Brevet FR3016179A1 — publié le 20150710

La présente invention concerne une construction à étages formée d'empilements de modules d'habitation, de bureau ou de stockage et d'une colonne de partie commune étagée. Elle a des applications dans le domaine de la construction. Afin de réduire les délais de construction pour des constructions à usage de bureau, stockage ou d'habitation, on est amené à réaliser des modules préfabriqués industriellement qui sont assemblés pour former la construction et ses étages. Par le passé, il a été proposé pour cela d'employer des conteneurs normalement utilisés pour le transport de marchandises. Ces conteneurs, grâce à leur structure métallique résistante, permettent de réaliser des constructions de grande hauteur. Par ailleurs, notamment du fait de contraintes réglementaires ou sociales, on est amené à choisir des modes de réalisation dits « écologiques » dans lesquels le bois retrouve de nouvelles applications. Il a ainsi été proposé la réalisation de modules à ossature et/ou parois en bois pouvant même être empilés. Toutefois, les réalisations actuelles en ossature bois présentent certaines limites et inconvénients. Par exemple, du fait de la faible résistance structurelle de ces modules, le nombre de modules que l'on peut empiler est relativement réduit. La réalisation de l'ossature et des parois nécessite de nombreuses opérations, ce qui augmente le coût des modules. En outre, plus les empilements sont hauts, plus ils risquent d'être déstructurés en cas de fortes secousses sismiques. La présente invention propose l'utilisation de modules à parois de bois dans une construction en hauteur, les modules pouvant éventuellement être rendus accessibles grâce à une colonne de partie commune étagée qui est réalisée par fixation d'éléments de structure aux dits modules. La fixation des modules entre eux, notamment à chaque étage, par l'intermédiaire des éléments de structure de la partie commune étagée permet en outre d'augmenter la cohésion de l'ensemble. Ainsi, l'invention concerne une construction à étages formée d'au moins deux empilements de modules d'habitation, de bureau ou de stockage et d'une colonne de partie commune étagée, les empilements étant placés de part et d'autre et contre la colonne de partie commune étagée. Selon l'invention, chaque module résulte de l'assemblage d'un panneau de sol horizontal, d'un panneau de plafond horizontal et de panneaux de ceinture verticaux, les panneaux ayant une face interne tournée vers l'intérieur du module, chaque panneau de ceinture ayant un bord inférieur et un bord supérieur, les panneaux étant en bois massif continu choisis parmi les panneaux de bois massif contrecollé, les panneaux de bois massif pointé, les panneaux de bois massif chevillé, les panneaux de bois massif vissé et les panneaux résultants de combinaisons de ces modes d'assemblage du bois massif, et la colonne de partie commune résulte de l'assemblage et fixation d'éléments de structure de la colonne de partie commune aux modules, lesdits éléments de structure étant au moins une dalle de sol et une dalle de plafond, et lesdits éléments de structure d'un étage donné de la colonne de partie commune présentent une liberté de mouvement vertical par rapport à ceux des étages adjacents, étages du dessus et du dessous. Les éléments de structure d'un étage donné de la colonne de partie commune ne sont donc pas solidarisés rigidement suivant la verticale à ceux des étages adjacents, étages du dessus et du dessous. Il en résulte que la colonne de partie commune, et de préférence la construction dans son ensemble, a un degré de liberté de mouvement vertical entre ses étages. Cette liberté de mouvement peut être totale ou partielle, élastique, amortie et/ou limitée en amplitude, suivant l'étude sismique. Dans divers modes de mise en oeuvre de l'invention, les moyens suivants pouvant être utilisés seuls ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles, sont employés : - les modules sont à parois de bois, - les panneaux en bois ont une épaisseur comprise entre 50 mm et 150 mm, - les panneaux en bois ont une épaisseur d'environ 95 mm, - les éléments de structure de la colonne de partie commune comportent en outre un escalier, une gaine technique horizontale ou verticale, - la fixation des éléments de structure de la colonne de partie commune aux modules est une fixation rigide, - la fixation des éléments de structure de la colonne de partie commune aux modules est une fixation souple ou élastique, - les éléments de structure de la colonne de partie commune sont fixés aux modules par des moyens de fixation à atténuation de transmission des bruits, - dans un module, le panneau de sol est fixé aux panneaux de ceinture à distance vers le haut des bords inférieurs des panneaux de ceinture, les bords périphériques du panneau de sol venant au contact de la face interne des panneaux de ceinture, et les bords périphériques du panneau de plafond et les bords supérieurs des panneaux de ceinture présentent des formes crénelées complémentaires avec merlons et créneaux, agencées pour coopérer par entrecroisement pour la fixation du panneau de plafond aux panneaux de ceinture, les merlons des bords périphériques du panneau de plafond reposant sur le fond des créneaux des bords supérieurs des panneaux de ceinture, les merlons des bords supérieurs des panneaux de ceinture étant de hauteur supérieure à l'épaisseur du panneau de plafond afin que les merlons débordent vers le haut au-dessus du plan de la face supérieure du panneau de plafond, et les bords inférieurs crénelés des panneaux de ceinture comportent des créneaux complémentaires des merlons de leurs bords supérieurs afin que lors d'un empilement d'un module supérieur sur un module inférieur, les bords inférieurs crénelés des panneaux de ceinture du module supérieur viennent s'engager avec les bords supérieurs crénelés des panneaux de ceinture du module inférieur, le fond des créneaux des bords inférieurs crénelés des panneaux de ceinture du module supérieur en appui contre les sommets des merlons des bords supérieurs des panneaux de ceinture du module inférieur et les sommets des merlons des bords inférieurs crénelés des panneaux de ceinture du module supérieur en appui contre la face supérieure du panneau de plafond du module inférieur, le panneau de sol ne participant pas au transfert de charge vertical entre les modules empilés, - pour un étage donné de la colonne de partie commune, une dalle de sol est fixée aux deux modules de part et d'autre de la colonne sensiblement au niveau de leurs panneaux de sol, une dalle de plafond est fixée aux deux modules de part et d'autre de la colonne sensiblement au niveau de leurs panneaux de plafond, - pour un étage donné de la colonne de partie commune, dans le cas où un escalier ou une gaine technique verticale sont mis en oeuvre, ledit escalier ou ladite gaine sont fixés contre au moins un des deux panneaux de ceinture adjacents des deux modules de part et d'autre de la colonne sans être fixé aux éléments de structure des étages adjacents, - ledit escalier ou ladite gaine sont en outre fixés à la dalle de sol et/ou à la dalle de plafond dudit étage, - ledit escalier ou ladite gaine sont mis en contact avec des éléments de structure des étages adjacents par l'intermédiaire d'un matériau d'affaiblissement acoustique, - dans les empilements de modules, une bande d'un matériau d'affaiblissement acoustique est disposée entre les étages le long des bords inférieurs des panneaux de ceinture, - un espace existe entre la dalle de plafond et la dalle de sol entre deux étages adjacents de la colonne de partie commune et un matelas au moins acoustiquement isolant est disposé dans ledit espace, - un espace existe entre la dalle de plafond et la dalle de sol entre deux étages adjacents de la colonne de partie commune et un matelas au moins thermiquement isolant est disposé dans ledit espace, - au moins une partie des éléments de structure comporte du bois, 30 - au moins une partie des éléments de structure comporte du métal, - au moins une partie des éléments de structure comporte du ciment. L'invention concerne également les éléments de structure spécialement destinés et configurés pour la réalisation de la colonne de partie commune. La présente invention, sans qu'elle en soit pour autant limitée, va maintenant être 35 exemplifiée avec la description qui suit de modes de réalisation et de mise en oeuvre en relation avec : la Figure 1 qui représente en perspective une superposition de deux modules de l'invention. Grâce à l'invention, la colonne de partie commune étagée comporte des éléments de structure qui, outre leurs fonctions propres, par exemple de sol/palier, plafond, escalier ou autre, servent également à fixer étage par étage les modules des empilements de modules auxquels ils sont attachés afin de stabiliser ces empilements. Ainsi, les modules et leur(s) partie(s) commune(s) sont solidarisés ensembles horizontalement mais pas verticalement. Il en résulte un comportement amélioré dans le cas de secousses sismiques et un moins grand risque de destruction des modules ou de l'ensemble. De plus, dans le cas où le nombre d'étage peut être amené à être augmenté, il n'est pas nécessaire de prévoir dès le départ une hauteur maximale pour la colonne de partie commune étagée puisque sa hauteur, c'est-à-dire le nombre d'étages de paliers, peut être augmentée par simple installation des éléments de structure du/des nouveaux étages aux modules qui ont été ajoutés aux empilements. Si ces étages de partie commune obtenus par mise en oeuvre d'éléments de structure sont de préférence accessibles et utilisables par des utilisateurs désirant accéder aux modules et sont donc de dimensions adaptées, on envisage le cas où ces étages de partie commune ne sont pas normalement accessibles aux utilisateurs des modules et qu'ils soient donc de dimensions réduite en largeur. Il en résulte que les termes « dalle de sol » et « dalle de plafond » pour les éléments de structure de la colonne de partie commune peuvent correspondre à des plans continus ou non et, dans ce dernier cas, à des éléments entretoisés ou de simples tiges ou poutres étendues entre les deux modules adjacents. Typiquement, les parois du module d'habitation sont constituées de panneaux en bois massif contrecollés. Les panneaux sont continus, c'est à dire d'un seul tenant et pleins, à l'exception d'ouvertures à type de fenêtre ou porte ou passages de servitudes. Dans d'autres modes de réalisation les panneaux sont des panneaux de bois massif pointés ou des panneaux de bois massif chevillés. Le module résulte de l'assemblage d'un panneau de sol disposé horizontalement vers le bas, d'un panneau de plafond disposé horizontalement vers le haut et de panneaux de ceinture verticaux. Dans le cas général d'un module de forme générale parallélépipédique rectangulaire, quatre panneaux de ceinture sont mis en oeuvre. D'autres formes sont possibles. Le module 1 de l'exemple représenté Figure 1 résulte de l'assemblage d'un panneau de sol 3 disposé horizontalement vers le bas, d'un panneau de plafond 2 disposé horizontalement vers le haut et de panneaux de ceinture verticaux 4. Dans le cas général d'un module de forme générale parallélépipédique rectangulaire, quatre panneaux de ceinture sont mis en oeuvre. Dans l'exemple représenté, le module comporte une partie verticale en retrait 5 qui correspond à un espace libre utilisable pour le passage de servitudes, par exemple dans le cas d'espèce pour l'adduction d'eau et les évacuations d'une partie sanitaire/salle de bain et/ou cuisine du module. Les panneaux ont une face interne qui est du côté intérieur du module et une face externe qui est tournée vers l'extérieur du module. Les panneaux de ceinture 4 qui sont verticaux ont un bord inférieur en bas et un bord supérieur en haut. De préférence, tous ou une partie des panneaux sont recouverts intérieurement d'une plaque anti-feu à base de ciment fibré afin de former des parois composites en bois à comportement au feu amélioré. Afin de laisser un espace sous le sol du module, le panneau de sol 3 est fixé aux panneaux de ceinture à une certaine distance vers le haut des bords inférieurs des panneaux de ceinture. On verra que cet espace est rempli d'un isolant type matelas thermique afin d'isoler le module de rez-de-chaussée du sol ou d'un autre module dans le cas d'un module d'étage. Le montage du panneau de sol 3 sur les panneaux de ceinture se fait par aboutement direct en plein champ, les bords périphériques plans du panneau de sol venant au contact de la face interne des panneaux de ceinture. Dans une variante non représentée, le montage du panneau de sol sur les panneaux de ceinture se fait par mortaisage, les bords périphériques du panneau de sol comportant des saillies qui viennent dans des orifices, traversant ou non traversant, réalisés sur la face interne des panneaux de ceinture, et, dans ce cas, le panneau de sol arrive au-dessus du fond des créneaux (parties rentrantes) 7 des bords inférieurs des panneaux de ceinture qui sont décrits à la suite. Par contre, le panneau de plafond 2 est fixé aux panneaux de ceinture par reprise de croisement, les bords périphériques du panneau de plafond et des panneaux de ceinture étant crénelés. En effet, les bords périphériques du panneau de plafond 2 comportent sur leurs longueurs des créneaux (parties en creux) entre des merlons (parties saillantes) et les bords inférieurs et supérieurs des panneaux de ceinture 4 comportent sur leurs longueurs des créneaux (parties rentrantes) 7 entre des merlons (saillies) 6. Ces créneaux et merlons du panneau de plafond et ces merlons 6 et créneaux 7 des panneaux de ceinture sont complémentaires entre eux. Plus précisément, les bords périphériques du panneau de plafond comportent des créneaux complémentaires de merlons (saillies) 6 des bords supérieurs des panneaux de ceinture. Les merlons (parties saillantes) entre créneaux des bords périphériques du panneau de plafond reposent sur les créneaux (parties rentrantes) 7 entre merlons (saillies) 6 des bords supérieurs des panneaux de ceinture. Les merlons (saillies) 6 des bords supérieurs des panneaux de ceinture sont de hauteur supérieure à l'épaisseur du panneau de plafond afin que lesdits merlons (saillies) 6 débordent vers le haut au-dessus du plan de la face supérieure du panneau de plafond. Le long des bords des panneaux concernés, panneaux de plafond et de ceinture, tous ces éléments s'emboîtent en s'ajustant afin de répartir les charges, en particulier lors d'un empilement de modules. De préférence, les merlons (saillies) 6 et complémentairement les créneaux (parties rentrantes) 7 correspondantes des panneaux de ceinture ont des extrémités inclinées et, respectivement, des sommets et fonds plans. Les bords inférieurs des panneaux de ceinture comportent, quant à eux, des créneaux (parties rentrantes) 7 complémentaires des merlons (saillies) 6 de leurs bords supérieurs. Ainsi, grâce aux merlons (saillies) 6 débordantes le long des bords supérieurs des panneaux de ceinture et grâce aux créneaux (parties rentrantes) 7 complémentaires le long des bords inférieurs des panneaux de ceinture, il est possible, dans un empilement de modules et les panneaux de ceinture venant en continuité verticale, d'obtenir un ajustement précis de la superposition, un blocage des modules entre eux et une répartition homogène des forces gravitationnelles le long des parois de ceinture. En effet, lors d'un empilement d'un module supérieur sur un module inférieur, les bords inférieurs des panneaux de ceinture du module supérieur viennent pour les créneaux (parties rentrantes) 7 en appui contre les merlons (saillies) 6 des bords supérieurs des panneaux de ceinture du module inférieur et pour merlons (les saillies) 6, donc entre ces créneaux (parties rentrantes) 7, en appui contre la face supérieur du panneau de plafond. Par contre, le panneau de sol ne participe pas au transfert de charge vertical entre les modules empilés. De préférence, une bande d'un matériau d'atténuation acoustique est mis en oeuvre le long des bords des panneaux de ceinture, prise en sandwich entre le bord inférieur et le bord supérieur des deux panneaux de ceinture adjacents superposés. A noter que dans une superposition de modules, la stabilisation est améliorée dans le cas où le plan inférieur du panneau de sol déborde quelque peu vers le bas en dessous du fond des créneaux. D'une manière équivalente et en variante, des tasseaux allongés sont fixés sur le long de la face interne des parois de ceinture à la hauteur des saillies des bords inférieurs afin de fermer côté intérieur les parties rentrantes desdits bords inférieurs et, dans ce cas, de préférence, le panneau de sol repose sur les tasseaux allongés et est aussi fixé aux dits tasseaux allongés. Les différents panneaux sont fixés entre eux par un ou plusieurs des moyens suivants : collage, clouage, vissage, chevillage... avec ou sans élément associé du type cornière, patte ou tasseau... en métal ou bois. Le module est de préférence pré-équipé dans le cas d'un module d'habitation. En particulier une chape en béton est coulée sur le panneau de sol avec interposition d'une sous couche acoustique mince destinée à réduire la transmission des bruits. Cette sous-couche acoustique est en partie remontée le long des panneaux de ceinture sur la périphérie de la chape de béton. On aura pris soin d'installer dans la chape les équipements utiles si nécessaire, comme par exemple des écoulements d'eau usée. Comme on l'a vu, le panneau de sol est à distance du bord inférieur des panneaux de ceinture et, lors d'un empilement de modules, un espace est créé entre le panneau de sol du module supérieur et le panneau de plafond du module inférieur. Cet espace outre qu'il est rempli d'un isolant, est de préférence utilisé pour installer des servitudes (électricité, eau, téléphone, réseau informatique....). Dans un mode évolué de réalisation, des moyens de connexion pour ces servitudes sont installés sur les panneaux de sol et de plafond pour faciliter l'installation. On a décrit un exemple de construction formée de deux empilements de modules, séparés entre eux par une colonne de partie commune mais on comprend bien que l'invention peut être étendue à des constructions comportant plus de deux empilements de modules, par exemple trois séparés deux à deux par une colonne de partie commune, la construction ayant alors deux colonnes de partie commune. Dans le cas de plus de deux empilements, le nombre de colonne(s) de partie commune peut varier en fonction de la disposition des empilements les uns par rapport aux autres. Par exemple dans le cas de trois empilements en triangle ou de quatre en carré ou étoile, une seule colonne de partie commune centrale peut être suffisante et ses éléments de structure d'un étage donné seront fixés à tous les modules dudit étage. Toutes les variations architecturales sont possibles. Bien entendu la présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisation particuliers qui viennent d'être décrits, mais s'étend à toutes variantes et équivalents conformes à son esprit. Ainsi, on comprend bien que l'invention peut être déclinée selon de nombreuses autres possibilités sans pour autant sortir du cadre défini par la description et les revendications. REVENDICATIONS1. Construction à étages formée d'au moins deux empilements de modules d'habitation, de bureau ou de stockage et d'une colonne de partie commune étagée, les empilements étant placés de part et d'autre et contre la colonne de partie commune étagée, caractérisée en ce que chaque module résulte de l'assemblage d'un panneau de sol (3) horizontal, d'un panneau de plafond (2) horizontal et de panneaux de ceinture (4) verticaux, les panneaux ayant une face interne tournée vers l'intérieur du module, chaque panneau de ceinture ayant un bord inférieur et un bord supérieur, les panneaux étant en bois massif continu choisis parmi les panneaux de bois massif contrecollé, les panneaux de bois massif pointé, les panneaux de bois massif chevillé, les panneaux de bois massif vissé et les panneaux résultants de combinaisons de ces modes d'assemblage du bois massif, et en ce que la colonne de partie commune résulte de l'assemblage et fixation d'éléments de structure de la colonne de partie commune aux modules, lesdits éléments de structure étant au moins une dalle de sol et une dalle de plafond, et en ce que lesdits éléments de structure d'un étage donné de la colonne de partie commune présentent une liberté de mouvement vertical par rapport à ceux des étages adjacents. 2. Construction selon la revendication 1, caractérisée en ce que les éléments de structure de la colonne de partie commune comportent en outre un escalier, une gaine technique horizontale ou verticale. 3. Construction selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que dans un module, le panneau de sol est fixé aux panneaux de ceinture à distance vers le haut des bords inférieurs des panneaux de ceinture (4), les bords périphériques du panneau de sol (3) venant au contact de la face interne des panneaux de ceinture, et en ce que les bords périphériques du panneau de plafond (2) et les bords supérieurs des panneaux de ceinture (4) présentent des formes crénelées complémentaires avec merlons et créneaux, agencées pour coopérer par entrecroisement pour la fixation du panneau de plafond (2) aux panneaux de ceinture (4), les merlons des bords périphériques du panneau de plafond (2) reposant sur le fond des créneaux (7) des bords supérieurs des panneaux de ceinture (4), les merlons (6) des bords supérieurs des panneaux de ceinture (4) étant de hauteur supérieure à l'épaisseur du panneau de plafond (2) afin que les merlons (6) débordent vers le haut au-dessus du plan de la face supérieure du panneau de plafond (2), et en ce que les bords inférieurs crénelés des panneaux de ceinture (4) comportent des créneaux (7) complémentaires des merlons (6) de leurs bords supérieurs afin que lors d'un empilement d'un module supérieur sur un module inférieur, les bords inférieurs crénelés des panneaux de ceinture (4) du module supérieur viennent s'engager avec les bords supérieurs crénelés des panneauxde ceinture (4) du module inférieur, le fond des créneaux (7) des bords inférieurs crénelés des panneaux de ceinture (4) du module supérieur en appui contre les sommets des merlons (6) des bords supérieurs des panneaux de ceinture du module inférieur et les sommets des merlons (6) des bords inférieurs crénelés des panneaux de ceinture (4) du module supérieur en appui contre la face supérieure du panneau de plafond (2) du module inférieur, le panneau de sol (3) ne participant pas au transfert de charge vertical entre les modules empilés. 4. Construction selon l'une des revendications 1, 2 ou 3, caractérisée en ce que pour un étage donné de la colonne de partie commune, une dalle de sol est fixée aux deux modules de part et d'autre de la colonne sensiblement au niveau de leurs panneaux de sol (3), une dalle de plafond est fixée aux deux modules de part et d'autre de la colonne sensiblement au niveau de leurs panneaux de plafond (2). 5. Construction selon la revendication 4, caractérisée en ce que pour un étage donné de la colonne de partie commune, dans le cas où un escalier ou une gaine technique verticale sont mis en oeuvre, ledit escalier ou ladite gaine sont fixés contre au moins un des deux panneaux de ceinture adjacents des deux modules de part et d'autre de la colonne sans être fixé aux éléments de structure des étages adjacents. 6. Construction selon la revendication 5, caractérisée en ce que ledit escalier ou ladite gaine sont en outre fixés à la dalle de sol et/ou à la dalle de plafond dudit étage. 7. Construction selon l'une des revendications 5 ou 6, caractérisée en ce que ledit escalier ou ladite gaine sont mis en contact avec des éléments de structure des étages adjacents par l'intermédiaire d'un matériau d'affaiblissement acoustique. 8. Construction selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que dans les empilements de modules, une bande d'un matériau d'affaiblissement acoustique est disposée entre les étages le long des bords inférieurs des panneaux de ceinture. 9. Construction selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que les éléments de structure sont fixés aux modules par des moyens de fixation à atténuation de transmission des bruits. 10. Construction selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'un espace existe entre la dalle de plafond et la dalle de sol entre deux étages adjacents de la colonne de partie commune et en ce qu'un matelas au moins acoustiquement isolant est disposé dans ledit espace.