Brevet FR2971803A1 — publié le 20120824

ÉLÉMENTS DE CONSTRUCTION PRÉFABRIQUÉS ET DISPOSITIF DE FABRICATION DOMAINE D'APPLICATION DE L'INVENTION La présente invention a trait au domaine du bâtiment et notamment aux adaptations permettant de réaliser des éléments de construction préfabriqués en béton dans les meilleures conditions. DESCRIPTION DE L'ART ANTÉRIEUR Il existe dans l'art antérieur une pluralité d'éléments de construction préfabriqués en béton tels les murs, les planchers, etc... Les nouvelles normes d'isolation ont conduit les 15 concepteurs de tels équipements à intégrer lors du moulage de tels éléments, un matériau isolant constituant une couche intercalaire entre les parois intérieure et extérieure formant l'élément. Cette configuration définissant une succession de couches de matériaux différents toutes en contact sur leur plus grande surface les unes avec les autres, les caractéristiques d'isolation de tels éléments peuvent être améliorées. Il existe également dans l'art antérieur des blocs ou éléments préfabriqués à bancher qui présentent une âme creuse ouverte sur le haut, âme creuse qui est remplie de béton une fois le bloc ou l'élément posé. Comme pour les éléments décrits ci-dessus, de tels blocs ou éléments préfabriqués à bancher peuvent intégrer dans leur fabrication par moulage, l'insertion d'une couche 30 d'isolant. Toutefois, l'évidement susceptible de servir de milieu isolant entre les parois extérieures est bouché de sorte que les différentes couches de matériaux différents de l'élément une fois installé, sont également en contact les unes avec les autres sur leur plus grande surface. En 35 conséquence, les caractéristiques d'isolation de tels éléments peuvent être améliorées. 20 25 - 2 En outre, de tels éléments préfabriqués creux ne peuvent s'envisager sans remplissage par du béton du fait de leur fragilité. DESCRIPTION DE L'INVENTION Partant de cet état de fait, le demandeur a mené des recherches visant à proposer un élément préfabriqué de construction en béton dont les caractéristiques d'isolation sont optimisées. Ces recherches ont abouti à la conception et à la réalisation d'un élément préfabriqué de type mur, plancher, etc... en béton remarquable en ce qu'il comprend deux parois en béton séparées par un volume vide d'isolation n'étant pas destiné à être rempli et reliées entre elles par des fers à béton, les dites parois en béton accueillant chacune un treillis soudé noyé dans le béton et reliés d'une paroi à l'autre par lesdits fers à béton dont les extrémités sont soudées aux dits treillis. Cette caractéristique est particulièrement avantageuse en ce qu'elle apporte, par la présence d'un volume creux continu non rempli entre les deux parois, une isolation optimisée en regard de ce que propose l'art antérieur. La qualité de l'isolation obtenue correspond aux normes des bâtiments à basse consommation. En effet, comme seuls les fers à bétons vont réaliser la liaison entre les parois, aucun pont thermique significatif n'existe entre les deux milieux séparés par l'élément préfabriqué de l'invention. La présence d'un évidement continu séparant les parois intérieure et extérieure du mur permet d'envisager son exploitation comme volume d'accueil de gaines, conduites techniques (eaux, gaz, électricité, etc...). De même, il offre la possibilité de chauffer ou de climatiser le bâtiment en faisant circuler de l'air chaud ou froid entre les deux murs étanches. Une entrée d'air peut se faire par le vide sanitaire alors que la sortie peut être - 3 - réalisée par des bouches hautes. Ainsi selon une caractéristique particulièrement avantageuse, au moins une des parois est ménagée d'un orifice permettant le passage de l'air dans le volume vide intérieur. Un autre avantage non négligeable concernant le volume vide d'air continu, réside dans l'économie de béton réalisé. Cette structure en fers à béton soudés solutionne le problème technique de la fragilité d'une telle configuration évidée et autorise l'utilisation des éléments préfabriqués de l'invention comme élément porteur (par exemple un mur porteur). Cette structure permet en outre de présenter une résistance antisismique améliorée. De plus, l'évidement central séparant les deux parois rend accessibles de l'extérieur lesdits fers à béton qui vont pouvoir servir de point d'accrochage pour faciliter la manutention de l'élément préfabriqué. Les fers à béton susceptibles d'être dédiés à cette fonction présentent des dimensions adaptées. Selon une autre caractéristique optimisant la rigidité et évitant tout risque de torsion, l'élément préfabriqué de l'invention comprend des fers à bétons de renfort supplémentaires venant relier par soudure les extrémités opposées desdits fers à bétons d'une rangée à l'autre. Ces fers à béton de renfort vont ainsi former les diagonales des quadrilatères formés par par les fers et les fils verticaux des treillis. Afin d'optimiser l'isolation de cette configuration en double paroi, les faces internes disposées en vis-à-vis desdites parois sont équipées d'un panneau en matériau isolant. Ces panneaux sont en contact direct avec le béton de la paroi. Conformément à l'invention, le volume vide intérieur séparant les deux parois est maintenu entre les deux panneaux. L'isolation thermique obtenue est exceptionnelle du fait de l'association : - des doubles parois en béton , - 4 - des deux panneaux d'isolant associés aux deux parois, - du vide d'air séparant les deux panneaux d'isolant sur la totalité des murs du bâtiment (sur la hauteur comme sur la superficie totale) diminuant ainsi les possibilités de pont thermique. Cette succession de milieux différents permet à l'élément préfabriqué de l'invention et au bâtiment obtenu à partir de ce dernier, de présenter une isolation acoustique optimisée. De plus, un tel volume évidé peut avantageusement être compartimenté par des plaques de coffrage perdu qui durant la construction vont permettre de couler en continu des volumes de liaison entre les différents éléments. Ainsi, par exemple lorsque un mur conforme à l'invention soutient une dalle, la partie haute du volume évidé du mur est remplie de béton à des fins de liaison avec la dalle ainsi que de création d'une ceinture. Il en est de même avec l'encadrement des ouvertures pratiquées dans les éléments préfabriquées dont le linteau pourra être coulé lors du coulage de la ceinture. Pour compléter le coffrage, une desdites parois du mur présente une hauteur supérieure à l'autre paroi. Avantageusement, les fers à béton de liaison entre les parois sont disposés perpendiculairement à ces dernières et positionnés de façon à servir de surface de support aux plaques de coffrage perdu. La prédisposition des plaques de coffrage apporte une mise en oeuvre sur chantier particulièrement rapide puisque le béton des piliers, linteaux et ceinture est réalisé en une seule et même opération. Selon une autre caractéristique particulièrement avantageuse liée à la réalisation d'un plancher, ledit volume vide est compartimenté par des cloisons d'entretoisement en béton coulées en même temps que lesdites parois et venant noyer lesdits fers à béton, les faces internes disposées en vis-à-vis desdites parois de - 5 chaque compartiment étant équipées d'un panneau en matériau isolant. Le dispositif de fabrication des éléments de l'invention consiste en une opération de moulage par béton vibré à l'intérieur d'un moule proposant des surfaces extérieures formant un volume intérieur accueillant des noyaux ou inserts comprenant une armature de deux panneaux de treillis soudés reliés entre eux par des fers à bétons disposés au moins perpendiculairement qui traversent les deux panneaux d'isolant. Ces panneaux sont disposés dans le moule parallèlement aux panneaux formés par les treilles et écartés entre eux et par rapport auxdits treillis. Ces panneaux constituent les parois intérieures du moule, des entretoises étant disposées entre ces panneaux d'isolant puis retirées après séchage. L'exploitation des panneaux isolants comme parois du moule est particulièrement avantageuse en ce qu'elle autorise le retrait des entretoises donc le démoulage complet. Ce démoulage facilité de l'élément préfabriqué permet sa réalisation en une seule phase de coulée avec ledit moule ouvert en extrémité haute et donc ledit élément préfabriqué en position verticale ce qui optimise la rigidité de l'élément obtenu, accélère sa fabrication et facilite sa manutention. Les concepts fondamentaux de l'invention venant d'être exposés ci-dessus dans leur forme la plus élémentaire, d'autres détails et caractéristiques ressortiront plus clairement a la lecture de la description qui suit et en regard des dessins annexés, donnant à titre d'exemple non limitatif, plusieurs modes de réalisation de l'élément préfabriqué et de leur procédé de fabrication conformes à l'invention. BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS La figure 1 est une vue de côté en coupe d'un mode de réalisation d'un mur conforme à l'invention; La figure 2 est une vue de côté en coupe d'un autre - 6 - mode de réalisation d'un mur conforme à l'invention; La figure 3 est une vue de côté en coupe d'un assemblage de deux murs porteurs selon le mode de réalisation de la figure 2 avec un plancher coulé; La figure 4 est une vue de dessus en coupe d'un assemblage bout-à-bout de deux murs conformes à l'invention; La figure 5 est une vue de côté en coupe d'un moule de fabrication d'un mur selon la figure 2; La figure 6 est une vue de côté en coupe d'un plancher préfabriqué conforme à l'invention; La figure 7 est une vue en perspective extérieure d'un mur préformé d'une réservation à des fins d'accueil d'une ouverture. DESCRIPTION DES MODES DE RÉALISATION PRÉFÉRÉS Tel qu'illustré sur le dessin de la figure 1, le mur préfabriqué en béton référencé M dans son ensemble comprend une structure dissymétrique formée de deux parois en béton 100a et 100b séparées par un volume vide 200 d'isolation. Ces parois 100a et 100b sont reliées entre elles par des fers à béton 300 disposés perpendiculairement auxdites parois 100a et 100b et dont les extrémités sont noyées dans le béton desdites parois 100a et 100b. Les faces internes 110a et 110b disposées en vis-à-vis desdites parois 100a et 100b sont équipées d'un panneau en matériau isolant 400a et 400b traversé par lesdits fers 300. Lesdites parois 100a et 100b comprennent en outre des treillis soudés 120a et 120b noyés dans les parois en béton lors de leur fabrication et reliés par soudure d'une paroi à l'autre par lesdits fers à béton 300. Comme illustrés, des fers à bétons de renfort 310 supplémentaires viennent relier par soudure les extrémités opposées desdits fers à bétons d'une rangée à l'autre pour optimiser la rigidité. - 7 Cette structure est dissymétrique en ce que la paroi 100a disposée vers l'extérieur présente une extrémité haute avec une hauteur supérieure à celle de la paroi 100b disposée vers l'intérieur. Le panneau d'isolant 400a ainsi que le treillis 120a associés à cette paroi 100a présentent également une longueur supérieure. Le mode de réalisation du mur M' illustré sur le dessin de la figure 2 présente une structure symétrique avec des parois 100a' et 100b' identiques Les panneau d'isolant 400a et 400b ainsi que les treillis 120a' et 120b' associés à ces parois sont également identiques. Selon un mode de réalisation préféré, le mur préfabriqué présente sensiblement les caractéristiques techniques qui suivent : - La paroi de béton 100a et 100b présente une épaisseur de 5 cm (mais l'épaisseur souhaitée peut être réalisée sur demande); - Le panneau d'isolant 400a et 400b est du polystyrène extrudé d'épaisseur 6 cros; - Le treillis 120a et 120b noyé dans les parois 100a et 100b est soudé et adopte une maille de 20 par 20 cros sur la totalité de la surface des parois; - Les fers à béton 300 présentent un diamètre de 1,4 cm; - les fers à bétons 310 de renfort présentent un diamètre de 1,4 cros; - Un volume vide de séparation des panneaux de 10 cros de largeur. La projection vers le haut d'une desdites parois a l'avantage de permettre en partie haute, le coffrage d'un volume de béton comme illustré sur le dessin de la figure 3. Comme illustrés sur cette figure, deux murs M viennent soutenir une dalle de béton 500 comprenant une plaque préfabriquée 510 et un volume coulé 520. Ce volume de béton 520 est non seulement coffré par ladite plaque préfabriquée 510 qui repose sur les extrémités hautes des parois intérieures 100b desdits murs M mais également par 5 10 15 20 25 30 35 2971803 - s - lesdites projections vers le haut formées par les parois 100a. Afin que le béton ne vienne pas remplir le volume vide 200 lors du coulage du volume 520, le volume évidé est fermé en partie haute par des plaques de coffrage perdu 600. Ainsi, le volume 520 vient présenter à ses extrémités, une nervure 521 se projetant vers le bas correspondant au volume vide compartimenté par la plaque 600. Afin que les extrémités dudit volume coulé 500 puissent servir de ceinture ou de linteau à la construction obtenue, un ferraillage 530 est disposé auxdites extrémités pour être noyé lors de l'opération de coulage. Le mur de gauche illustre un mode de réalisation particulier de l'élément préfabriqué de l'invention qui propose des ouvertures de passage 130a et 130b dans les parois de béton et dans les panneaux d'isolant afin de permettre la circulation de l'air à l'intérieur du mur. Cette disposition permet de prévoir une isolation optimisé, un moyen de chauffage et/ou d'isolation par le mur, l'exploitation d'un principe de chauffage de type puits canadien, etc... Un autre exemple d'utilisation de ces plaques de coffrage perdu 600 est illustré par le dessin de la figure 4. Dans cette figure, deux murs M sont assemblés bout-àbout c'est à dire de façon à ce qu'ils soient disposés dans un même plan et que leur âme creuse 200 respective communique. Avant l'opération de coulée du béton devant former le pilier de liaison, des plaques 600 sont disposées pour compartimenter le volume évidé 200 et fermer le volume destiné à la réalisation du pilier. Une fois ces plaques mises en place, le béton B peut être coulé sans craindre le bouchage du volume 200. Comme illustrés, ce sont les fers à béton 300 de liaison entre les parois 100a et 100b qui, disposés perpendiculairement à ces dernières positionnent et ou soutiennent lesdites plaques de coffrage perdu 600. 5 10 15 20 25 30 35 - 9 - Lesdits fers à béton et notamment ceux proches de la périphérie des éléments préfabriqués peuvent donc être positionnés en conséquence. La présence de ces plaques permet la réalisation de piliers, de linteaux et de ceintures, une fois les éléments préfabriqués positionnés, et ce, par coulage du béton B en une seule opération et sans que les volumes évidés séparant les parois ou les ouvertures ménagées dans ces dernières ne soient remplis. Le bâtiment obtenu par l'utilisation des éléments préfabriqués conforme à l'invention présente une haute résistance antisismique en associant . - un double ferraillage des parois en béton, ferraillage continu sur le pourtour du bâtiment, - une ceinture en béton armé, - des linteaux notamment pour les ouvertures coulées en continu sur la partie supérieure du mur. La figure 5 montre un mode de réalisation d'un moule de fabrication d'un élément préfabriqué conforme à l'invention. Comme illustré, un tel dispositif est particulièrement simple à fabriquer et à mettre en oeuvre rendant les éléments préfabriqués de l'invention faciles à fabriquer et à commercialiser. Conformément à l'invention pour la fabrication d'un élément préfabriqué de mur M tel celui illustré par le dessin de la figure 1, le dispositif référencé D comprend un moule 700 dont les surfaces intérieures 710 forment les surfaces extérieures dudit mur M et un volume intérieur accueillant des noyaux ou inserts comprenant l'armature en fer soudé. Cette armature pré-assemblée par soudure est formée des deux panneaux de treillis soudé 120a et 120b reliés entre eux par des fers à bétons 300 disposés perpendiculairement et qui traversent les parois de deux panneaux d'isolant 400a et 400b. Cette armature comprend également des fers à bétons de renfort 310 supplémentaires venant relier par soudure les extrémités opposées desdits 10 15 20 25 30 35 - 10 - fers à bétons 300 d'une rangée à l'autre. Les panneaux d'isolant 400a et 400b sont disposés entre les panneaux de treillis 120a et 120b en laissant un écart entre eux et par rapport aux treillis et sont traversés par lesdits fers 300 et 310. Ces panneaux constituent les parois intérieures du moule, des entretoises 720 étant disposées entre les panneaux d'isolant 400a et 400b puis retirées (flèche F1) après séchage. Le moulage de l'élément en entier est réalisé en une seule opération de coulage (flèches F2) de béton par le haut du moule. Ce dernier fait également l'objet d'une phase de vibration. Ce coulage simultané dans les deux parties du moule correspondant aux deux parois 100a et 100b à réaliser est rendu possible du fait de la rigidité de l'armature soudée dont les deux parties principales ne vont pas se déplacer l'une par rapport à l'autre pendant l'opération. La présence des fers à béton de renfort 310 est donc particulièrement importante. Comme illustré, ledit moule 700 est ouvert en extrémité haute et permet le moulage en position verticale de l'élément préfabriqué. Le mode de réalisation illustré par le dessin de la figure 6 est plus destiné à la réalisation d'un plancher 800 préfabriqué. Ce plancher 800 comprend deux parois 810 et 820 en béton vibré et reliées entre elles par lesdits fers à bétons 830 et maintenant un volume vide de séparation. Ce plancher 800 diffère des dispositions décrites plus haut en ce que ledit volume vide est compartimenté par des cloisons d'entretoisement en béton 840 coulées en même temps que lesdites parois 810 et 820 et venant noyer par rangée ou par colonne, lesdits fers à béton 830, les faces internes disposées en vis-à-vis desdites parois de chaque compartiment étant équipées d'un panneau en matériau isolant 850 et 860. La figure 7 illustre un mur M lors du moulage duquel a été pratiqué une réservation R sans béton, ni fers à - 11 - bétons ni treillis. Les panneaux d'isolant sont découpés après moulage selon le cadre ouvert formé. L'ouverture est créée par fixation à la face extérieure de l'isolant d'un cadre empêchant le passage du béton, ledit cadre présentant l'épaisseur de la paroi dans laquelle il s'intègre et venant en contact avec les faces intérieures des parois 710 du moule 700. Cette réservation R peut accueillir les menuiseries ou pré cadres béton destinés à constituer une fenêtre. On comprend que l'élément préfabriqué et son dispositif de fabrication, qui viennent d'être ci-dessus décrits et représentés, l'ont été en vue d'une divulgation plutôt que d'une limitation. Bien entendu, divers aménagements, modifications et améliorations pourront être apportés à l'exemple ci-dessus, sans pour autant sortir du cadre de l'invention. Ainsi, l'invention laisse toute liberté concernant l'épaisseur du béton et son dosage pour faire varier les caractéristiques de résistance mécanique. Il en est de même concernant les caractéristiques d'isolation qui peuvent varier en fonction de l'épaisseur du vide d'air 200 et du panneau et du type de matériau isolants 400a et 400b. 30 35 REVENDICATIONS1. Élément préfabriqué de type mur (M, M'), plancher (800), etc... en béton, CARACTÉRISÉ PAR LE FAIT QU'il comprend deux parois (100a et 100b) en béton séparées par un volume vide d'isolation (200) n'étant pas destiné à être rempli et reliées entre elles par des fers à béton (300), les dites parois en béton (100a et 100b) accueillant chacune un treillis soudé (120a et 120b) noyé dans le béton et reliés d'une paroi à l'autre par lesdits fers à béton (300) dont les extrémités sont soudées aux dits treillis (120a et 120b). 2. Élément selon la revendication 1, CARACTÉRISÉ PAR LE FAIT QUE les faces internes (110a et 110b) disposées en vis-à-vis desdites parois (100a et 100b) sont équipées d'un panneau en matériau isolant (400a et 400b). 3. Élément selon la revendication 1, CARACTÉRISÉ PAR LE FAIT QUE le volume évidé (200) est compartimenté par des parois de coffrage perdu (600) qui durant la construction vont permettre de couler en continu des volumes de liaison entre les différents éléments. 4. Élément selon la revendication 1, CARACTÉRISÉ PAR LE FAIT QUE les fers à béton (300) de liaison entre les parois (100a et 100b) sont disposés perpendiculairement à ces dernières et positionnés de façon à servir de surface de support aux parois de coffrage perdu (600). 5. Élément (800) selon la revendication 1, CARACTÉRISÉ PAR LE FAIT QUE ledit volume vide (200) est compartimenté par des cloisons d'entretoisement en béton (840) coulées en même temps que lesdites parois (810 et 30 820) et venant noyer lesdits fers à béton (830), les faces internes disposées en vis-à-vis desdites parois de chaque compartiment étant équipées d'un panneau en matériau isolant (850, 860). 6. Élément selon la revendication 1, CARACTÉRISÉ PAR 35 LE FAIT QU'une desdites parois (100a) présente une hauteur supérieure à l'autre paroi (100b). 10 15 20 25- 13 - 7. Élément selon la revendication 1, CARACTÉRISÉ PAR LE FAIT QU'il comprend des fers à bétons de renfort supplémentaires (310) venant relier par soudure les extrémités opposées desdits fers à bétons (300) d'une rangée à l'autre. 8. Élément selon la revendication 1, CARACTÉRISÉ PAR LE FAIT QU'au moins une des parois (100a et 100b) est ménagée d'un orifice (130a et 130b) permettant le passage de l'air dans le volume vide intérieur (200). 9. Dispositif (D) de fabrication d'un élément préfabriqué en béton selon les revendications 1 et 2, CARACTÉRISÉ PAR LE FAIT QU'il comprend un moule (700) proposant des surfaces extérieures (710) formant un volume intérieur accueillant des noyaux ou inserts comprenant une armature de deux panneaux de treillis (120a et 120b) soudés reliés entre eux par des fers à bétons ( 300) disposés au moins perpendiculairement qui traversent les parois de deux panneaux d'isolant (400a et 400b) qui, disposés entre les treillis (120a et 120b) et écartés entre eux et par rapport aux treillis (120a et 120b), constituent les parois intérieures du moule (700), des entretoises (720) étant disposées entre les panneaux d'isolant (400a et 400b) puis retirées après séchage. 10. Dispositif selon la revendication 9, CARACTÉRISÉ PAR LE FAIT QUE ledit moule (700) est ouvert en extrémité haute et permet le moulage en position verticale de l'élément préfabriqué. 35