Brevet FR3068054A1 — publié le 20181228

- 1 - PROCEDE DE CONSTRUCTION D'UNE STRUCTURE D'HABITAT EN BOIS Domaine de l'invention L'invention concerne un modèle constructif pour une structure d'habitation en bois. Plus précisément, il s'agit d'un procédé de fabrication et de mise en oeuvre d'une structure caractérisée par son absence de pont thermique. Brève description de l'antériorité La directive européenne sur la performance énergétique des bâtiments et les nouvelles réglementations énergétiques françaises (RT 2012 / RT 2020) ont élevé le niveau d'exigence en terme d'efficacité thermique. Les normes en vigueur, ou sur le point de l'être, requièrent des épaisseurs d'isolant qui atteignent le tiers d'un mètre. Les pratiques actuelles, en matière d'isolation, consistent à combler avec un matériau isolant quelconque les volumes laissés vacants entre les éléments de structure et le plus souvent à appliquer, en complément, une isolation contre la structure (ITE ou/et ITI). Ces techniques laborieuses sont adaptées à des systèmes constructifs (ossature bois, poteau-poutre) qui, en occasionnant des raccords entre les différents éléments de structure, génèrent de nombreux ponts thermiques affectant l'efficacité globale du bâtiment. En effet, traditionnellement, les ossatures d'habitat en bois sont réalisées avec des montants disposés verticalement et espacés les uns des autres, les matériaux isolants étant disposés entre deux montants. Or chaque montant constitue un pont thermique dès lors qu'il traverse la paroi sur toute son épaisseur et contribue à refroidir ou à réchauffer l'ensemble de la paroi en transmettant les calories contenues dans l'air. Le pont thermique brise l'homogénéité du matériau isolant et constitue donc une faiblesse dans la paroi. Le procédé selon l'invention résout le problème en concevant une structure permettant au matériau isolant de maximaliser ses qualités intrinsèques en supprimant les ponts thermiques. Dans le traitement des ponts thermiques, d'autres dispositifs ont été proposés. Ainsi, le brevet FR 2987635 décrit un procédé de fabrication d'un mur en ossature bois sans pont thermique en disposant en quinconce une double rangée de montants d'ossature. Ce procédé concerne essentiellement les parois verticales mais ne traite pas des parois horizontales ou obliques d'un bâtiment. -2 - Le brevet FR 2567555 propose un système constructif similaire en ce sens qu'il consiste à aligner en série des portiques auto-stables. Mais il n'aborde pas la problématique relative au traitement des ponts thermiques. Le contexte énergétique ayant beaucoup évolué, les exigences en termes d'isolation 5 nécessitent des épaisseurs qui rendent contraignantes l'emploi de bois d'ossature ou de poutres métalliques. D'autre part, chaque portique peut se définir comme un pont thermique affectant l'efficacité globale de l'isolation. La plus-value apportée par la présente invention consiste, dès lors, à concevoir un cadre thermiquement imperceptible. Brève description des dessins 10 Dans cette description, on se réfère aux dessins annexés sur lesquels : - Figure 1 : vue de face d'un cadre. - Figure 2 : vue en perspective d'une structure de cadres formant un tunnel - Figure 3 : vue en coupe transversale d'un bâtiment construit suivant le procédé de structure cadre 15 - Figure 4 : vue en coupe d'une paroi verticale - Figure 5 : vue d'un détail d'une ouverture sur une paroi verticale - Figure 6 : vue en coupe d'un bâtiment à faible pente - Figure 7 : vue en coupe d'un bâtiment à double pente - Figure 8 : vue en coupe d'un bâtiment à deux niveaux. 20 Sommaire de l'invention La présente invention permet la construction d'une structure en bois utilisant des cadres réalisés avec des poutres en I ne créant pas de ponts thermiques. Il s'agit d'un procédé de réalisation d'une structure en bois à rupture de pont thermique destiné au bâtiment sous toutes ses formes comprenant la succession des étapes suivantes : 25 - réaliser des cadres en forme de U inversé, chaque cadre étant constitué de deux montants et d'une traverse, ladite traverse étant reliée sur chacune des ses extrémités auxdits montants par un moyen d'assemblage, lesdits montants et ladite traverse étant réalisés avec des poutres composites en bois en forme de I constituées de deux membrures reliées en leur centre par une me, 30 - disposer des cadres parallèlement selon un entraxe déterminé pour constituer une structure en forme de tunnel, - positionner à chaque extrémité de la structure en forme de tunnel un couple de cadres écartés d'une distance correspondant à l'épaisseur d'isolation souhaitée ; - 3 - - fixer des montants à l'aplomb de chacun desdits cadres du couple, chacun des montants de l'un desdits cadres étant relié au montant de l'autre cadre qui lui est parallèle par une traverse, - positionner des chevêtres pour créer des ouvertures, 5 - fermer la structure en fixant des moyens de fermeture sur la partie externe et sur la partie interne, - insérer un moyen isolant dans les espaces délimités par les moyens de fermeture et par les cadres. Préférentiellement, les deux montants du cadre ont une hauteur identique. 10 Selon une variante, les deux montants du cadre ont des hauteurs différentes. Selon un autre mode de réalisation, le moyen isolant est un isolant en vrac. De manière avantageuse, les moyens de fermeture fixés sur la partie externe et la partie interne de la structure sont des panneaux en fibre de bois. Selon un autre mode de réalisation, les moyens de fermeture fixés sur la partie externe de 15 la structure sont des panneaux en fibre de bois et les moyens de fermeture fixés sur la partie interne sont constitués d'une membrane d'étanchéité. Avantageusement, la structure comporte un étage. Description détaillée des modes préférés de réalisation Le procédé selon l'invention tend à la construction d'une structure (15) en bois d'un habitat 20 ou d'un bâtiment, quelque soit sa forme, sans ponts thermiques, ladite structure (15) étant réalisée avec une pluralité de cadres (1) associés de manière à constituer un tunnel. La première étape du procédé consiste à fabriquer des cadres (1) à deux articulations composés de deux montants (2) et d'une traverse (3) et ayant une forme de U inversé, la traverse (3) étant fixée à la partie la plus haute d'un montant (2) sur chacune de ses 25 extrémités. Selon un mode préféré de réalisation, les deux montants (2) sont de la même hauteur et la traverse (3) est fixée horizontalement (figure 1). Selon une variante, l'un des montant (2') est plus haut que l'autre (2") et la traverse (3) est légèrement inclinée (figure 6). Les deux montants (2) et la traverse (3) sont liés au niveau de leur double jonction par clouage et/ou collage d'éclisses (4). Les éclisses (4) sont des moyens d'assemblage constitués 30 de panneaux en OSB ou en fibre de bois d'une épaisseur d'environ 12 millimètres. Les montants (2) et la traverse (3) du cadre (1) sont nécessairement réalisés avec des poutres composites en bois (7) car elles ont des propriétés déterminantes dans le traitement des ponts thermiques. Ces poutres (7) sont également dénommées poutres en I car, vues en - 4 - coupe, elles ont une forme de I majuscule. Une poutre en I (7) est constituée de deux membrures (5) en bois de section rectangulaires, identiques et parallèles, reliées en leur centre par une âme (6) perpendiculaire auxdites membrures (5). L'âme (6) de la poutre (7) est réalisée en fibre de bois et pour caractéristique essentielle d'être de très faible épaisseur, soit 5 environ 10 millimètres. L'emploi de la poutre en I permet de produire une structure sans ponts thermiques. En effet, alors que les poutres traditionnelles ont une épaisseur minimum de 45 millimètres, dans le procédé selon l'invention, la faible épaisseur de l'âme (6), de l'ordre de 10 millimètres, qui lie les deux membrures (5) de la poutre en I rend négligeable le phénomène de pont 10 thermique d'un cadre à l'autre car les déperditions thermiques linéiques, représentées par les flèches (14) sur la figure 4, sont très faibles à cet endroit de la poutre (7). Une fois fabriqués, les cadres sont ensuite disposés parallèlement les uns aux autres suivant un entraxe déterminé (figure 2), formant ainsi une structure (15) en forme de tunnel. Les façades latérales (8) situées aux extrémités de la structure tunnel (15) constitué par 15 l'alignement des cadres (figures 2 et 3) sont réalisées en positionnant un couple de cadres (1a/1b) espacés suivant l'épaisseur d'isolation souhaitée et à l'aplomb desquels sont disposés des montants de faible section (9) liés à mi-hauteur par des traverses (10). L'ensemble forme ainsi une structure (15) en tunnel qu'il convient alors de contreventer en fixant sur sa face externe (16) et sur sa face interne (17) des panneaux (11). Lesdits panneaux 20 sont cloués sur les membrures (5) des montants (2) et des traverses de l'ossature formée par les cadres (1). Selon un mode préféré de réalisation, les panneaux (11) sont en fibre de bois. Selon une variante, les panneaux (11) fixés sur la face externe (16) sont en fibre de bois et les panneaux (11) fixés sur la face interne (17) sont constitués d'une membrane d'étanchéité. Les ouvertures sont traitées de façon relativement classique en positionnant des chevêtres 25 (12) dans la trame constituée par l'alignement des cadres (1) (figure 5). Le procédé ainsi décrit permet de créer des parois dans lesquels sont aménagés des espaces délimités par les cadres (1) d'une part et les panneaux de contreventement (11) d'autre part. Ces espaces vont être remplis avec un matériau isolant (13). Préférentiellement, il s'agit d'un isolant minéral ou végétal en vrac. 30 En supprimant les éléments de structure volumineux traditionnellement utilisés qui traversent la totalité de la paroi thermique et en les remplaçant par des poutres (7) dont l'âme (6) est suffisamment mince pour ne pas interrompre le flux thermique, le procédé supprime les ponts thermiques au sein même de la structure (15). -5 - La structure en tunnel proposée par le procédé de mise en oeuvre des cadres (1) propose une solution qui, dans le traitement des ponts thermiques, s'applique à toutes les parois. Il est à noter que les raccords entre parois sont souvent le point faible thermique des bâtiments en ce sens qu'ils nécessitent au moins un élément structurel qui permet de faire liaison. Dans ledit 5 procédé, la liaison entre les parois est assurée par les cadres. L'isolant (13) poursuit ainsi sa course d'une paroi à l'autre sans interruption de ses qualités intrinsèques. Outre sa simplicité de fabrication et de mise en oeuvre, ce procédé, en assurant la continuité du matériau isolant au sein de la structure, élimine les ponts thermiques de manière efficace. Il s'applique logiquement à la construction d'habitat à ossature bois. Originellement 10 conçu pour répondre aux contraintes des toitures terrasses (figure 6), le procédé peut s'adapter à des bâtiments qui reçoivent une toiture deux pentes (figure 7) ou à des bâtiments à un étage (figure 8) quelle que soit la toiture envisagée. De nombreuses variantes éventuellement susceptibles de se combiner peuvent ici être apportées sans jamais sortir du cadre de l'invention tel qu'il est défini ci-avant. 15 Les modifications non substantielles qui découleraient de façon évidente, pour l'homme de l'art, de l'utilisation ou de la fabrication dont le brevet est ici requis sans en altérer les dispositions originales, n'en REVENDICATIONS1) Procédé de réalisation d'une structure (15) en bois à rupture de pont thermique destiné au bâtiment sous toutes ses formes caractérisé en ce qu'il comprend la succession des étapes suivantes : - réaliser des cadres (1) en forme de U inversé, chaque cadre étant constitué de deux montants (2) et d'une traverse (3), ladite traverse (3) étant reliée sur chacune des ses extrémités auxdits montants par un moyen d'assemblage (4), lesdits montants (2) et ladite traverse (3) étant réalisés avec des poutres composites en bois en forme de I (7) constituées de deux membrures (5) reliées en leur centre par une âme (6), - disposer des cadres parallèlement selon un entraxe déterminé pour constituer une structure en forme de tunnel (15), - positionner à chaque extrémité de la structure en forme de tunnel (15) un couple de cadres (1a/lb) écartés d'une distance correspondant à l'épaisseur d'isolation souhaitée ; - fixer des montants (9) à l'aplomb de chacun desdits cadres du couple (1a/lb), chacun des montants (9) de l'un desdits cadres (1a) étant relié au montant (9) de l'autre cadre (lb) qui lui est parallèle par une traverse (10) , - positionner des chevêtres (12) pour créer des ouvertures, - fermer la structure (15) en fixant des moyens de fermeture (11) sur la partie externe (16) et sur la partie interne (17), - insérer un moyen isolant (13) dans les espaces délimités par les moyens de fermeture (11) et par les cadres (1) ; 2) Structure (15) en bois à rupture de pont thermique obtenue par le procédé de réalisation de la revendication 1 comportant des cadres (1) disposés parallèlement en forme de tunnel fermés par des moyens de fermerture (11) fixés sur la partie externe (16) et la partie interne (17) de ladite structure (15) délimitant des espaces dans lesquels est inséré un moyen isolant (13) caractérisé en ce que les deux montants (2) du cadre (1) ont une hauteur identique ; 3) Structure (15) en bois à rupture de pont thermique obtenue par le procédé de réalisation de la revendication 1 comportant des cadres (1) disposés parallèlement en forme de tunnel fermés par des moyens de fermerture (11) fixés sur la partie externe (16) - 7 - et la partie interne (17) de ladite structure (15) délimitant des espaces dans lesquels est inséré un moyen isolant (13) caractérisé en ce que les deux montants (2' et 2") du cadre (1) ont des hauteurs différentes ; 4) Structure (15) en bois à rupture de pont thermique obtenue par le procédé de 5 réalisation de la revendication 1 comportant des cadres (1) disposés parallèlement en forme de tunnel fermés par des moyens de fermerture (11) fixés sur la partie externe (16) et la partie interne (17) de ladite structure (15) délimitant des espaces dans lesquels est inséré un moyen isolant (13) caractérisé en ce que le moyen isolant (13) est un isolant en vrac ; 10 5) Structure (15) en bois à rupture de pont thermique obtenue par le procédé de réalisation de la revendication 1 comportant des cadres (1) disposés parallèlement en forme de tunnel fermés par des moyens de fermerture (11) fixés sur la partie externe (16) et la partie interne (17) de ladite structure (15) délimitant des espaces dans lesquels est inséré un moyen isolant (13) caractérisé en ce que les moyens de fermeture (11) fixés sur 15 la partie externe (16) et la partie interne (17) de la structure (15) sont des panneaux en fibre de bois ; 6) Structure (15) en bois à rupture de pont thermique obtenue par le procédé de réalisation de la revendication 1 comportant des cadres (1) disposés parallèlement en forme de tunnel fermés par des moyens de fermerture (11) fixés sur la partie externe (16) 20 et la partie interne (17) de ladite structure (15) délimitant des espaces dans lesquels est inséré un moyen isolant (13) caractérisé en ce que les moyens de fermeture (11) fixés sur la partie externe (16) de la structure (15) sont des panneaux en fibre de bois et les panneaux (11) fixés sur la partie interne (17) sont constitués d'une membrane d'étanchéité ; 25 7) Structure (15) en bois à rupture de pont thermique obtenue par le procédé de réalisation de la revendication 1 comportant des cadres (1) disposés parallèlement en forme de tunnel fermés par des moyens de fermerture (11) fixés sur la partie externe (16) et la partie interne (17) de ladite structure (15) délimitant des espaces dans lesquels est inséré un moyen isolant (13) caractérisé en ce que la structure comporte un étage. 3035