Brevet FR3162767A1 — publié le 20251205

La présente invention concerne un élément ( 2, 3 ) de module préfabriqué ( 1 ) comportant au moins un voile et/ou une dalle en béton armé, ledit voile ou ladite dalle intégrant au moins un insert de levage ( 41a , 41b , 41c , 41d ) débouchant d’une surface du voile et/ou de la dalle par au moins un trou oblong ( 42 ) d’accrochage, ledit insert de levage ( 41a , 41b , 41c , 41d ) comprenant une boite métallique coulée d’une pièce en béton armé avec ledit voile ou ladite dalle et étant configurée pour recevoir et coopérer avec un crochet ( 43 ) pour le levage de l’élément ( 2, 3 ) ou du module ( 1 ). Figure pour l’abrégé : Fig. 1 Module préfabriqué en béton armé pour unité d’hébergement, notamment en milieu pénitentiaire, élément d’un tel module et procédé pour sa réalisation La présente invention concerne le levage et la manipulation d’éléments et de modules en béton armé pour la réalisation d’unités d’hébergement préfabriquées. A cet effet, elle propose notamment des éléments et des modules en béton armé pour la réalisation de ces hébergements, ainsi un procédé pour le levage et la manipulation de ces éléments et modules. Elle propose également un procédé de fabrication de ces modules. L’invention trouve en particulier avantageusement – 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. Dans le cas de modules préfabriqués en béton armé, le levage et le transport des modules ou des éléments qui les composent se font généralement au moyen d’élingues et de grues. Il est connu à cet effet de noyer dans le béton des inserts métalliques permettant l’accrochage des élingues et permettant de manœuvrer les modules ou leurs éléments en toute sécurité. Typiquement, dans le cas d’unités d’hébergement parallélépipèdiques, les modules peuvent être soulevés par le haut, au moyen d’inserts noyés dans le voile fermant la partie supérieure des modules. Il a été constaté que cette technique de levage n’était pas satisfaisante et pouvait être à l’origine de certains endommagements sur les voiles en béton lors de la manipulation et du transport des modules ou de leurs éléments. De plus, des problèmes de sécurité et d’ergonomie des postes de travail étaient présents. Il existe donc un besoin pour une solution de levage et de manipulation de modules préfabriqués ou de leurs éléments qui soit simple d’exécution et permette une manutention fiable et encore plus sécurisée pour le personnel, sans risque de détérioration pour ces modules ou leurs éléments. L’invention propose à cet effet un élément de module préfabriqué comportant au moins un voile et/ou une dalle en béton armé, ledit voile ou ladite dalle intégrant au moins un insert de levage débouchant d’une surface du voile et/ou de la dalle par au moins un trou oblong d’accrochage, ledit insert de levage comprenant une boite métallique coulée d’une pièce en béton armé avec ledit voile ou ladite dalle et étant configurée pour recevoir et coopérer avec un crochet pour le levage de l’élément ou du module. L’élément de module préfabriqué selon l’invention est avantageusement complété par les caractéristiques suivantes, prises seules ou en une quelconque de leur combinaison techniquement possible : une dalle supérieure d’où s’étendent au moins quatre voiles destinés à former les côtés du module, et au moins un insert de levage située sur au moins l’un des voiles dans une position intermédiaire entre la dalle supérieure et une extrémité du voile distale de la dalle supérieure ; deux inserts de levage situés sur des voiles opposées ; l’élément comprend un béton dont la résistance à la compression est supérieure ou égale à 5,5 MPa autour du ou des inserts de levage ; deux inserts de levage situés de part et d’autre sur une face de l’un des voiles destinés à former les côtés du module préfabriqué, dans une position adjacente à une extrémité du voile distale de la dalle supérieure ; une dalle basse et deux inserts de levage situés de part et d’autre d’une même tranche de la dalle basse, la tranche étant contiguë à un voile configuré pour être une face avant du module préfabriqué ; l’élément comprend un béton dont la résistance à la compression est supérieure ou égale à 40 MPa autour des inserts de levage une dalle supérieure d’où s’étendent au moins quatre voiles destinés à former les côtés du module, et au moins un insert de levage situé sur au moins l’un des voiles dans une position adjacente à une extrémité du voile distale de la dalle supérieure. L’invention concerne également un module préfabriqué comportant un élément de module selon l’invention, notamment un module préfabriqué dans lequel les deux inserts de levage situés sur une même tranche de la dalle basse sont d’un côté du module opposé aux deux inserts de levage situées de part et d’autre sur une face de l’un des voiles destinés à former les côtés du module, dans une position adjacente à une extrémité du voile distale du dalle supérieure, les deux côtés du module étant destinés à former des faces du module préfabriqué. L’invention concerne également un procédé de fabrication d’un module préfabriqué, le procédé comprenant les étapes suivantes : coulée de la dalle supérieure, des voiles et de la dalle basse ; retournement de la dalle basse ; insertion d’un crochet de levage dans un premier insert de levage de l’un des voiles et dans un deuxième insert de levage de la face du voile adjacente à la dalle basse ; levage du premier élément au moyen du premier insert de levage et du deuxième insert de levage ; assemblage du voile supérieur et des voiles sur la dalle basse. Ce procédé est avantageusement complété par une étape de chauffe comprenant le maintien de l’élément à une température supérieure ou égale à 40°C pendant une durée supérieure ou égale à 16 heures. Enfin, l’invention concerne aussi un procédé de construction d’un bâtiment comportant plusieurs modules préfabriqués selon l’invention et le bâtiment construit selon ce procédé, qui comprend une étape d’insertion de crochets de levage dans au moins un insert de levage d’un voile et au moins un insert de levage de la dalle basse et dans lequel au moins un module préfabriqué est levé par ces crochets de levage et inserts de levage et mis en place sur le site du bâtiment. DESCRIPTION DES FIGURES D’autres caractéristiques, buts et avantages de l’invention 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 est une vue schématique d’un module préfabriqué selon un mode de réalisation de l’invention ; La FIG. 2 est une vue schématique, selon un deuxième angle, d’un module préfabriqué selon un mode de réalisation de l’invention ; La FIG. 3 est une vue schématique d’une boîte d’ancrage appartenant à un module préfabriqué représenté sur les figures 1 et 2 et d’un crochet configuré pour être inséré dans la boite d’ancrage ; La FIG. 4 est un organigramme illustrant des étapes d’un exemple de procédé de fabrication d’un module préfabriqué selon un mode de réalisation de l’invention ; La FIG. 5 est une vue schématique d’un module préfabriqué suspendu par l’intermédiaire de boîtes d’ancrage et de crochets tel que ceux représentés FIG. 3 , selon un mode de réalisation de l’invention ; La FIG. 6 est une vue schématique selon le deuxième angle de deux modules préfabriqués selon un mode de réalisation de l’invention ; Sur l’ensemble des figures, les éléments similaires portent des références identiques. DESCRIPTION DETAILLEE DE L’INVENTION L’unité d’hébergement illustrée sur les figures 1 et 2 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 couverts par une toiture fixée sur une ossature bois ou métallique et une isolation thermique est rapportée par l’extérieur, avec un enduit appliqué en façade. Le module préfabriqué 1 est réalisé dans un atelier à distance. Il comporte en particulier deux éléments coulés indépendamment l’un de l’autre et assemblé dans cet atelier : une dalle basse 3 , formant un sol, un élément cinq faces 2 qui comporte une dalle supérieure 21 et quatre voiles s’étendant perpendiculairement pour définir respectivement une face avant 22 , une face arrière 24 et deux faces latérales 23 . Ces deux éléments 2 et 3 en béton sont chacun réalisé avec des armatures de type barres HA. La dalle basse 3 et l’élément cinq faces 2 intègrent l’un et/ou l’autre une ou plusieurs inserts de levage 41a , 41b , 41c . Notamment, les deux faces latérales 23 intègrent chacune un insert de levage 41a , située dans une position intermédiaire (en l’occurrence, à mi-hauteur) entre la dalle supérieure 21 et la dalle basse 3 . Ces deux inserts de levage 41a sont disposées sur les deux faces latérales 23 , à proximité de la face avant 22 où se trouve la porte de la cellule, d’un côté et de l’autre de ladite face 22 . Ces inserts de levage 41a ne comportent chacune qu’une ouverture. Les ouvertures des inserts de levage 41a débouchent des faces latérales 23 à laquelle elles sont intégrées en étant orientées vers l’extérieur du module. La face arrière 24 , où se trouve la fenêtre de la cellule, intègre quant à elle deux inserts de levage 41b . Ces boites 41b sont similaires aux boites 41a . Elles sont réparties d’un côté et de l’autre de ladite face arrière 24 en étant disposées à proximité de la dalle basse 3 et au voisinage des arrêtes du module 1 . La dalle basse 3 comprend elle aussi un ou plusieurs inserts de levage 41c similaires aux inserts de levage 41a , 41b . Ces inserts de levage 41c débouchent sur la tranche de la dalle basse 3 , en l’occurrence au niveau des rebords de celle-ci dans le prolongement de la face avant 22 . Dans l’exemple des figures 1 et 2, la dalle 3 comporte deux inserts de levage 41c , réparties sur le rebord avant de ladite dalle 3 (rebord dans le prolongement de la face avant 22), à proximité des arrêtes latérales de ladite dalle 3 . Ainsi, les inserts de levage 41b sont situées sur la face arrière 24 , tandis que les inserts de levage 41c sont situées sur le rebord avant de la dalle basse 3 , ce qui permet d’optimiser la répartition des charges. En effets les inserts de levage 41a , 41b , 41c sont typiquement réparties deux à deux sur les voiles et les bords de la dalle basse 3 selon les couples 41a-41b et 41b - 41c afin de répartir la charge en des points équidistant d’un centre de gravité lors des levages respectif de l’élément 2 cinq faces et du module préfabriqué 1 . En outre, la dalle supérieur 21 comprend également un ou plusieurs inserts de levage 41d , similaires aux inserts de levage 41a , 41b , 41c . Ces inserts de levage 41c débouchent sur la tranche de la dalle supérieur 21 , de préférence du côté des faces latérales 23 et à une position adjacente de la dalle supérieure 21 . En effet, les inserts de levage 41d sont d’une part configurés pour le levage et d’autre part à la liaison horizontale de plusieurs modules préfabriqué 1 . De nombreuses autres configurations et répartitions des inserts de levage 41a , 41b , 41c, 41d sont bien entendu possibles pour réaliser l’équilibrage et la répartition des charges lors du levage. En particulier, l’écartement des inserts de levage 41a, 41b, 41c, 41d situés symétriquement aux mêmes positions est adapté en fonction des dimensions du module préfabriqué 1 de façon à ce que la résultante de l’effort de levage soit à la verticale du centre de gravité du préfabriqué 1 . Comme illustré FIG. 3 , chaque insert de levage 41a, 41b, 41c, 41d est intégrée à la structure du module préfabriqué 1 et comprend un trou oblong 42 débouchant. Le dimensionnement des parois de l’insert de levage 41a, 41b, 41c, 41d et celui du trou oblong 42 est déterminé pour permettre à l’insert de levage 41a, 41b, 41c, 41d de coopérer avec un crochet de levage 43 complémentaire. En particulier, le ferraillage interne du béton armé constituant l’élément 2 est aménagé pour définir un volume interne parallélépipédique formée dans la masse de béton de l’insert de levage 41a, 41b, 41c, 41d . Ce ferraillage et le béton sont en outre dimensionnés pour supporter les contraintes lors du levage d’un module 1 . Le trou 42 et la forme évidée intérieure d’un insert de levage 41a, 41b, 41c, 41d sont réalisés par une boîte métallique comprenant 6 faces soudées entre elles, sur lesquelles sont fixées par soudure des armatures HA destinées à assurer la répartition des efforts dans le béton armé du module 1 . La forme oblongue du trou 42 de chaque insert de levage 41a, 41b, 41c, 41d est orientée de sorte que sa plus grande longueur X soit perpendiculaire à celle-ci. En référence à la FIG. 6 , la liaison horizontale de deux modules préfabriqués 1 placés en vis-à-vis est effectuée en fixant un organe de liaison à deux inserts de levage 41d . Les inserts de levage 41d sont positionnés de sorte que leur trou oblong 42 respectifs soient alignés. L’organe de liaison est par exemple un ensemble boulonné comprenant des plaques percées positionnées respectivement dans chaque insert de levage 41d et entre les deux inserts de levage 41d , les plaques étant traversées par une tige filetée boulonnée au travers des perçages des plaques et des trous oblong 42 . Le levage et la manipulation de l’élément cinq faces 2 , de la dalle basse 3 ou du module 1 se fait à l’aide de crochets de levage 43 . Un tel crochet de levage 43 est par exemple un crochet du type de ceux classiquement utilisés pour le levage de conteneurs de marchandises équipés de coins ISO standards. Il est en acier haute résistance et comporte une partie de crochetage avec un méplat d’accrochage 43a et une partie qui est munie d’un œillet 43b pour recevoir des élingues destinées à assurer le levage. Celui-ci peut se faire par traction en biais ou par traction verticale (selon la forme du crochet coopérant avec la boite d’ancrage). Les inserts de levage 41a , 41b sont avantageusement utilisées pour le levage de l’élément cinq faces 2 . Le levage du module préfabriqué 1 entier, c’est-à-dire comprenant l’élément 2 cinq faces et la dalle basse 3 est effectué en utilisant des crochets 43 coopérant avec insert de levage 41b , 41c . Ainsi, le béton armé constituant l’élément 2 au voisinage des premiers inserts de levage 41a présente de préférence une résistance caractéristique à la compression d’au moins 5,5 Mpa. Similairement, le béton du module 1 doit présenter pour l’utilisation des inserts de levage 41b , 41c une résistance caractéristique à la compression d’au moins 40 Mpa pour le levage sur site de construction, le levage sur le site de fabrication nécessitant uniquement une résistance à la compression d’au moins 15 Mpa. La fabrication d’un module préfabriqué 1 , illustrée FIG. 4 , comprend les différentes étapes suivantes. Coulée de l’éléments cinq faces 2 et de la dalle basse 3 (étape S1). Cette étape est effectuée dans l’atelier de fabrication à distance, Le béton est de préférence de consistance « S4 » pour l’élément cinq faces 2 et de consistance « SF1 » (béton autoplaçant pour la dalle basse 3 ; Chauffe (étape S2) du module préfabriqué 1 à une température supérieure ou égale à 40°C pendant une durée supérieure ou égale à 16 heures, afin de garantir la résistance caractéristique à la compression autour des inserts de levage 41b , 41c , 41d pour les opérations de levage pour le transport vers le site de construction et les manipulations sur le site de construction même ; Retournement puis décoffrage de la dalle basse 3 (étape S3) ; Déplacement de la dalle basse 3 sur un support de transport ; Insertion de crochets de levage 43 dans des inserts de levage 41a , 41b (étape S4) et levage par des élingues de l’élément cinq faces 2 (étape S5) ; Mise en place de l’élément cinq faces 2 sur la dalle basse 3 et assemblage par utilisation d’un mortier de liaison (étape S6) ; La manipulation des modules 1 et leur mise en place pour construire un ensemble d’hébergement comprenant plusieurs modules préfabriqués 1 assemblés se fait en utilisant les inserts de levage 41b et 41c et/ou 41d et en y insérant des crochets d’un premier module préfabriqué 1 lors d’une étape S7. Un module préfabriqué 1 est levé lors d’une étape S8 de sorte que les efforts sont répartis à la fois sur la dalle basse 3 par l’intermédiaire de la ou les inserts de levage 41c et sur la face arrière 24 par l’intermédiaire de la ou les inserts de levage 41b . Le module préfabriqué 1 est alors positionné à un emplacement voulu dans l’ensemble d’hébergement, et peut être facilement juxtaposé ou empilé avec un second module préfabriqué 1 grâce à la position des deuxièmes et troisièmes inserts de levage 41b , 41c , qui laisse libre de tous obstacles les faces latérales 23 et la face inférieure de la dalle basse 30 . Dans le cas où le module préfabriqué 1 est juxtaposé avec un second module préfabriqué 1 , une étape de liaison des deux modules préfabriqués 1 peut être effectuée afin d’augmenter la solidité générale de l’ensemble d’hébergement. Cette fixation supplémentaire par rapport au mortier permet notamment de mieux résister aux perturbations sismiques. L’étape de liaison S9 comprend le boulonnage des inserts de levage 41d respectifs des éléments 2 . Les éléments 2 de module préfabriqué 1 proposés permettent donc une manipulation facilitée et un risque d’endommagement réduit tant lors des levages en atelier, pour les phases de fabrication et de chargement en vue du transport que lors de la construction sur site, ce qui se traduit par une réduction du temps de manutention, un accroissement de la qualité et de la sécurité. De tels éléments trouvent une application dans tout type de constructions. Ils sont parfaitement adaptés à la construction de bâtiments pénitentiaires avec des cellules préfabriquées. Elément ( 2, 3 ) de module préfabriqué ( 1 ) comportant au moins un voile et/ou une dalle en béton armé, ledit voile ou ladite dalle intégrant au moins un insert de levage ( 41a , 41b , 41c , 41d ) débouchant d’une surface du voile et/ou de la dalle par au moins un trou oblong ( 42 ) d’accrochage, ledit insert de levage ( 41a , 41b , 41c, 41d ) comprenant une boite métallique coulée d’une pièce en béton armé avec ledit voile ou ladite dalle et étant configurée pour recevoir et coopérer avec un crochet ( 43 ) pour le levage de l’élément ( 2, 3 ) ou du module ( 1 ). Elément ( 2 ) de module préfabriqué ( 1 ) selon la revendication 1, comportant une dalle supérieure ( 21 ) d’où s’étendent au moins quatre voiles ( 22 , 23 , 24 ) destinés à former les côtés du module ( 1 ), et au moins un insert de levage ( 41a ) situé sur au moins l’un des voiles ( 23 ) dans une position intermédiaire entre la dalle supérieure ( 21 ) et une extrémité du voile ( 23 ) distale de la dalle supérieure ( 21 ). Elément ( 2 ) de module préfabriqué ( 1 ) selon la revendication 2, comportant deux inserts de levage ( 41a ) situé sur des voiles ( 23 ) opposées. Elément ( 2 ) d’un module préfabriqué ( 1 ) selon l’une des revendications 2 et 3, dans lequel l’élément ( 2 ) autour du ou des inserts de levage ( 41a ) comprend un béton dont la résistance à la compression est supérieure ou égale à 5,5 MPa. Elément ( 2 ) de module préfabriqué ( 1 ) l’une des revendications 2 à 4, comportant deux inserts de levage ( 41b ) situés de part et d’autre sur une face de l’un ( 24 ) des voiles destinés à former les côtés du module préfabriqué ( 1 ), dans une position adjacente à une extrémité du voile ( 24 ) distale de la dalle supérieure ( 21 ). Elément ( 3 ) de module préfabriqué ( 1 ) selon la revendication 1, comportant une dalle basse ( 3 ) et deux inserts de levage ( 41c ) situés de part et d’autre d’une même tranche de la dalle basse ( 3 ), la tranche étant contiguë à un voile configuré pour être une face avant ( 22 ) du module préfabriqué ( 1 ). Elément ( 2,3 ) d’un module préfabriqué ( 1 ) selon l’une des revendications 5 et 6, dans lequel l’élément ( 2 ) autour des inserts de levage ( 41b , 41c ) comprend un béton dont la résistance à la compression est supérieure ou égale à 40 MPa. Elément ( 2 ) de module préfabriqué ( 1 ) selon la revendication 1, comportant une dalle supérieure ( 21 ) d’où s’étendent au moins quatre voiles ( 22 , 23 , 24 ) destinés à former les côtés du module ( 1 ), et au moins un insert de levage ( 41d ) situé sur au moins l’un des voiles ( 23 ) dans une position adjacente à une extrémité du voile ( 23 ) distale de la dalle supérieure ( 21 ). Module préfabriqué ( 1 ) comportant un élément de module ( 2 ) selon l’une des revendications précédentes. Module préfabriqué ( 1 ) comportant un élément ( 2 ) selon la revendication 5, assemblé sur une dalle basse d’un élément ( 3 ) selon la revendication 6. Module préfabriqué ( 1 ) selon la revendication 10, dans lequel les deux inserts de levage situés sur une même tranche de la dalle basse ( 3 ) sont d’un côté du module opposé aux deux inserts de levage ( 41b ) situés de part et d’autre sur une face de l’un ( 24 ) des voiles destinés à former les côtés du module ( 1 ), dans une position adjacente à une extrémité du voile ( 24 ) distale de la dalle supérieure ( 21 ), les deux côtés du module étant destinés à former des faces du module préfabriqué ( 1 ). Procédé de fabrication d’un module préfabriqué ( 1 ) selon la revendication 11, le procédé comprenant les étapes suivantes : coulée (étape S1) de la dalle supérieure ( 21 ), des voiles ( 22 , 23 , 24 ) et de la dalle basse ( 3 ) ; retournement (étape S3) de la dalle basse ( 3 ) ; insertion (étape S4) d’un crochet de levage ( 43 ) dans un premier insert de levage ( 41a ) de l’un des voiles ( 23 ) et dans un deuxième insert de levage ( 41b ) de la face du voile ( 24 ) adjacente à la dalle basse ( 3 ) ; levage (étape S5) du premier élément ( 2 ) au moyen du premier insert de levage ( 41a ) et du deuxième insert de levage ( 41b ) ; assemblage (étape S6) du voile supérieur ( 21 ) et des voiles ( 22 , 23 , 24 ) sur la dalle basse ( 3 ). Procédé de fabrication selon la revendication 12, comportant une étape de chauffe (étape S2) comprenant le maintien de l’élément ( 2 ) à une température supérieure ou égale à 40°C pendant une durée supérieure ou égale à 16 heures. Procédé de construction d’un bâtiment comportant plusieurs modules préfabriqués ( 1 ) selon la revendication 11, comprenant une étape d’insertion de crochets de levage ( 43 ) dans au moins un insert de levage ( 41b ) d’un voile ( 24 ) et au moins un insert de levage ( 41c ) de la dalle basse ( 3 ) et dans lequel au moins un module préfabriqué ( 1 ) est levé par ces crochets de levage ( 43 ) et inserts de levage ( 41b , 41c ) et mis en place sur le site du bâtiment (étape S8). Procédé de construction selon la revendication 14, comprenant en outre une étape de liaison de deux modules préfabriqués ( 1 ) selon la revendication 11, les deux modules préfabriqués ( 1 ) comprenant des éléments ( 2 ) de module préfabriqué ( 1 ) selon la revendication 8, l’étape de liaison (S9) comprenant le boulonnage des inserts de levage ( 41d ) respectifs des éléments ( 2 ). Bâtiment construit selon le procédé de l’une des revendications 14 et 15.