EP3058150B1 - Module de construction a base de carton et methode de fabrication dudit module - Google Patents

Module de construction a base de carton et methode de fabrication dudit module Download PDF

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EP3058150B1
EP3058150B1 EP14809504.5A EP14809504A EP3058150B1 EP 3058150 B1 EP3058150 B1 EP 3058150B1 EP 14809504 A EP14809504 A EP 14809504A EP 3058150 B1 EP3058150 B1 EP 3058150B1
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EP
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construction
cardboard
module
modules
construction module
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Hubert LÊ
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Le Hubert
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Le Hubert
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    • E04C2/34—Building elements of relatively thin form for the construction of parts of buildings, e.g. sheet materials, slabs, or panels characterised by the shape or structure composed of two or more spaced sheet-like parts
    • E04C2/36—Building elements of relatively thin form for the construction of parts of buildings, e.g. sheet materials, slabs, or panels characterised by the shape or structure composed of two or more spaced sheet-like parts spaced apart by transversely-placed strip material, e.g. honeycomb panels
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    • E04C2002/3444—Corrugated sheets
    • E04C2002/3466—Corrugated sheets with sinusoidal corrugations

Definitions

  • the present invention relates to a building module, in particular for the manufacture of building, comprising at least one parallelepiped block defining at least a height h, a width 1 and a section s of said module, this block consisting of a plurality of layers superimposed corrugated cardboard, said corrugated cardboard sheets, said superimposed cardboard sheets being bonded together to form a compact, rigid, load-bearing, self-supporting carton block, and said carton block being completely and tightly wrapped in a covering envelope to form a building module airtight and waterproof.
  • the present invention also relates to a construction method implementing said building module.
  • Cardboard is used in the building industry but only in combination with other materials.
  • a carton-based construction module that is rigid enough to play a structural role, such as that described in the publication.
  • FR 2951 205 this material is not water-resistant and needs to be protected by an impermeable film on the exposed surface (s).
  • the building module consists of several layers of cardboard glued together, and to seal the impermeable film is placed on the mounted module. We find that this film is difficult to pose and presents sometimes "bubbles" on the surface that may affect the sealing and aesthetics of the finished module.
  • a building composite board for the building comprises an internal structure based on cardboard and an external structure made of cement, resin, wood or the like.
  • the internal structure consists of a plurality of corrugated cardboard sheets impregnated with resin to withstand moisture, superimposed, crossed and glued together to form a block.
  • the internal structure is covered on its two parallel faces by the external structure.
  • the walls are made by assembling several composite panels placed side by side and anchored to the floor and ceiling by anchoring elements.
  • the impregnation of each sheet of cardboard is restrictive and expensive.
  • the implementation method absolutely does not guarantee the overall stability of the building since the assembly of the composite panels does not ensure any bracing or load recovery.
  • the board is also known and used for its thermal insulation properties.
  • the publication US 1,914,207 discloses a thermal insulation panel based corrugated sheets of paperboard stacked and oriented in the same direction so that their corrugations are opposed, the sheets being or not glued together. This is why the thermal insulation board is covered with a cardboard envelope, which can be hermetically sealed and waterproof without specifying by which means. The implementation of such an insulating panel is not described.
  • the present invention aims to overcome these disadvantages by proposing a construction module for the building made of cardboard that combines a plurality of properties to offer a new economic and ecological constructive solution.
  • This module is both structural, thermally and acoustically insulating, anti-seismic, aesthetic, impervious to air and water, anti-fire and anti-termite. It is also recyclable and can be made from recycled paper and cardboard. Its density allows it to be worked very easily and cut like wood by sawing. Its mechanical rigidity provides the necessary bracing for the overall stability of a building's construction.
  • each sheet of cardboard is a triple-corrugated cardboard sheet consisting of a central layer and two outer layers arranged on both sides. another of the core layer, and in that said corrugated board layers comprising said board sheets comprise splines of different sizes.
  • the superposed cardboard sheets forming said block of cardboard may be oriented in the same direction so that their grooves are parallel to each other and to the width 1 of said module.
  • the cover may be selected from the group consisting of a film-coated cardboard sheet, an extruded sheet of synthetic or composite material such as foamed polypropylene sheet.
  • the building module may comprise at least two blocks of cardboard, one of different size. In the case where it comprises two blocks of cardboard, they form a T-shaped building module.
  • It may also comprise three blocks of cardboard, the central block being smaller than the outer blocks, which form an H-shaped building module provided in its thickness with two grooves.
  • It can also comprise three blocks of cardboard of the same size, the central block being offset from the outer blocks, which form a building module provided in its thickness with a tongue and a groove.
  • the building module comprises on at least one of its faces a covering sheet of dimensions in width and height greater than the width 1 and the height h of said building module forming projecting edges, said cover sheet may be of the same nature on said covering envelope.
  • construction modules whose cardboard sheets are mainly oriented in the same direction so that the grooves of the corrugated cardboard are oriented perpendicular to said posts, sections and / or beams.
  • building modules with a protruding cover sheet are used to cover the outer side of said wall and the edges of said cover sheet are fixed to the studs of the framework to form a shield. rain and / or airtightness.
  • Inner side of said wall can be added an inner lining formed by smaller building modules.
  • the interior side of said floor can be supplemented with an acoustic lining formed by building modules of lesser thickness and arranged perpendicularly to said profiles or beams.
  • building modules provided with a protruding cover sheet are used to cover the outer side of said roof and the edges of said cover sheet are fixed on the beams of the roof to form a protective cover. rain and / or airtightness.
  • top corresponds to the top of the figures in perspective 1, 2, 3, 4, 10, 11, 12, 13.
  • the Figures 5 to 9 show how is realized the construction module la de la figure 1 which extends to all other modules 1b-1d.
  • the construction module 1c consists of a core 4 or block comprising a plurality of rectangular cardboard sheets 7, preferably corrugated, forming grooves parallel to each other, covered by a sealing cover 6.
  • the splines can be sinusoidal, trapezoidal or any other compatible form.
  • the cardboard sheet 7 used is shown in detail at figure 6 and comprises an odd number of layers of corrugated cardboard, such as for example a triple-corrugated cardboard sheet consisting of a central layer 71 and two outer layers 72 disposed on either side of the central layer 71.
  • the odd number of layers 71, 72 of corrugated cardboard provides dimensionally stable cardboard sheets 7, without internal tension, which remain flat and do not tend to "tile" that is to say to bend in one direction or in the other. Indeed, the two outer layers 72 exert on each side of the central layer 71 opposing forces and tend to ensure the flatness of the cardboard sheet 7. These sheets of cardboard 7 are thus easier to work and also guarantee the parallelepipedal geometry of the core 4 made.
  • the size of the corrugations of the cardboard sheets 7 may vary according to the thermal and / or phonic properties sought for the construction module 1a. In the example shown, which is not limiting, the size of the grooves of the central layer 71 is greater than that of the grooves of the outer layers 72. This arrangement further improves the acoustic properties of the construction module 1a.
  • the cardboard sheets 7 constituting the core 4 or the block of the construction module 1a may be identical or different depending on the desired performance.
  • the core 4 of the construction module 1a is then formed by superposing several sheets of cardboard 7, as illustrated in FIG. figure 7 , the sheets being bonded together by any suitable type of adhesive, such as by way of non-limiting example, a white glue based on cellulose or any other similar and / or compatible glue.
  • any suitable type of adhesive such as by way of non-limiting example, a white glue based on cellulose or any other similar and / or compatible glue.
  • the sheets of cardboard 7 are positioned relative to each other with the same orientation so that the grooves are parallel to each other and perpendicular to the direction of the height of the construction module la.
  • the core 4 thus formed is compact, rigid and resists compression and bending forces. For example, it withstands 3 tons of load. This configuration allows the recovery of stability efforts in the walls, the floor and the roof of a building, and thus improves the effect of bracing. However, could also provide a different orientation of the leaves so that the flutes are perpendicular.
  • This covering envelope 6 When the core 4 is manufactured, it is packaged in a covering envelope 6 which is shown open flat to the figure 5 .
  • This covering envelope 6 must protect the heart 4 cardboard against moisture, air, fire, parasites, etc.. It must be recyclable and must be able to receive a topcoat such as paint, stucco, or similar. It must consist of a sheet that can be cut, folded and glued around the core 4 to form a building module compact and waterproof. It must have a fire resistance type M2, M1 or M0.
  • This covering envelope 6 may consist of a sheet of cardboard film-coated with a polyethylene film, a sheet of any other material that is leakproof or can be sealed, an extruded sheet of synthetic or composite material, such as, for example, a alveolar polypropylene sheet of Aquilux® type or the like.
  • an extruded sheet of synthetic or composite material has the advantage that it is waterproof both in its surface and in its thickness. It can be cut easily and works like a piece of cardboard. It also makes it possible to seal the cut parts of a construction module when it has to be put in a specific format.
  • the covering envelope 6 is larger than the surface of the sides h and 1 of the building module 1a so that it completely covers the section s of the module and the surface of the two sides h and 1.
  • the envelope 6 has a cutout adapted to allow to perfectly cover the corners 41 of the heart 4. It has flaps 61 on all four sides with tabs 62 between each flap 61 at each corner. Of course, any other form of cutting fulfilling the same functions may be suitable.
  • the construction module la as manufactured and represented at the figure 8 can be completed by adding a cover sheet 8 on the outer face of said module as shown in the figure 9 .
  • This cover sheet 8 may be of the same nature as the covering envelope 6. It has dimensions in width and height greater than the width 1 and the height h of the construction module la to form edges 81 to cover the posts 21 and the smooth 22 of the frame 20 of the construction as described below.
  • This cover sheet 8 advantageously replaces the rain screen required outside a building and the cover casing 6 advantageously replaces the vapor barrier needed inside a building.
  • the construction modules thus produced form compact and structural modules offering an optimized construction solution, complete, simple and quick to implement. They can be cut in height, width and / or thickness to fit specific dimensions in a building. In this case, the parts which have been cut are covered by the covering envelope 6 to close them again and to guarantee the tightness of the construction module after cutting.
  • a frame 20 of wood, concrete and / or metal is disposed on the ground in which the building modules are nested in force to ensure the bracing of the construction.
  • This framework 20 is composed of posts 21 placed vertically and anchored in a rail 22 placed horizontally on the ground, on foundations, a slab, and other structural element.
  • the posts 21 have a rectangular section, but may have a different section. According to the section of the columns 21, in H or rectangular, different variants of construction modules 1a, 1b, 1c are provided with reference to the Figures 1, 2 and 3 .
  • the posts 21 are anchored in specially shaped U-shaped notches 23 in the rail 22 to determine a distance between the posts 21 as a function of the width 1 of the building modules. and to guarantee the respect of this center distance without shifting of the posts 21 during the establishment in force of the building modules la between the posts 21.
  • the posts 21 are fixed in the rail 22 by screwing, nailing, bolting, or any equivalent means, without the use of metal brackets that would tear the cover casing 6. This type of mounting by interlocking allows the frame 20 to resume the stability efforts of several tons of construction without the organs of fasteners, screws, nails, bolts, etc. do not undergo shear stresses.
  • the notches 23 are machined in the rail 22 while in the figure 11 the notches 23 are obtained by assembling a low continuous rail 22a and a high discontinuous rail 22b forming with the rail 22a said notches 23.
  • the assembly of the rails 22a and 22b can be achieved by any suitable means, such as screwing, nailing, bolting and / or gluing.
  • the building modules 1a are inserted in force between the posts 21 to prevent assembly play and thus ensure the mechanical rigidity of the construction and therefore the bracing.
  • the building modules are integral, their height h corresponding to the height of the posts 21 as shown in FIG. figure 12 .
  • the edges 81 of the cover sheet 8 of the building modules la figure 9 allow to cover the edge of the outer side of the posts 21 and the smooth 22 of the frame 20 thus ensuring airtightness and water of the construction.
  • the outer face of the construction can be directly coated with a finishing layer chosen according to the desired aesthetics of the construction, such as paint, plaster, etc. It can also be covered with a cladding.
  • This wall 10 may or may not comprise an inner liner 24 created by building modules of lesser thickness attached to the frame 20 by screwing, nailing or the like, to improve the thermal insulation of the construction and avoid the thermal bridges to the right 21.
  • the building modules forming the inner lining 24 can be placed perpendicular to the building modules the force introduced into the frame 20.
  • the building modules 1a can be separated in height by horizontal metal, concrete and / or wood (not shown) horizontal rails extending between the poles 21. This allows to create easily openings, such as windows, doors, bays, or the like, but also walls of greater height.
  • an opening frame 25 of the same width as the building modules la is placed in width between two posts 21 and in height between two building modules la in the same way as horizontal rails.
  • the building modules are provided.
  • the posts 21 are rectangular, one can use the building modules of the figure 9 with the covering sheet 8 on the face of the module the intended to be oriented towards the outside of the wall 10.
  • the construction module la with its covering sheet 8 is inserted in force between two posts 21 until the edges 81
  • the advantage of these edges 81 is that they cover the posts 21 from the outside and thus protect them from bad weather.
  • an adhesive tape (not shown) between two edges 81 of two modules contiguous.
  • the building modules 1b, 1c will be inserted vertically between the branches of H.
  • the building modules 1b, 1c used will preferably be those illustrated in FIGS. Figures 2 and 3 .
  • the building modules 1b used are those of the figure 2 horizontal rails will be dimensioned to fit into the two grooves 2 of each contiguous module.
  • the building modules 1c used are those of the figure 3 the rib or tongue 3 of a lower module 1c is inserted into the groove 2 of the upper module 1c.
  • the building module 1a-1d according to the invention also makes it possible to manufacture floors and roofs simply and quickly as illustrated in the drawings.
  • figures 14 to 18 which have the advantage of combining mechanical, thermal and acoustic properties.
  • n spans For mounting the floor 12 as shown in figure 14 metal profiles 26 are placed with n horizontal portions forming n spans, on longrins or carrier beams (not shown). Then, T-shaped building modules 1d are introduced in force from the figure 4 between the profiles 26 and fixed by nailing, bolting, riveting or the like, the larger block constituting the flange 5 bearing on the intermediate surfaces of the profiles 26. It is also possible to use only modules of construction of the figure 1 different dimensions and superimposed between the profiles 26. It is still possible to add an acoustic doubling 28 as in the figure 16 .
  • the profiles 26 are in the form of a stairway allowing spans between two supports that can be used as an example up to 8 to 9 meters.
  • Beams 27 made of wood, concrete or metal are placed on longitudinal beams or load-bearing beams (not shown). Then we introduce in force the building modules of the figure 1 between the beams 27 so that they rest on the abutments 27a of the beams 27. In all cases, depending on the desired finishes of the floor and the desired thermal and acoustic characteristics, it is possible to directly place a floor 29 or any other floor covering. finish, either before pouring a liquid screed and / or add an acoustic doubling 28 made by building modules la de la figure 1 of lesser thickness.
  • the building modules 1a of the acoustic doubling perpendicularly to the beams 27 in order to cross the building modules 1a and to sound isolate the structure of the floor formed by the beams 27.
  • the combination of the building modules 1a, 1d according to FIG. invention and their mounting force between beams, profiles, slabs, etc. ensures a high mechanical stability of the floors, to take the load of compression of the floor and to support operating loads of at least 250 kg / m 2 for example.
  • the same beams 27 can be used as those of the floors 13 and 14 to form a girder beam and herringbone carriers advantageously replacing the rafters, tie-rods and purlins and thus simplifying the assembly of the framework.
  • Force modules 1a are then introduced in force according to the figure 9 provided with their covering sheet 8 simultaneously ensuring the watertightness and airtightness of the roof and replacing the rainscreen on the exterior side of the construction.
  • the covering of the roof 15 can be made by any suitable finishes, such as tiles, slates, etc.
  • the use of the building modules according to the invention in the context of the construction of a roof reduces the thickness of insulation required, so to have a larger volume under the roof, while obtaining a large mechanical stability and good load distribution of the roof.

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Description

    Domaine technique :
  • La présente invention concerne un module de construction, en particulier pour la fabrication de bâtiment, comportant au moins un bloc parallélépipédique définissant au moins une hauteur h, une largeur 1 et une section s dudit module, ce bloc étant constitué d'une pluralité de couches de carton ondulé superposées, lesdites feuilles de carton comportant des cannelures, lesdites feuilles de carton superposées étant collées entre elles pour former un bloc de carton compact, rigide, porteur et autoportant, et ledit bloc de carton étant enveloppé en totalité et de façon étanche dans une enveloppe de recouvrement pour constituer un module de construction étanche à l'air et à l'eau. La présente invention concerne également un procédé de construction mettant en oeuvre ledit module de construction.
    • Technique antérieure :
  • Les normes actuelles tendent à améliorer l'isolation thermique et phonique des bâtiments tout en diminuant les coûts. Les matériaux utilisés doivent également être facile à recycler.
  • Le carton est utilisé dans le domaine du bâtiment mais uniquement en combinaison avec d'autres matériaux. Il a par exemple été proposé d'utiliser un module de construction à base de carton, qui soit suffisamment rigide pour jouer un rôle structurel, tel que celui décrit dans la publication FR 2951 205 . Cependant, ce matériau ne résiste pas à l'eau et nécessite d'être protégé par un film imperméable sur la ou les surfaces exposées. Le module de construction est constitué de plusieurs couches de carton collées entre elles, et pour assurer l'étanchéité le film imperméable est posé sur le module monté. On constate que ce film est difficile à poser et présente parfois des « bulles » en surface qui risquent de nuire à l'étanchéité et à l'esthétique du module fini.
  • Un autre exemple de panneau de construction composite pour le bâtiment est décrit dans la publication US 2009/0282778 . Il comporte une structure interne à base de carton et une structure externe en ciment, résine, bois ou similaire. La structure interne est constituée d'une pluralité de feuilles de carton ondulé, imprégnées de résine pour résister à l'humidité, superposées, croisées et collées entre elles pour former un bloc. La structure interne est recouverte sur ses deux faces parallèles par la structure externe. Les murs sont réalisés par l'assemblage de plusieurs panneaux composites mis côte à côte et ancrés au sol et au plafond par des éléments d'ancrage. L'imprégnation de chaque feuille de carton est contraignante et coûteuse. De plus, le procédé de mise en oeuvre ne garantit absolument pas la stabilité globale du bâtiment étant donné que l'assemblage des panneaux composites n'assure aucun contreventement ni aucune reprise de charge.
  • La publication US 3,743,568 propose un panneau structurel autoportant pour la construction de bâtiment, constitué d'une feuille de carton ondulé pliée en accordéon ou de tubes cylindriques, dans lequel les ondulations ou les tubes sont orientés verticalement dans le sens de la hauteur du panneau pour lui conférer sa résistance mécanique. Toutefois, la mise en oeuvre d'un tel panneau ne semble pas pouvoir assurer la stabilité globale du bâtiment ni son contreventement et encore moins son étanchéité à l'eau et à l'air.
  • Le carton est par ailleurs connu et utilisé pour ses propriétés d'isolant thermique. La publication US 1,914,207 décrit un panneau isolant thermique à base de feuilles de carton ondulé empilées et orientées dans un même sens pour que leurs ondulations s'opposent, les feuilles étant ou non collées entre elles. C'est la raison pour laquelle le panneau isolant thermique est recouvert d'une enveloppe en carton, qui peut être hermétiquement étanche et imperméable sans préciser par quel moyen. La mise en oeuvre d'un tel panneau isolant n'est pas décrite.
    • Exposé de l'invention :
  • La présente invention vise à pallier ces inconvénients en proposant un module de construction pour le bâtiment réalisé à base de carton qui combine une pluralité de propriétés permettant d'offrir une nouvelle solution constructive économique et écologique. Ce module est à la fois porteur donc structurel, thermiquement et phoniquement isolant, antisismique, esthétique, imperméable à l'air et à l'eau, anti-feu et anti-termite. Il est de plus recyclable et peut être réalisé à partir de papier et carton recyclés. Sa densité lui permet d'être travaillé très facilement et découpé comme le bois par sciage. Sa rigidité mécanique apporte le contreventement indispensable à la stabilité globale à la construction d'un bâtiment.
  • Dans ce but, l'invention concerne un module de construction du genre indiqué en préambule, caractérisé en ce que chaque feuille de carton est une feuille de carton à triple cannelure constituée d'une couche centrale et deux couches externes disposées de part et d'autre de la couche centrale, et en ce que lesdites couches de carton ondulé composant lesdites feuilles de carton comportent des cannelures de tailles différentes.
  • Les feuilles de carton superposées formant ledit bloc de carton peuvent être orientées dans un même sens de telle sorte que leurs cannelures sont parallèles entre elles et à la largeur 1 dudit module.
  • L'enveloppe de recouvrement peut être choisie dans le groupe comprenant une feuille de carton pelliculée, une feuille extrudée en matière synthétique ou composite telle qu'une feuille en polypropylène alvéolaire.
  • Selon les variantes de réalisation, le module de construction peut comporter au moins deux blocs de carton dont un de taille différente. Dans le cas où il comporte deux blocs de carton, ils forment un module de construction en forme de T.
  • Il peut aussi comporter trois blocs de carton, le bloc central étant de taille inférieure aux blocs externes, qui forment un module de construction en forme de H pourvu dans son épaisseur de deux rainures.
  • Il peut encore comporter trois blocs de carton de même taille, le bloc central étant décalé par rapport aux blocs externes, qui forment un module de construction pourvu dans son épaisseur d'une languette et d'une rainure.
  • Dans une forme de réalisation préférée, le module de construction comporte sur au moins une de ses faces une feuille de recouvrement de dimensions en largeur et en hauteur supérieures à la largeur 1 et à la hauteur h dudit module de construction formant des bords saillants, ladite feuille de recouvrement pouvant être de même nature sur ladite enveloppe de recouvrement.
  • Dans ce but, l'invention concerne également un procédé de construction mettant en oeuvre ledit module de construction, comprenant la pose et l'ancrage de poteaux, de profilés et/ou de poutrelles entre eux pour la réalisation d'une ossature métallique, en bois et/ou en béton, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes :
    • utilisation d'une pluralité de modules de construction tels que définis ci-dessus, et
    • insertion en force de chaque module de construction entre deux poteaux, profilés et/ou poutrelles adjacents pour former un contreventement, assurer une reprise des charges et stabiliser ladite construction.
  • On peut utiliser des modules de construction dont les feuilles de carton sont majoritairement orientées dans un même sens de telle sorte que les cannelures du carton ondulé sont orientées perpendiculairement auxdits poteaux, profilés et/ou poutrelles.
  • Pour réaliser un mur, on pose avantageusement des lisses horizontales et on ancre lesdits poteaux verticaux par emboîtement dans des encoches prévues dans les lisses.
  • On peut aisément insérer entre deux poteaux adjacents et deux modules de construction consécutifs, un cadre d'ouvrant de même largeur que lesdits modules de construction.
  • De manière avantageuse, on utilise des modules de construction pourvus d'une feuille de recouvrement saillante pour qu'elle recouvre le côté extérieur dudit mur et on fixe les bords de ladite feuille de recouvrement sur les poteaux de l'ossature pour former un pare-pluie et/ ou une étanchéité à l'air.
  • On peut ajouter côté intérieur dudit mur un doublage intérieur formé par des modules de construction de moindre épaisseur.
  • Pour former un plancher, on peut poser des profilés en forme d'escalier et on introduit en force des modules de construction entre lesdits profilés pour qu'ils prennent appui sur les portées horizontales desdits profilés.
  • Pour former un plancher et/ou une toiture, on peut poser des poutrelles comportant des butées et on introduit en force des modules de construction entre lesdites poutrelles pour qu'ils prennent appui sur lesdites butées desdites poutrelles.
  • On peut ajouter côté intérieur dudit plancher un doublage acoustique formé par des modules de construction de moindre épaisseur et disposés perpendiculairement auxdits profilés ou poutrelles.
  • De manière avantageuse, on utilise des modules de construction pourvus d'une feuille de recouvrement saillante pour qu'elle recouvre le côté extérieur de ladite toiture et on fixe les bords de ladite feuille de recouvrement sur les poutrelles de la toiture pour former un pare-pluie et/ ou une étanchéité à l'air.
    • Description sommaire des dessins :
  • La présente invention et ses avantages apparaîtront mieux dans la description suivante de plusieurs modes de réalisation donnés à titre d'exemples non limitatifs, en référence aux dessins annexés, dans lesquels :
    • la figure 1 est une vue en perspective d'un module de construction selon un premier mode de réalisation,
    • la figure 2 est une vue en perspective d'un module de construction selon un deuxième mode de réalisation,
    • la figure 3 est une vue en perspective d'un module de construction selon un troisième mode de réalisation,
    • la figure 4 est une vue en perspective d'un module de construction selon un quatrième mode de réalisation,
    • la figure 5 est une vue de dessus d'une enveloppe de recouvrement ouverte avant pliage autour d'un bloc de carton pour étanchéifier un module de construction,
    • la figure 6 est une vue partielle agrandie de la tranche d'une feuille de carton utilisée pour fabriquer le module de construction,
    • la figure 7 est une vue partielle en perspective de plusieurs feuilles de carton de la figure 6 superposées pour fabriquer le module de construction,
    • la figure 8 est une vue en perspective du module de construction de la figure 1 montrant l'enveloppe de recouvrement de la figure 5 fermée,
    • la figure 9 est une vue en perspective du module de construction de la figure 8 auquel une feuille de recouvrement à débordement a été ajoutée sur une des faces,
    • la figure 10 est une vue partielle en perspective d'un premier mode de réalisation d'une structure de construction dans laquelle est monté le module de construction selon l'invention,
    • la figure 11 est une vue similaire à la figure 10 d'un second mode de réalisation de ladite structure de construction,
    • la figure 12 est une vue partielle en perspective d'un mur fabriqué à partir de la structure de construction de la figure 10 et les modules de construction de la figure 9,
    • la figure 13 est une vue en perspective d'un mur fabriqué avec les modules de construction de la figure 9 dans lequel est ménagée une ouverture pour une fenêtre,
    • la figure 14 est une vue en coupe d'un premier mode de réalisation d'un plancher réalisé avec le module de construction de la figure 4,
    • la figure 15 est une vue partielle en perspective d'un second mode de réalisation d'un plancher réalisé avec les modules de construction de la figure 8,
    • la figure 16 est une vue similaire à la figure 15 d'une variante de réalisation dudit plancher,
    • la figure 17 est une vue partielle en perspective d'une charpente de toiture, et
    • la figure 18 est une vue en coupe transversale de la toiture de la figure 17 réalisée avec les modules de construction de la figure 9.
    Illustrations de l'invention et différentes manières de la réaliser :
  • Pour la suite de la description, on considérera que le terme « haut » correspond au haut des figures en perspective 1, 2, 3, 4, 10, 11, 12, 13.
  • Les figures 1, 2, 3 et 4 montrent quatre variantes de réalisation d'un module de construction 1a, 1b, 1c, 1d comportant au moins une hauteur h, une largeur I et une section s:
    • la figure 1 illustre un module de construction la sous la forme d'un parallélépipède rectangle réalisé à partir d'un bloc de carton de même forme et destiné à fabriquer un mur, un plancher, une toiture, ce module de construction la étant le plus simple et le plus polyvalent,
    • la figure 2 illustre un module de construction 1b en forme de H réalisé à partir de trois blocs de carton superposés, la hauteur du bloc de carton central étant inférieure à la hauteur des blocs de carton latéraux pour former deux rainures 2 placées dans l'épaisseur du module 1b de façon opposée, ce module étant destiné à fabriquer un mur,
    • la figure 3 illustre un module de construction 1c réalisé à partir de trois blocs de carton superposés de hauteur sensiblement égale, le bloc de carton central étant décalé par rapport aux blocs de carton latéraux pour former une rainure 2 placée dans l'épaisseur du module 1c d'un côté et une nervure ou languette 3 placée dans l'épaisseur du module 1c du côté opposé, ce module étant destiné à réaliser un mur,
    • la figure 4 illustre un module de construction 1d en forme de T réalisé à partir de deux blocs de carton superposés de largeurs différentes, le bloc de carton supérieur étant plus large que le bloc de carton inférieur pour former un rebord 5 de part et d'autre de la face supérieure du module 1d destiné à réaliser un plancher.
  • Les figures 5 à 9 montrent comment est réalisé le module de construction la de la figure 1 qui s'étend à tous les autres modules 1b-1d. Le module de construction la est constitué d'un coeur 4 ou bloc comprenant une pluralité de feuilles de carton 7 rectangulaires, de préférence ondulé formant des cannelures parallèles entre elles, recouvert par une enveloppe de recouvrement 6 étanche. Les cannelures peuvent être sinusoïdales, trapézoïdales ou toute autre forme compatible. La feuille de carton 7 utilisée est représentée en détail à la figure 6 et comporte un nombre impair de couches de carton ondulé, tel que par exemple une feuille de carton à triple cannelure constituée d'une couche centrale 71 et deux couches externes 72 disposées de part et d'autre de la couche centrale 71. Le nombre impair de couches 71, 72 de carton ondulé permet d'obtenir des feuilles de carton 7 dimensionnellement stables, sans tension interne, qui restent planes et n'ont pas tendance à « tuiler » c'est-à-dire à se courber dans un sens ou dans l'autre. En effet, les deux couches externes 72 exercent de part et d'autre de la couche centrale 71 des efforts qui s'opposent et tendent à garantir la planéité de la feuille de carton 7. Ces feuilles de carton 7 sont ainsi plus faciles à travailler et garantissent également la géométrie parallélépipédique du coeur 4 réalisé. La taille des cannelures des feuilles de carton 7 peut varier selon les propriétés thermiques et/ou phoniques recherchées pour le module de construction la. Dans l'exemple représenté, qui n'est pas limitatif, la taille des cannelures de la couche centrale 71 est supérieure à celle des cannelures des couches externes 72. Cet agencement améliore encore les propriétés acoustiques du module de construction la. Les feuilles de carton 7 constituant le coeur 4 ou le bloc du module de construction la peuvent être identiques ou non selon les performances recherchées.
  • Le coeur 4 du module de construction la est ensuite formé par superposition de plusieurs feuilles de carton 7, comme illustré à la figure 7, les feuilles étant collées entre elles par tout type de colle adéquate, telle qu'à titre d'exemple non limitatif, une colle blanche à base de cellulose ou toute autre colle similaire et/ou compatible. Dans l'exemple représenté à la figure 7, qui n'est pas limitatif, les feuilles de carton 7 sont positionnées l'une par rapport à l'autre avec une même orientation de sorte que les cannelures sont parallèles entre elles et perpendiculaires au sens de la hauteur du module de construction la. Le coeur 4 ainsi constitué est compact, rigide et résiste aux efforts de compression et de flexion. A titre d'exemple, il résiste à 3 tonnes de charge. Cette configuration permet la reprise des efforts de stabilité dans les murs, le sol et la toiture d'une construction, et améliore ainsi l'effet de contreventement. Toutefois, on pourrait également prévoir une orientation des feuilles qui soit différente de sorte que les cannelures soient perpendiculaires.
  • Lorsque le coeur 4 est fabriqué, il est emballé dans une enveloppe de recouvrement 6 qui est représentée ouverte à plat à la figure 5. Cette enveloppe de recouvrement 6 doit protéger le coeur 4 en carton contre l'humidité, l'air, le feu, les parasites, etc. Elle doit être recyclable et doit pouvoir recevoir une couche de finition telle qu'une peinture, un crépi, ou similaire. Elle doit être constituée d'une feuille qui peut être découpée, pliée et collée autour du coeur 4 pour constituer un module de construction la compact et étanche. Elle doit présenter une tenue au feu du type M2, M1 voire M0. Cette enveloppe de recouvrement 6 peut être constituée d'une feuille de carton pelliculé avec un film polyéthylène, d'une feuille en toute autre matière étanche ou pouvant être étanchéifiée, d'une feuille extrudée en matière synthétique ou composite, telle que par exemple une feuille en polypropylène alvéolaire de type Aquilux® ou similaire. L'utilisation d'une feuille extrudée en matière synthétique ou composite offre l'avantage qu'elle est étanche aussi bien dans sa surface que dans son épaisseur. Elle peut être coupée aisément et se travaille comme une feuille de carton. Elle permet d'étanchéifier également les parties coupées d'un module de construction la lorsqu'il doit être mis dans un format spécifique.
  • Comme on le voit à la figure 5, l'enveloppe de recouvrement 6 est plus grande que la surface des cotés h et 1 du module de construction la de façon à ce qu'elle couvre totalement la section s du module et la surface des deux côtés h et 1. L'enveloppe de recouvrement 6 a une découpe adaptée pour permettre de couvrir parfaitement les coins 41 du coeur 4. Elle présente des rabats 61 sur les quatre cotés avec des languettes 62 entre chaque rabat 61 à chaque coin. Bien entendu, toute autre forme de découpe remplissant les mêmes fonctions peut convenir.
  • Le module de construction la tel que fabriqué et représenté à la figure 8 peut être complété par l'ajout d'une feuille de recouvrement 8 sur la face externe dudit module comme illustré à la figure 9. Cette feuille de recouvrement 8 peut être de même nature que l'enveloppe de recouvrement 6. Elle présente des dimensions en largeur et en hauteur supérieures à la largeur 1 et à la hauteur h du module de construction la pour former des bords 81 permettant de recouvrir les poteaux 21 et les lisses 22 de l'ossature 20 de la construction tel que décrit plus loin. Cette feuille de recouvrement 8 remplace avantageusement le pare-pluie nécessaire à l'extérieur d'une construction et l'enveloppe de recouvrement 6 remplace avantageusement le pare-vapeur nécessaire à l'intérieur d'une construction.
  • Ainsi, les modules de construction la ainsi fabriqués forment des modules compacts et structurels offrant une solution de construction optimisée, complète, simple et rapide à mettre en oeuvre. Ils peuvent être coupés en hauteur, en largeur et/ou en épaisseur pour les adapter aux dimensions spécifiques dans le cadre d'une construction. Dans ce cas, les parties qui ont été coupées sont recouvertes par l'enveloppe de recouvrement 6 pour les refermer et garantir l'étanchéité du module de construction après découpe.
    • Possibilités d'application industrielle :
  • Nous allons maintenant décrire le montage d'un mur 10 réalisé avec des modules la tels qu'illustrés à la figure 9. Une ossature 20 en bois, en béton et/ou en métal est disposée au sol dans laquelle les modules de construction la sont emboîtés en force pour assurer le contreventement de la construction. Cette ossature 20 est composée de poteaux 21 posés verticalement et ancrés dans une lisse 22 posée horizontalement au sol, sur des fondations, une dalle, et autre élément de structure. Dans les exemples illustrés aux figures 10, 11, 12 et 13, les poteaux 21 ont une section rectangulaire, mais peuvent avoir une section différente. Selon la section des poteaux 21, en H ou rectangulaire, différentes variantes de réalisation des modules de construction 1a, 1b, 1c sont prévues en référence aux figures 1, 2 et 3. Les poteaux 21 sont ancrés dans des encoches 23 en forme de U spécialement aménagées dans la lisse 22 pour déterminer un entraxe entre les poteaux 21 en fonction de la largeur 1 des modules de construction la et pour garantir le respect de cet entraxe sans ripage des poteaux 21 lors de la mise en place en force des modules de construction la entre les poteaux 21. Les poteaux 21 sont fixés dans la lisse 22 par vissage, cloutage, boulonnage, ou tout moyen équivalent, sans avoir recours à des équerres métalliques qui risqueraient de déchirer l'enveloppe de recouvrement 6. Ce type de montage par emboîtement permet à l'ossature 20 de reprendre les efforts de stabilité de plusieurs tonnes de la construction sans que les organes de fixation, vis, clous, boulons, etc. ne subissent d'efforts de cisaillement. Dans la figure 10, les encoches 23 sont usinées dans la lisse 22 alors que dans la figure 11, les encoches 23 sont obtenues par assemblage d'une lisse 22a basse continue et d'une lisse 22b haute discontinue ménageant avec la lisse 22a lesdites encoches 23. L'assemblage des lisses 22a et 22b peut être réalisé par tout moyen adapté, tel que vissage, cloutage, boulonnage et/ou collage.
  • Comme évoqué plus haut, les modules de construction 1a sont insérés en force entre les poteaux 21 pour éviter tout jeu d'assemblage et garantir ainsi la rigidité mécanique de la construction et par conséquent le contreventement. Pour un mur plein, les modules de construction la sont entiers, leur hauteur h correspondant à la hauteur des poteaux 21 comme illustré à la figure 12. Les bords 81 de la feuille de recouvrement 8 des modules de construction la la figure 9 permettent de recouvrir la tranche côté extérieur des poteaux 21 et de la lisse 22 de l'ossature 20 assurant ainsi une étanchéité à l'air et à l'eau de la construction. La face extérieure de la construction peut être directement revêtue d'une couche de finition choisie selon l'esthétique souhaitée de la construction, telle qu'une peinture, un crépi, etc. Elle peut être aussi recouverte d'un bardage. Ce mur 10 peut ou non comporter un doublage intérieur 24 créé par des modules de construction la de moindre épaisseur fixés à l'ossature 20 par vissage, cloutage ou similaire, pour améliorer l'isolation thermique de la construction et éviter les ponts thermiques au droit des poteaux 21. Dans ce cas, les modules de construction la formant le doublage intérieur 24 peuvent être posés perpendiculairement aux modules de construction la introduits en force dans l'ossature 20.
  • Selon le type de mur ou de paroi à fabriquer, les modules de construction la peuvent être séparés en hauteur par des lisses horizontales en métal, en béton et/ou bois (non représentés) s'étendant entre les poteaux 21. Ceci permet de créer facilement des ouvertures, telles que des fenêtres, des portes, des baies, ou similaire, mais aussi des murs de plus grande hauteur. Dans le mur 11 de la figure 1, un cadre d'ouvrant 25 de même largeur que les modules de construction la est placé en largeur entre deux poteaux 21 et en hauteur entre deux modules de construction la de la même façon que des lisses horizontales.
  • Selon la section des poteaux 21 de l'ossature 20, qui peut être rectangulaire ou en H, différentes variantes de réalisation des modules de construction sont prévues. Quand les poteaux 21 sont rectangulaires, on peut utiliser les modules de construction la de la figure 9 avec la feuille de recouvrement 8 sur la face du module la destinée à être orientée vers l'extérieur du mur 10. Le module de construction la avec sa feuille de recouvrement 8 est inséré en force entre deux poteaux 21 jusqu'à ce que les bords 81 touchent les poteaux 21. L'avantage de ces bords 81 est qu'ils couvrent les poteaux 21 de l'extérieur et ainsi les protègent des intempéries. Il suffit juste de poser un ruban adhésif (non représenté) entre deux bords 81 de deux modules la contigus.
  • Si les poteaux 21 sont en forme de H (non représenté), les modules de construction 1b, 1c seront insérés verticalement entre les branches du H. Dans ce cas, les modules de construction 1b, 1c utilisés seront de préférence ceux illustrés aux figures 2 et 3. Dans le cas où les modules de construction 1b utilisés sont ceux de la figure 2, des lisses horizontales seront dimensionnées pour s'insérer dans les deux rainures 2 de chaque module contigu. Dans le cas où les modules de construction 1c utilisés sont ceux de la figure 3, la nervure ou languette 3 d'un module 1c inférieur s'insère dans la rainure 2 du module 1c supérieur.
  • Le module de construction 1a-1d selon l'invention permet également de fabriquer simplement et rapidement des planchers et des toitures comme illustré dans les figures 14 à 18 qui ont l'avantage de combiner des propriétés mécaniques, thermiques et acoustiques.
  • Pour le montage du plancher 12 tel que montré à la figure 14, on pose des profilés 26 métalliques avec n parties horizontales formant n portées, sur des longrines ou des poutres porteuses (non représentées). Puis on introduit en force des modules de construction 1d en forme de T de la figure 4 entre les profils 26 et on les fixe par cloutage, boulonnage, rivetage ou similaire, le bloc de plus grande dimension constituant le rebord 5 venant en appui sur les portées intermédiaires des profilés 26. Il est aussi possible de n'utiliser que des modules de construction la de la figure 1 de dimensions différentes et superposés entre les profilés 26. Il est encore possible d'ajouter un doublage acoustique 28 comme dans la figure 16. Dans l'exemple représenté, les profils 26 ont une forme d'escalier permettant des portées entre deux appuis qui peuvent aller à titre d'exemple jusqu'à 8 à 9 mètres. Pour le montage des planchers 13 et 14 des figures 15 et 16, on pose des poutrelles 27 réalisées en bois, en béton ou en métal sur des longrines ou poutres porteuses (non représentées). Puis on introduit en force des modules de construction la de la figure 1 entre les poutrelles 27 pour qu'ils prennent appui sur les butées 27a des poutrelles 27. Dans tous les cas, selon les finitions souhaitées du plancher et les caractéristiques thermiques et acoustiques recherchées, on peut soit directement poser un parquet 29 ou tout autre revêtement de finition, soit préalablement couler une chape liquide et/ou ajouter un doublage acoustique 28 réalisé par des modules de construction la de la figure 1 de moindre épaisseur. Dans ce cas, on peut poser les modules de construction la du doublage acoustique perpendiculairement aux poutrelles 27 pour croiser les modules de construction la et isoler phoniquement la structure du plancher formée par les poutrelles 27. La combinaison des modules de construction 1a, 1d selon l'invention et de leur montage en force entre des poutrelles, profilés, hourdis, etc. permet d'assurer une grande stabilité mécanique des planchers, de reprendre la charge de compression du plancher et de supporter des charges d'exploitation d'au moins 250 kg/m2 par exemple.
  • Pour réaliser une toiture 15 telle que représentée aux figures 17 et 18, on peut utiliser les mêmes poutrelles 27 que celles des planchers 13 et 14 pour former une poutre faitière et des chevrons porteurs remplaçant avantageusement les arbalétriers, les entraits et les pannes et simplifiant ainsi le montage de la charpente. On introduit ensuite en force des modules de construction 1a selon la figure 9 pourvus de leur feuille de recouvrement 8 assurant simultanément l'étanchéité à l'eau et à l'air de la toiture et remplaçant le pare-pluie côté extérieur de la construction. La couverture de la toiture 15 peut être réalisée par toutes les finitions adéquates, telles que des tuiles, des ardoises, etc. L'utilisation des modules de construction la selon l'invention dans le cadre de la construction d'une toiture permet de réduire l'épaisseur d'isolant nécessaire, donc de disposer d'un volume sous toiture plus important, tout en obtenant une grande stabilité mécanique et une bonne répartition des charges de la toiture.
  • Il ressort clairement de cette description que l'invention permet d'atteindre les buts fixés et qu'elle a donné naissance à un nouveau principe constructif simple, rapide, antisismique, écologique et économique.
  • La présente invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation décrits mais s'étend à toute modification et variante évidentes pour un homme du métier tout en restant dans l'étendue de la protection définie dans les revendications annexées.

Claims (18)

  1. Module de construction (1a, 1b, 1c, 1d) à base de carton, notamment pour la fabrication d'un bâtiment, comportant au moins un bloc de carton parallélépipédique définissant au moins une hauteur h, une largeur 1 et une section s dudit module, ce bloc de carton étant constitué d'une pluralité de feuilles de carton (7) ondulé, rectangulaires et superposées, lesdites feuilles de carton (7) comportant des cannelures, lesdites feuilles de carton (7) superposées étant collées entre elles pour former un bloc de carton compact, rigide, porteur et autoportant, et ledit bloc de carton étant enveloppé en totalité et de façon étanche dans une enveloppe de recouvrement (6) pour constituer un module de construction (1a, 1b, 1c, 1d) étanche à l'air et à l'eau, caractérisé en ce que chaque feuille de carton (7) composant ledit bloc de carton est une feuille de carton à triple cannelure constituée d'une couche centrale (71) et deux couches externes (72) disposées de part et d'autre de la couche centrale (71), et en ce que lesdites couches (71, 72) de carton ondulé composant lesdites feuilles de carton (7) comportent des cannelures de tailles différentes.
  2. Module de construction selon la revendication 1, caractérise en ce que les feuilles de carton (7) superposées formant ledit bloc de carton sont orientées dans un même sens de telle sorte que leurs cannelures sont parallèles entre elles et à la largeur 1 dudit module.
  3. Module de construction selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'enveloppe de recouvrement (6) est choisie dans le groupe comprenant une feuille de carton pelliculée, une feuille extrudée en matière synthétique ou composite telle qu'une feuille en polypropylène alvéolaire.
  4. Module de construction selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte au moins deux blocs de carton dont un de taille différente.
  5. Module de construction selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il comporte deux blocs de carton qui forment un module de construction (1d) en forme de T.
  6. Module de construction selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il comporte trois blocs de carton, le bloc central étant de taille inférieure aux blocs externes, qui forment un module de construction (1b) en forme de H pourvu dans son épaisseur de deux rainures (2).
  7. Module de construction selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il comporte trois blocs de carton de même taille, le bloc central étant décalé par rapport aux blocs externes, qui forment un module de construction (1c) pourvu dans son épaisseur d'une languette (3) et d'une rainure (2).
  8. Module de construction selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte sur au moins une de ses faces une feuille de recouvrement (8) de dimensions en largeur et en hauteur supérieures à la largeur 1 et à la hauteur h dudit module de construction (1a) formant des bords (81) saillants, ladite feuille de recouvrement (8) étant de même nature que ladite enveloppe de recouvrement (6).
  9. Procédé de construction mettant en oeuvre un module de construction, notamment pour la fabrication d'un bâtiment, comprenant la pose et l'ancrage de poteaux (21), de profilés (26) et/ou de poutrelles (27) entre eux pour la réalisation d'une ossature (20) métallique, en bois et/ou en béton, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes:
    - utilisation d'une pluralité de modules de construction (1a, 1b, 1c, 1d) selon l'une quelconque des revendications précédentes, et
    - insertion en force de chaque module de construction (1a, 1b, 1c, 1d) entre deux poteaux (21), profilés (26) et/ou poutrelles (27) adjacents pour former un contreventement, assurer une reprise des charges et stabiliser ladite construction.
  10. Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'on utilise des modules de construction (1a, 1b, 1c, 1d) dont les feuilles de carton (7) sont majoritairement orientées dans un même sens de telle sorte que les cannelures du carton ondulé sont orientées perpendiculairement auxdits poteaux (21), profilés (26) et/ou poutrelles (27).
  11. Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que, pour réaliser un mur (10, 11), on pose des lisses (22, 22a, 22b) horizontales et en ce qu'on ancre lesdits poteaux (21) verticaux par emboîtement dans des encoches (23) prévues dans les lisses (22, 22a, 22b).
  12. Procédé selon la revendication 11, caractérisé en ce qu'on insère entre deux poteaux (21) adjacents et deux modules de construction (1a, 1b, 1c, 1d) consécutifs, un cadre d'ouvrant (25) de même largeur que lesdits modules de construction.
  13. Procédé selon la revendication 11, caractérisé en ce qu'on utilise des modules de construction (1a) pourvus d'une feuille de recouvrement (8) saillante pour qu'elle recouvre le côté extérieur dudit mur (10) et on fixe les bords (81) de ladite feuille de recouvrement (8) sur les poteaux (21) de l'ossature (20) pour former un pare-pluie et/ou une étanchéité à l'air.
  14. Procédé selon la revendication 11, caractérisé en ce qu'on ajoute côté intérieur dudit mur (20) un doublage intérieur (24) formé par des modules de construction (1a) de moindre épaisseur.
  15. Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que, pour former un plancher (12), on pose des profilés (26) en escalier et on introduit en force des modules de construction (la, 1d) entre lesdits profilés (26) pour qu'ils prennent appui sur les portées horizontales desdits profilés (26).
  16. Procédé selon la revendication 9, pour former un plancher (13, 14) et/ou une toiture (15), on pose des poutrelles (27) comportant des butées (27a) et on introduit en force des modules de construction (1a) entre lesdites poutrelles (27) pour qu'ils prennent appui sur les butées (27a) desdites poutrelles (27).
  17. Procédé selon l'une quelconque des revendications 15 et 16, caractérisé en ce qu'on ajoute côté intérieur dudit plancher (12, 13, 14) un doublage acoustique (28) formé par des modules de construction (1a) de moindre épaisseur et disposés perpendiculairement auxdits profilés (26) ou poutrelles (27).
  18. Procédé selon la revendication 16, caractérisé en ce qu'on utilise des modules de construction (1a) pourvus d'une feuille de recouvrement (8) saillante pour qu'elle recouvre le côté extérieur de ladite toiture (15) et on fixe les bords (81) de ladite feuille de recouvrement (8) sur les poutrelles (27) de la toiture (15) pour former un pare-pluie et/ou une étanchéité à l'air.
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