Brevet FR3162769A1 — publié le 20251205

Le présent exposé concerne une structure de jonction pour le chainage en pied de module entre une dalle d’un module pour unité d’hébergement préfabriquée et un voile destiné à être rapporté sur la dalle pour former une cloison verticale du module, la structure de jonction comprenant : une pluralité de boites de clavetage, une armature métallique noyée dans le béton du voile et dont une extrémité libre débouche en saillie et est engagée dans une des boites de clavetage, des moyens mécaniques contribuant au blocage mécanique en traction de l’extrémité libre de l’armature dans la boite de clavetage, un mortier assurant un scellement de l’extrémité libre et des moyens mécaniques dans la boite de clavetage. Figure pour l’abrégé : Fig. 1 Structure de jonction pour chainage en pied de module d’une unité d’hébergement préfabriquée, notamment pour milieu pénitentiaire. Le présent exposé concerne des modules préfabriqués pour la réalisation d’unités d’hébergement. Plus précisément, il concerne une structure de jonction pour le chainage en pied de module entre une dalle et un voile destiné à être rapporté sur la dalle pour former une cloison verticale du module. La technique proposée trouve en particulier – mais non limitativement – application pour la réalisation d’unités d’hébergement en milieu pénitentiaire. ETAT DE LA TECHNIQUE La construction modulaire est connue depuis de nombreuses années. Elle consiste à assembler sur un site sur lequel on construit un bâtiment, des modules individuels préfabriqués à distance. Par rapport à la construction classique sur site, la construction préfabriquée induit des contraintes supplémentaires, liées au transport et à la manipulation des modules et de leurs éléments. Le report de charges se fait en particulier en pied de module, c’est-à-dire à une jonction entre des voiles formant des cloisons verticales et une dalle formant le sol du module. Il est donc nécessaire de proposer une jonction en pied de module permettant un chainage particulièrement robuste et adapté à la construction modulaire préfabriquée. Ce besoin est d’autant plus important dans le cas de modules destinés à constituer des unités d’hébergement en milieu pénitentiaire. On connait déjà de nombreux systèmes d’attache métalliques permettant d’assurer un ancrage entre des éléments préfabriqués en béton armé. On souhaite néanmoins disposer d’une solution renforcée. EXPOSE GENERAL Un but général de l’invention est de proposer une solution de jonction en pied de module qui permette un chainage particulièrement robuste et adapté à la construction modulaire préfabriquée. La solution proposée permet en particulier un montage rapide, simple et économique sur le chantier. Il est à cet effet proposé, selon un aspect du présent exposé, une structure de jonction pour le chainage en pied de module entre d’une part une dalle d’un module pour unité d’hébergement préfabriquée et d’autre part un voile destiné à être rapporté sur la dalle pour former une cloison verticale du module, la structure de jonction présentant une pluralité de boites de clavetage débouchant de l’un des bords latéraux de la dalle, ainsi qu’au moins une armature métallique qui est noyée dans le béton du voile et dont une extrémité libre débouche en saillie par rapport à la tranche par laquelle le voile est rapportée sur la dalle, l’extrémité libre ainsi en saillie étant engagée dans une des boites de clavetage correspondante, la structure de jonction comportant des moyens mécaniques contribuant au blocage mécanique en traction de l’extrémité libre de l’armature dans la boite de clavetage, un mortier assurant un scellement de l’extrémité libre et des moyens mécaniques dans la boite de clavetage. Avantageusement, mais facultativement, la structure exposée comprend l’une au moins des caractéristiques suivantes, prise seule ou dans une quelconque combinaison : - les moyens mécaniques contribuant au blocage mécanique en traction de l’extrémité libre comprennent au moins une barre d’arrimage qui traverse la boite de clavetage à une hauteur intermédiaire de celle-ci, en étant parallèle au plan de la dalle et au côté de la dalle, la barre d’arrimage étant noyée dans le béton de la dalle, l’extrémité libre étant repliée sur elle-même autour de la barre d’arrimage ; - l’extrémité libre est une lame métallique percée ou un une barre formant une boucle ou un anneau, les moyens mécaniques contribuant au blocage mécanique en traction de l’armature comprenant un goupillage de l’extrémité libre sur une paroi de fond de la boite de clavetage ; - le voile et la dalle comprennent respectivement une rainure et une arrête, ou inversement, complémentaires pour le guidage du voile et de la dalle lors du positionnement du voile sur la dalle ; Selon un autre aspect, il est proposé un module comprenant une dalle et un élément cinq faces comprenant un voile supérieur et quatre voiles latéraux, les voiles latéraux étant chainés sur la dalle par au moins une structure de jonction telle que précédemment décrite. Selon un autre aspect, il est proposé un procédé de jonction pour le chainage entre une dalle d’un module pour unité d’hébergement préfabriquée et au moins un voile destiné à être rapporté sur la dalle pour former une cloison verticale du module, la dalle présentant une pluralité de boites de clavetage débouchant d’un des bords latéraux de la dalle, le voile comprenant au moins une armature métallique noyée dans le béton du voile et dont une extrémité libre débouche en saillie par rapport à la tranche par laquelle le voile est destiné à être rapporté sur la dalle ; dans lequel, lorsque le voile est rapporté sur la dalle, l’extrémité libre de l’armature en saillie est engagée dans une boite de clavetage correspondante et est bloquée mécaniquement en traction dans la boite de clavetage par des moyens mécaniques ; un mortier est mis en place dans la boite de clavetage, le mortier assurant un scellement de l’extrémité libre et des moyens mécaniques dans la boite de clavetage. Avantageusement, le blocage mécanique est effectué en pliant avec un outil les extrémités libres autour de la barre d’arrimage. Selon un autre aspect, il est proposé un outil pour le blocage précédemment décrit, l’outil comprenant un manche, un bras et une encoche sur le bras, le bras étant positionnée sur une extrémité du manche et configuré pour appuyer sur l’extrémité libre à plier et le manche pour créer un bras de levier sur le bras, et l’encoche permettant de caler l’extrémité libre à plier sur le bras afin de perfectionner le pliage. Selon un autre aspect, il est proposé un bâtiment comprenant plusieurs modules tels que précédemment décrits assemblés entre eux pour former un bâtiment. Avantageusement, les modules tels que précédemment décrits sont assemblés entre eux horizontalement et/ou verticalement pour former le bâtiment. DESCRIPTION DES FIGURES D’autres caractéristiques, buts et avantages ressortiront de la description qui suit, qui est purement illustrative et non limitative, et qui doit être lue en regard des dessins annexés sur lesquels : La FIG. 1 illustre une vue schématique en perspective d’un module préfabriqué en béton armé pour milieu pénitentiaire, selon un mode de réalisation du présent exposé ; La FIG. 2 illustre une vue en perspective d’une dalle basse d’un module selon un mode de réalisation du présent exposé ; La FIG. 3 illustre une vue en perspective d’un ensemble cinq faces d’un module selon un mode de réalisation du présent exposé ; La FIG. 4 , la FIG. 4 et la FIG. 4 illustrent des étapes d’un procédé de fabrication d’un module selon un mode de mis en œuvre du présent exposé ; La FIG. 5 , la FIG. 5 et la FIG. 5 illustrent des étapes d’un procédé selon un autre mode de mis en œuvre possible du présent exposé ; et La FIG. 6 et la FIG. 6 illustrent des modes de réalisation d’un outil pour le pliage d’extrémité libres. Sur l’ensemble des figures, les éléments similaires portent des références identiques. DESCRIPTION DETAILLEE L’unité d’hébergement, illustrée sur la FIG. 1 , est un module 1 présentant une structure parallélépipédique en béton armé, fermée par six parois. Les différents modules préfabriqués 1 sont destinés à être assemblés ensemble sur site. Ils comportent des redans pour les gaines verticales et sont livrés entièrement équipés : éléments de fermeture en menuiserie (porte, fenêtre), espace douche complet, armoire maçonnée et ensemble du mobilier. Ils sont assemblés ensemble sur site pour former la structure du bâtiment que l’on construit. Ces modules 1 peuvent être juxtaposés les uns à côté des autres ou superposés sur plusieurs niveaux. Ils sont par exemple couverts par une toiture fixée sur ossature bois et une isolation thermique est rapportée par l’extérieur, en façade. Module préfabriqué Le module 1 préfabriqué est réalisé dans un atelier à distance afin de réduire le temps de construction sur site. Il comporte en particulier deux éléments coulés indépendamment l’un de l’autre et assemblés dans l’atelier : - une dalle basse 3 , formant un sol, comme illustré par la FIG. 2 , - un élément cinq faces 2 qui comporte, comme illustré par la FIG. 3 , une dalle supérieure 21 et quatre voiles latéraux 20 perpendiculaires au voile supérieur 21 définissant une face avant 22 , une face arrière 24 et deux faces latérales 23 . La dalle basse 3 et l’élément cinq faces 2 sont coulés, en béton 5 , dans un coffrage, indépendamment l’un de l’autre, dans un atelier à distance du site de construction. Une fois le béton 5 durci après un temps de séchage, le coffrage est retiré et la dalle basse 3 et l’élément cinq faces 2 sont prêts à être assemblés. La dalle basse 3 peut par exemple présenter une épaisseur entre 10 et 20 cm et préférentiellement de 15cm. Lae dalle supérieur 21 peut par exemple présenter une épaisseur entre 8 et 20 cm et préférentiellement de 10 cm. La face avant 22 et la face arrière 24 peuvent par exemple présenter une épaisseur entre 10 et 20 cm et préférentiellement de 15cm. Les faces latérales 23 peuvent par exemple présenter une épaisseur entre 8et 20 cm et préférentiellement de 10 cm. Ces différentes épaisseurs permettent de résister aux différentes contraintes structurelles ainsi qu’au feu tout en limitant le poids du module. Par ailleurs, elle permettent de garantir de bonnes propriétés d’isolation thermique et phonique. La dalle basse 3 et l’élément cinq faces 2 en béton sont chacun réalisés avec une structure d’armatures 4 métalliques coulées dans un volume de béton 5 formant alors une paroi de béton armé. Les armatures 4 métallique peuvent être des barres HA (Haute Adhérence) et/ou des lames. Le module 1 est fabriqué par la mise en place et la jonction de l’élément cinq faces 2 sur la dalle basse 3 . Structure de jonction pour le chainage en pied Ainsi qu’illustrée sur la FIG. 2 , la dalle basse 3 présente une pluralité de boites de clavetage 31 régulièrement réparties sur son pourtour. Ces boites de clavetage 31 sont des réservations ménagées dans le béton 5 de la tranche de la dalle 3 et débouchant de ladite tranche. Les boites de clavetage 31 sont de section en U avec des parois latérales présentant une convexité vers l’intérieur de la boite de clavetage 31 . Les voiles latéraux 20 de l’élément cinq faces 2 comprennent des armatures 4 qui s’étendent sur tout ou partie de la hauteur de ces voiles 20 .Certaines armature 4 peuvent traverser la tranche de ces voiles latéraux 20 pour sortir en saillie par rapport à celle-ci, comme illustrée par la FIG. 3 . Les armatures 4 qui traversent la tranche de ces voiles latéraux 20 pour sortir en saillie par rapport à celle-ci comprennent une extrémité libre 41 en saillie destinées à être engagées dans des boites de clavetage 31 lorsque l’on positionne l’élément cinq faces sur la dalle 3 . Les armatures 4 qui comprennent une extrémité libre 41 sont réparties dans la longueur des voiles 2 de façon à permettre cette correspondance. L’extrémité libre 41 peut être une tige droite, une tige pliée en U formant une boucle ou un anneau, ou une lame. Ainsi, en positionnant l’élément cinq faces 2 sur la dalle basse 3 l’extrémité libre 41 d’une armature 4 de chaque voile latéral 20 se positionne respectivement dans la boite de clavetage 31 de chaque côté de la dalle basse 3 pour permettre la fixation de chaque voile latéral 20 de l’élément cinq faces 2 à la dalle basse 3 . Il est possible que chaque voile latéral 20 présente une ou plusieurs armatures 4 dont l’extrémité libre 41 est configurée pour se positionner dans une des boites de clavetage 31 et permettre la fixation de chaque voile latéral 20 de l’élément cinq faces 2 à la dalle basse 3 . Une ou plusieurs extrémités libre 41 d’armature 4 peuvent se positionner dans chaque boite de clavetage 31 . Ainsi que plus particulièrement visible sur la FIG. 2 , selon un mode de réalisation, une ou plusieurs barres d’arrimage 42 (typiquement des barres HA 12) sont noyées dans le béton de la dalle basse 3 et s’étendent le long des côtés de ladite dalle, en étant parallèles aux tranches de ladite dalle 3 et au plan général de celle-ci. Ces barres d’arrimage 42 traversent les boites de clavetage 31 , à une hauteur intermédiaire de celle-ci. Les barres d’arrimage 42 sont configurées pour permettre une fixation de l’extrémité libre 41 à la dalle basse 3 . Par ailleurs, la dalle 3 et les tranches des voiles latéraux 20 peuvent respectivement être munis de rainures 32 et arrêtes 25 saillantes, ou l’inverse, complémentaires, pour guider le positionnement de l’élément cinq faces 2 sur le dalle 3 lors de la mise en place. Assemblage et chainage Lors d’une telle mise en place, la position de l’élément cinq faces 2 est ajusté au-dessus de la dalle basse 3 pour que les extrémités libres 41 des armatures 4 se trouvent au droit des boites de clavetage 31 ( FIG. 4 ). L’élément cinq faces 2 est alors descendu sur la dalle 3 . Selon un mode de mise en œuvre, une fois en place, l’arrimage mécanique peut être effectué en pliant les extrémités libres 41 autour de la barre d’arrimage 42 . Ce pliage se fait manuellement, les opérateurs ayant accès aux extrémités libres 41 des armatures 4 grâce aux ouvertures des boites de clavetage 31 ( FIG. 4 ). L’opérateur peut effectuer le pliage avec un outil 7 ce le qui facilite. L’outil 7 tel qu’illustré par les figures 6a et 6b, peut comprendre un manche 71 , un bras 72 et une encoche 73 sur le bras 72 . Le bras 72 est positionnée sur une extrémité du manche 71 et est configuré pour appuyer sur l’extrémité libre 41 à plier et le manche 71 pour créer un bras de levier sur le bras 72 . L’encoche 73 permet de caler l’extrémité libre 41 à plier sur le bras 72 afin de perfectionner le pliage. L’outil 7 peut être métallique ou en un matériau suffisamment résistant pour plier l’extrémité libre 41 . Le pliage de l’extrémité libre 41 sur la barre d’arrimage 42 contribue au blocage mécanique en traction de l’armature 4 dans la boite de clavetage 31 . A l’issue de cette opération, un béton de scellement est coulé dans la boite de clavetage 31 correspondante (remplissage avec produit de scellement à retrait compensé) ( FIG. 4 ). Après séchage, les voiles 20 sont parfaitement chainés verticalement à la dalle 3 . Une telle fixation est simple et résistante. Elle permet un montage rapide et facile du module 1 mais également un transport sécurisé et l’obtention d’un bâtiment respectant les propriétés requises comme celles liées à un bâtiment pénitentiaire par exemple. Autre mode de réalisation pour la structure de jonction assurant le chainage Dans un autre mode de réalisation illustré par les figures 5a et 5b, la boite de clavetage 31 n’est pas nécessairement traversée par une barre d’arrimage 42 et l’extrémité libre 41 est peut être une lame. L’armature 4 est alors également une lame. La lame présente un trou de fixation 43 à son extrémité libre 41 afin de permettre sa fixation. L’extrémité libre 41 peut également être une tige pliée en U formant une boucle ou un anneau. Une fois l’élément cinq faces 2 descendu sur la dalle 3 , l’arrimage mécanique peut être effectué en goupillant l’extrémité libre 41 sur une paroi de fond à l’intérieur de la boite de clavetage 31 . Le goupillage est obtenu par le passage d’une goupille 6 à travers le trou de fixation de la lame formant l’extrémité libre 41 positionnée dans la boite de clavetage 31 , le filetage de la goupille 6 se fixant dans la paroi de fond de la boite de clavetage 31 . Comme on l’aura compris, un tel goupillage contribue au blocage mécanique en traction de l’armature 4 dans la boite de clavetage 31 . Le procédé comprend en outre, une fois le blocage mécanique effectué, un scellement, comme illustré par la FIG. 5 . A l’issue de cette opération, un béton 5 de scellement est coulé dans la boite de clavetage 31 correspondante (remplissage avec produit de scellement à retrait compensé ) ( FIG. 5 ). Le remplissage de la boite de clavetage 31 par un mortier de béton 5 permet de réaliser un scellement de l’arrimage mécanique et donc d’empêcher un retrait du blocage mécanique du voile latérale 20 à la dalle basse 3 . La structure de jonction et les étapes qui viennent d’être décrites permettent une préfabrication à distance, simple et rapide, du module 1 qui est ensuite apte à être transporté et monté pour former le bâtiment. En effet, il est possible que le module 1 soit transporté par une grue agrippant le module 1 par l’élément cinq faces 2 sans que cela ne détériore le module 1 . L’assemblage de l’élément cinq faces 2 et de la dalle basse 3 tel que précédemment décrit permet un tel transport sans que la dalle basse 3 ne se sépare de l’élément cinq faces 2 . Le blocage mécanique et le scellement permettent au module 1 de résister aux efforts de traction induits par le transport du module 1 préfabriqué. Assemblage multi-modules En outre, chaque module 1 peut être assemblés avec un ou plusieurs des modules 1 voisins pour former un ensemble de modules 1 formant un bâtiment. Un report de charges de chaque module 1 peut être assuré en pied de module 1 via un matage sous la dalle basse 3 , du côté de la face avant 22 et de la face arrière 24 . Par ailleurs, pour assurer le chaînage vertical entre deux modules 1 superposés, une liaison par barre HA peut être ajoutée en complément dans un ancrage. L’ancrage peut être rempli avec un produit de scellement à retrait compensé pour sceller le chainage vertical. Pour assurer le chainage horizontal entre deux modules 1 voisins, une liaison par barre HA peut être ajoutée en complément dans une boite d’ancrage présente dans le voile supérieur 21 de chaque module 1 . Une armature 4 traversant la tranche d’un des voiles latéraux 20 peut traverser le voile supérieur 21 sortir en saillie dans la boite d’ancrage. L’armature 4 traversant la tranche d’un des voiles latéraux 20 et sortant en saillie dans la boite d’ancrage de chacun des deux modules 1 voisins peuvent être arrimés par une boucle métallique les enserrant. La boite d’ancrage peut ensuite être remplie avec un produit de scellement à retrait compensé pour sceller le chainage horizontal. Structure de jonction pour le chainage en pied de module entre d’une part une dalle (3) d’un module (1) pour unité d’hébergement préfabriquée et d’autre part un voile (20) destiné à être rapporté sur la dalle (3) pour former une cloison verticale du module (1), la structure de jonction présentant une pluralité de boites de clavetage (31) débouchant de l’un des bords latéraux de la dalle (3), ainsi qu’au moins une armature (4) métallique qui est noyée dans le béton (5) du voile (20) et dont une extrémité libre (41) débouche en saillie par rapport à la tranche par laquelle le voile (20) est rapportée sur la dalle (3), l’extrémité libre (41) ainsi en saillie étant engagée dans une des boites de clavetage (31) correspondante, la structure de jonction comportant des moyens mécaniques (42,6) contribuant au blocage mécanique en traction de l’extrémité libre (41) de l’armature (4) dans la boite de clavetage (31), un mortier (5) assurant un scellement de l’extrémité libre (41) et des moyens mécaniques (42,6) dans la boite de clavetage (31). Structure de jonction selon la revendication 1, dans lequel les moyens mécaniques (42,6) contribuant au blocage mécanique en traction de l’extrémité libre (41) comprennent au moins une barre d’arrimage (42) qui traverse la boite de clavetage (31) à une hauteur intermédiaire de celle-ci, en étant parallèle au plan de la dalle (3) et au côté de la dalle (3), la barre d’arrimage (42) étant noyée dans le béton (5) de la dalle (3), l’extrémité libre (41) étant repliée sur elle-même autour de la barre d’arrimage (42). Structure de jonction selon la revendication 1, dans lequel l’extrémité libre (41) est une lame métallique percée ou un une barre formant une boucle ou un anneau, les moyens mécaniques (42,6) contribuant au blocage mécanique en traction de l’armature (4) comprenant un goupillage (6) de l’extrémité libre (41) sur une paroi de fond de la boite de clavetage (31). Structure de jonction selon l’une des revendications 1 à 3, dans lequel le voile (20) et la dalle (3) comprennent respectivement une rainure (32) et une arrête (25), ou inversement, complémentaires pour le guidage du voile (20) et de la dalle (3) lors du positionnement du voile (20) sur la dalle (3). Module comprenant une dalle (3) et un élément cinq faces (2) comprenant un voile supérieur (21) et quatre voiles latéraux (20), les voiles latéraux (20) étant chainés sur la dalle (3) par au moins une structure de jonction selon l’une quelconque des revendications 1 à 4. Procédé de jonction pour le chainage entre une dalle (3) d’un module (1) pour unité d’hébergement préfabriquée et au moins un voile (20) destiné à être rapporté sur la dalle (3) pour former une cloison verticale du module (1), la dalle (3) présentant une pluralité de boites de clavetage (31) débouchant d’un des bords latéraux de la dalle (3), le voile (20) comprenant au moins une armature métallique (4) noyée dans le béton (5) du voile (20) et dont une extrémité libre (41) débouche en saillie par rapport à la tranche par laquelle le voile (20) est destiné à être rapporté sur la dalle (3) ; dans lequel, lorsque le voile (20) est rapporté sur la dalle (3), l’extrémité libre (41) de l’armature (4) en saillie est engagée dans une boite de clavetage (31) correspondante et est bloquée mécaniquement en traction dans la boite de clavetage (31) par des moyens mécaniques (42,6) ; un mortier (5) est mis en place dans la boite de clavetage (31), le mortier (5) assurant un scellement de l’extrémité libre (41) et des moyens mécaniques (42,6) dans la boite de clavetage (31). Procédé de jonction selon la revendication 6, dans lequel le blocage mécanique est effectué en pliant avec un outil (7) les extrémités libres (41) autour de la barre d’arrimage (42). Outil (7) pour la mise en œuvre du blocage mécanique du procédé de jonction selon la revendication 7, l’outil (7) comprenant un manche (71), un bras (72) et une encoche (73) sur le bras (72), le bras (72) étant positionnée sur une extrémité du manche (71) et configuré pour appuyer sur l’extrémité libre (41) à plier et le manche (71) pour créer un bras de levier sur le bras (72), et l’encoche (73) permettant de caler l’extrémité libre (41) à plier sur le bras (72) afin de perfectionner le pliage. Bâtiment comprenant plusieurs modules (1) selon la revendication 5 assemblés entre eux pour former le bâtiment. Bâtiment selon la revendication 9, dans lequel les modules (1) selon la revendication 5 sont assemblés entre eux horizontalement et/ou verticalement pour former un bâtiment.