Brevet FR2969678A1 — publié le 20120629

PROCEDE POUR LA CONSTRUCTION D'OUVRAGES ARCHITECTURAUX A STRUCTURE EN BOIS ET PANNEAU PREFABRIQUE POUR LA MISE EN OEUVRE DE CE PROCEDE DOMAINE DE L'INVENTION ET ART ANTERIEUR La présente invention concerne la construction d'ouvrages architecturaux à structure en bois, et plus particulièrement les ouvrages à structure en bois utilisant le type constructif poteau-poutre. Elle trouve avantageusement application pour la construction 10 d'immeubles à étages, en particulier d'immeubles de bureaux pour le secteur tertiaire. Le type constructif poteau-poutre est une technique ancienne utilisée depuis plusieurs siècles dans les maisons à colombage. Paradoxalement, elle est aussi une technique particulièrement moderne qui s'avère très 15 adaptée à la création d'ouvrages architecturaux en bois : elle offre des possibilités de grands volumes et, grâce à l'intégration de grandes baies vitrées entre les poteaux, permet également beaucoup de luminosité. Habituellement, les ouvrages utilisant le type constructif poteau-poutre sont construits artisanalement en assemblant sur le chantier les 20 différents éléments de structure (poteaux, diagonales, poutres...). Ceci requiert néanmoins un temps de montage important et une quantité de main d'ceuvre conséquente. PRESENTATION GENERALE DE L'INVENTION 25 L'invention propose quant à elle un procédé de construction d'un ouvrage architectural. Selon ce procédé, on assemble sur le site de construction de l'ouvrage une pluralité de panneaux préfabriqués de type poteau-poutre comportant des poteaux en bois s'étendant entre une membrure basse et 30 une membrure haute, dont l'une au moins est une poutre. Au moins une partie des panneaux ainsi assemblés définissent alors ou sont intégrés à la structure porteuse de l'ouvrage. Elle propose également un panneau pour la mise en oeuvre de ce procédé de construction, ainsi qu'un ouvrage architectural réalisé par 5 assemblage de tels panneaux, en mettant en oeuvre ce procédé. DESCRIPTION DES FIGURES D'autres caractéristiques, buts et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui va suivre, au regard 10 des figures annexées, données à titre d'exemples non limitatifs et sur lesquelles : - la figure 1 est une vue schématique en perspective d'un bâtiment apte à être construit en mettant en oeuvre le procédé proposé par l'invention ; 15 - la figure 2 est une vue de face avec arraché d'un panneau préfabriqué conforme à un mode de réalisation de l'invention ; - la figure 3 illustre la réalisation de parois verticales par assemblage de panneaux du type de ceux de la figure 2 ; - La figure 4 est une vue de face schématique illustrant un exemple 20 de connexion poteau-poutre verticale de deux panneaux consécutifs ; - Les figures 5a et 5b sont des vues en coupe illustrant l'assemblage de deux panneaux et d'un plancher entre deux étages d'un bâtiment ; 25 - La figure 5c est une vue en coupe d'un tel assemblage ; - La figure 6 est une vue en coupe illustrant l'assemblage d'un panneau en rez-de-chaussée d'un bâtiment. DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION 30 On a représenté sur la figure 1 un exemple d'ouvrage architectural à plusieurs étages, qui comporte d'une part des structures verticales V à système de poteaux en bois et poutres et d'autre part des structures horizontales H, qui sont principalement à plancher en bois (préfabriqué bois, connecté bois/béton), mais qui peuvent également être en béton. Un tel bâtiment à base de construction bois respecte tant dans sa conception, sa construction et son exploitation, la démarche HQE® (Haute Qualité Environnementale). Il s'inscrit dans une démarche de développement durable et est particulièrement adapté à une utilisation en tant qu'immeuble de bureaux, dans le secteur tertiaire. Comme l'illustrent les figures 2 et 3, les structures verticales V y sont constituées par assemblage de panneaux préfabriqués P. Les structures verticales V à l'intérieur du bâtiment définissent les parois porteuses de celui-ci. La structure porteuse du bâtiment est ainsi principalement en matériau bois. L'enveloppe de façade du bâtiment est elle aussi définie par l'assemblage de panneaux P préfabriqués, mais n'est quant à elle pas porteuse. La structure d'un panneau préfabriqué P est de type poteau-poutre. Plus particulièrement, un tel panneau P comprend deux poutres 1, 2 s'étendant dans sa longueur et destinées à constituer l'une 1 la membrure horizontale basse du panneau, l'autre 2 sa membrure horizontale haute. Il comprend en outre une pluralité de poteaux 3, 4 qui s'étendent entre les deux poutres, les uns 3, verticaux, s'étendent perpendiculairement aux poutres 1, 2, et les autres 4 sont inclinés par rapport aux premiers. Dans le cas des panneaux P définissant les structures verticales porteuses, les poteaux inclinés 4 s'étendent en diagonale entre les poteaux 3. Les poteaux 3 perpendiculaires aux poutres 1, 2 sont quant à eux avantageusement répartis de façon à former une trame régulière pour le bâtiment. Dans le cas des panneaux P utilisés quant à eux en façade du bâtiment, les poteaux peuvent être répartis et inclinés aléatoirement. Les poteaux inclinés 4 ne sont ainsi pas nécessairement en diagonale entre deux poteaux 3, deux poteaux successifs pouvant être des poteaux inclinés, les poteaux 3 n'étant eux-mêmes pas répartis de façon régulière. L'ensemble des poteaux 3, 4 des panneaux P peut être en bois massif, en bois massif reconstitué, ou encore en bois lamellé-collé. Les membrures basses et hautes 1, 2 peuvent l'être également. Pour des questions de résistance à la charge, elles sont également avantageusement métalliques. Les poteaux 3, 4 ont par exemple une section de 40cm de coté. Ils sont répartis en étant séparés deux à deux d'une longueur multiple de 1m35, typiquement 2m70, permettant un tramage de bureaux à l'intérieur de l'ouvrage de 1m35 de côté, particulièrement adapté au secteur tertiaire. La hauteur des panneaux 1 peut quant à elle être égale à la hauteur d'un étage du bâtiment. Ainsi le nombre de panneaux 1 assemblés verticalement correspond au nombre d'étages du bâtiment, et la transition entre deux étages se situe au même niveau que la transition entre deux panneaux 1, ce qui confère une simplicité structurelle et un équilibre esthétique. Par exemple, les poteaux 3 ont une hauteur de 2m60, pour une hauteur totale d'un étage de 3 m 40. Les dimensions d'un panneau P ne sont toutefois pas limitées à celles ici indiquées, mais peuvent varier en fonction des charges et des contraintes architecturales de l'ouvrage dans lequel les panneaux sont mis en place. Dans le cas illustré sur les figures 2 et 4, la membrure basse 1 d'un panneau préfabriqué P est une poutrelle métallique à profilé en U, de type UPN ou UAP. La fixation entre des poteaux 3,4 et la poutre métallique qui constitue la membrure basse 1 est assurée par boulonnage et soudage de ferrures 5. En l'occurrence, ces ferrures 5 comportent des tubes métalliques 6, 7 fixés par boulonnage respectivement à l'extrémité d'un poteau vertical 3 et à celle d'un poteau 4 s'étendant en diagonale à partir de cette même ferrure 5. La fixation est une fixation en âme, ce qui assure une protection anti-feu. A cette extrémité commune des poteaux 3 et 4, la ferrure 5 présente une platine 8 que le tube métallique 6 prolonge au-delà du poteau 3 pour se terminer à son extrémité opposée audit poteau 3 par une deuxième platine 9. Ces deux platines 8 et 9 permettent la fixation par boulonnage et soudure de la ferrure 5 (et donc des poteaux 3 et 4) sur les branches de la poutrelle métallique qui constitue la membrure basse 1. La poutre 2, qui constitue la membrure haute d'un panneau P, est quant à elle une poutre en bois. Elle est fixée aux poteaux 3 et 4 par boulonnage de ferrures métalliques 10 (dont une est illustrée en figures 5a et 5b) à élément(s) tubulaire(s) et platines similaires dans leur principe aux ferrures 5, mais dimensionnées de façon à être adaptées à l'épaisseur de la poutre. Les panneaux P sont préfabriqués en usine ou en atelier et transportés par exemple par la route jusqu'au chantier, la longueur des panneaux étant choisie pour être compatible avec un tel transport. Sur le chantier de construction, l'assemblage entre panneaux préfabriqués verticaux P peut être fait en quinconce, avec un décalage entre panneaux successifs dans la hauteur de la construction (figure 3). L'assemblage se fait par boulonnage et soudure entre d'une part les platines qui terminent les ferrures 10 dans le prolongement des poteaux verticaux du panneau préfabriqué inférieur, et d'autre part la poutrelle métallique 1 formant membrure basse pour le panneau préfabriqué supérieur. Les ferrures métalliques 5 et 10 sont à cet effet calculées et dimensionnées pour transmettre les efforts entre deux panneaux consécutifs assemblés verticalement, en fonction de la descente de charge à réaliser pour le bâtiment. Les efforts transitent principalement par les poteaux verticaux 3, les poteaux en diagonale assurant le contreventement vertical et longitudinal de l'ouvrage architectural réalisé. Les efforts sont en outre transférés au plancher (structure horizontale) qui assure le contreventement horizontal de l'ouvrage. Dans le cas d'un plancher principalement en bois, celui-ci peut être combiné avec une chape lourde afin de répondre aux exigences acoustiques et vibratoires. Le plancher peut aussi être prévu pour fonctionner en système mixte bois béton par le biais de connecteurs pour répondre structurellement à de fortes charges sur de grandes portées (9m) et pour des contraintes plus exceptionnelles. Comme l'illustrent les exemples qui suivent, les planchers peuvent également être prévus en béton. Un exemple d'assemblage de panneaux entre deux étages est illustré sur les figures 5a à 5c. Le plancher de l'étage supérieur y est défini par une chape de béton B coulée sur un coffrage C. Ce coffrage C est lui-même porté par des solives 11 s'étendant en l'occurrence perpendiculairement au panneau préfabriqué P représenté. Ces solives 11 sont quant à elles fixées par boulonnage dans des étriers 12 en T inversé, eux-mêmes soudés à la membrure basse 1 du panneau supérieur. Dans le cas des panneaux de rez-de-chaussée, la structure et l'assemblage sont légèrement différents. Comme l'illustre la figure 6, la membrure basse d'un panneau P y est définie non par une poutre continue mais par une pluralité de platines 13 qui terminent les ferrures de fixation, référencées par 14, aux pieds des poteaux. Ces platines 13 sont fixées par des systèmes écrou-goujon soudés 16 sur des platines inférieures 15, dont des ferrures en saillie 17 sont coulées dans une chape de béton B. Une fois en place, les platines 13, 15 sont habillées par un parement 18 en bois, ayant - outre sa fonction décorative - une fonction de coupe-feu. Lors de la fixation des deux platines 13, 14, il est également possible d'insérer, à l'interface entre les deux platines 13, 14, une ou plusieurs cales (non représentées sur les figures), de préférence métalliques pour résister au temps, pour ajuster le panneau P en termes par exemple d'altimétrie ou d'aplomb. On notera que pour le transport d'un tel panneau, on fixe par boulonnage sur les platines 13 une poutre en bois ou en métal s'étendant tout le long de la membrure basse 1, Cette poutre assure la rigidification du panneau pendant son transport. Comme on l'aura compris, le système constructif qui vient d'être décrit permet un temps de montage optimisé. Il a également l'avantage de pouvoir s'adapter à toutes les architectures de bâtiment, les poutres pouvant notamment être courbes. Les bâtiments réalisés sont susceptibles d'intégrer, en façade ou en intérieur, de grandes baies vitrées. Ils sont particulièrement lumineux, ce qui permet de grandement diminuer la quantité d'électricité requise pour l'éclairage du bâtiment, et ainsi diminuer l'empreinte écologique du bâtiment. 20 25 30 REVENDICATIONS1. Procédé de construction d'un ouvrage architectural, caractérisé en ce qu'on assemble sur le site de construction de l'ouvrage une pluralité de panneaux (P) préfabriqués de type poteau-poutre comportant des poteaux en bois (3,4) s'étendant entre une membrure basse (1) et une membrure haute (2), dont l'une au moins est une poutre, au moins une partie des panneaux ainsi assemblés définissant ou étant intégrée à la structure porteuse de l'ouvrage. 2. Procédé de construction d'un ouvrage selon la revendication 1 dans lequel l'ouvrage comprend plusieurs étages, les panneaux (P) étant connectés d'un étage à l'autre par des ferrures métalliques (5) transmettant entre deux étages les efforts de descente de charge de l'ouvrage. 3. Procédé selon la revendication 1, dans lequel on fixe les panneaux du rez-de-chaussée de l'ouvrage sur une ou plusieurs platines métalliques (15) présentant des ferrures fixées dans la chape de béton (B) dudit rez-de-chaussée lors du coulage de celle-ci. 4. Panneau (P) pour la mise en oeuvre du procédé de construction selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est préfabriqué et de type poteau-poutre, ledit panneau comportant des poteaux en bois (3,4) s'étendant entre une membrure basse (1) et une membrure haute (2), dont l'une au moins est une poutre. 5. Panneau (P) selon la revendication 4, comprenant des ferrures métalliques (5) de connexion intégrées en âme dans les poteaux.30 6. Panneau (P) selon l'une des revendications 4 ou 5, dans lequel les poteaux et/ou une poutre sont/est en bois massif, en bois massif reconstitué ou en lamellé-collé. 7. Panneau (P) selon l'une des revendications 4 ou 5, dans lequel la membrure basse (1) est une poutrelle métallique. 8. Panneau (P) selon l'une des revendications 4 à 6, caractérisé en ce que la membrure basse (1) du panneau (P) comporte une pluralité de platines métalliques(13) aux pieds des poteaux. 9. Panneau selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu'il comporte une poutrelle en bois ou en métal, fixée de manière démontable sur les platines pour permettre le transport du panneau entre son lieu de fabrication et le site de construction de l'ouvrage. 10. Panneau (P) selon l'une des revendications 5 à 9, caractérisé en ce que les poteaux verticaux (3) y sont répartis à intervalle régulier et définissent une trame horizontale pour l'ouvrage, deux poteaux verticaux successifs étant séparés par un poteau (4) s'étendant en diagonale entre ceux-ci, ledit panneau étant destiné à être intégré à la structure porteuse de l'ouvrage. 11. Panneau (P) selon l'une des revendications 5 à 9, dans lequel la répartition et l'orientation des poteaux (3,4) n'est pas régulière, ledit panneau étant destiné à être utilisé comme panneau de façade. 12.0uvrage architectural, caractérisé en ce que sa structure porteuse est définie par une pluralité de panneaux (P) préfabriqués de type poteau- poutre comportant des poteaux en bois (3,4) s'étendant entre une membrure basse (1) et une membrure haute (2), dont l'une au moinsest une poutre, ces panneaux (P) étant assemblés selon le procédé de construction selon l'une des revendications 1 à 3. 10 15 20 25 30 35 40 45