FR2969678A1 - Method for constructing architectural structure of multi-storey building e.g. office building, in tertiary sector, involves assembling beam on wooden poles, and integrating portions of prefabricated panels with supporting structure - Google Patents
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Abstract
Description
PROCEDE POUR LA CONSTRUCTION D'OUVRAGES ARCHITECTURAUX A STRUCTURE EN BOIS ET PANNEAU PREFABRIQUE POUR LA MISE EN OEUVRE DE CE PROCEDE DOMAINE DE L'INVENTION ET ART ANTERIEUR La présente invention concerne la construction d'ouvrages architecturaux à structure en bois, et plus particulièrement les ouvrages à structure en bois utilisant le type constructif poteau-poutre. Elle trouve avantageusement application pour la construction 10 d'immeubles à étages, en particulier d'immeubles de bureaux pour le secteur tertiaire. Le type constructif poteau-poutre est une technique ancienne utilisée depuis plusieurs siècles dans les maisons à colombage. Paradoxalement, elle est aussi une technique particulièrement moderne qui s'avère très 15 adaptée à la création d'ouvrages architecturaux en bois : elle offre des possibilités de grands volumes et, grâce à l'intégration de grandes baies vitrées entre les poteaux, permet également beaucoup de luminosité. Habituellement, les ouvrages utilisant le type constructif poteau-poutre sont construits artisanalement en assemblant sur le chantier les 20 différents éléments de structure (poteaux, diagonales, poutres...). Ceci requiert néanmoins un temps de montage important et une quantité de main d'ceuvre conséquente. TECHNICAL FIELD FOR THE CONSTRUCTION OF ARCHITECTURAL STRUCTURE WOOD STRUCTURE AND PREFABRICATED PANEL FOR THE IMPLEMENTATION OF THIS METHOD FIELD OF THE INVENTION AND PRIOR ART The present invention relates to the construction of architectural structures with a wooden structure, and more particularly the structures with wooden structure using the post-beam type construction. It is advantageously used for the construction of multi-storey buildings, especially office buildings for the tertiary sector. The post-beam type is an ancient technique used for centuries in half-timbered houses. Paradoxically, it is also a particularly modern technique which is very suitable for the creation of architectural wooden structures: it offers possibilities of large volumes and, thanks to the integration of large windows between the posts, also allows a lot of brightness. Usually, structures using the post-beam type construction are built by hand by assembling on the site the 20 different structural elements (columns, diagonals, beams ...). This nevertheless requires a large assembly time and a large amount of labor.
PRESENTATION GENERALE DE L'INVENTION 25 L'invention propose quant à elle un procédé de construction d'un ouvrage architectural. Selon ce procédé, on assemble sur le site de construction de l'ouvrage une pluralité de panneaux préfabriqués de type poteau-poutre comportant des poteaux en bois s'étendant entre une membrure basse et 30 une membrure haute, dont l'une au moins est une poutre. Au moins une partie des panneaux ainsi assemblés définissent alors ou sont intégrés à la structure porteuse de l'ouvrage. Elle propose également un panneau pour la mise en oeuvre de ce procédé de construction, ainsi qu'un ouvrage architectural réalisé par 5 assemblage de tels panneaux, en mettant en oeuvre ce procédé. GENERAL PRESENTATION OF THE INVENTION The invention proposes a method of constructing an architectural work. According to this method, a plurality of post-beam prefabricated panels having wooden posts extending between a bottom chord and a top chord are assembled at the construction site of the structure, at least one of which is a beam. At least a portion of the panels thus assembled then define or are integrated with the load-bearing structure of the structure. It also proposes a panel for the implementation of this construction method, as well as an architectural work made by assembling such panels, by implementing this method.
DESCRIPTION DES FIGURES D'autres caractéristiques, buts et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui va suivre, au regard 10 des figures annexées, données à titre d'exemples non limitatifs et sur lesquelles : - la figure 1 est une vue schématique en perspective d'un bâtiment apte à être construit en mettant en oeuvre le procédé proposé par l'invention ; 15 - la figure 2 est une vue de face avec arraché d'un panneau préfabriqué conforme à un mode de réalisation de l'invention ; - la figure 3 illustre la réalisation de parois verticales par assemblage de panneaux du type de ceux de la figure 2 ; - La figure 4 est une vue de face schématique illustrant un exemple 20 de connexion poteau-poutre verticale de deux panneaux consécutifs ; - Les figures 5a et 5b sont des vues en coupe illustrant l'assemblage de deux panneaux et d'un plancher entre deux étages d'un bâtiment ; 25 - La figure 5c est une vue en coupe d'un tel assemblage ; - La figure 6 est une vue en coupe illustrant l'assemblage d'un panneau en rez-de-chaussée d'un bâtiment. DESCRIPTION OF THE FIGURES Other characteristics, objects and advantages of the present invention will appear on reading the detailed description which follows, with reference to the appended figures, given by way of non-limiting examples and in which: FIG. 1 is a schematic perspective view of a building capable of being constructed by implementing the method proposed by the invention; FIG. 2 is a cutaway front view of a prefabricated panel according to one embodiment of the invention; - Figure 3 illustrates the realization of vertical walls by assembling panels of the type of those of Figure 2; FIG. 4 is a diagrammatic front view illustrating an example of vertical post-beam connection of two consecutive panels; - Figures 5a and 5b are sectional views illustrating the assembly of two panels and a floor between two floors of a building; Figure 5c is a sectional view of such an assembly; - Figure 6 is a sectional view illustrating the assembly of a panel on the ground floor of a building.
DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION 30 On a représenté sur la figure 1 un exemple d'ouvrage architectural à plusieurs étages, qui comporte d'une part des structures verticales V à système de poteaux en bois et poutres et d'autre part des structures horizontales H, qui sont principalement à plancher en bois (préfabriqué bois, connecté bois/béton), mais qui peuvent également être en béton. Un tel bâtiment à base de construction bois respecte tant dans sa conception, sa construction et son exploitation, la démarche HQE® (Haute Qualité Environnementale). Il s'inscrit dans une démarche de développement durable et est particulièrement adapté à une utilisation en tant qu'immeuble de bureaux, dans le secteur tertiaire. Comme l'illustrent les figures 2 et 3, les structures verticales V y sont constituées par assemblage de panneaux préfabriqués P. Les structures verticales V à l'intérieur du bâtiment définissent les parois porteuses de celui-ci. La structure porteuse du bâtiment est ainsi principalement en matériau bois. L'enveloppe de façade du bâtiment est elle aussi définie par l'assemblage de panneaux P préfabriqués, mais n'est quant à elle pas porteuse. La structure d'un panneau préfabriqué P est de type poteau-poutre. Plus particulièrement, un tel panneau P comprend deux poutres 1, 2 s'étendant dans sa longueur et destinées à constituer l'une 1 la membrure horizontale basse du panneau, l'autre 2 sa membrure horizontale haute. Il comprend en outre une pluralité de poteaux 3, 4 qui s'étendent entre les deux poutres, les uns 3, verticaux, s'étendent perpendiculairement aux poutres 1, 2, et les autres 4 sont inclinés par rapport aux premiers. DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION FIG. 1 shows an example of a multi-storey architectural structure, which comprises, on the one hand, vertical structures V with a system of wooden posts and beams and, on the other hand, horizontal structures. H, which are mainly wooden floor (prefabricated wood, connected wood / concrete), but which can also be concrete. Such a building based on timber construction respects both in its design, construction and operation, the HQE® (High Environmental Quality). It is part of a sustainable development approach and is particularly suitable for use as an office building in the service sector. As illustrated in FIGS. 2 and 3, the vertical structures V are constituted by assembly of prefabricated panels P. The vertical structures V inside the building define the load-bearing walls of the latter. The supporting structure of the building is thus mainly made of wood material. The façade envelope of the building is also defined by the assembly of prefabricated P panels, but is not a carrier. The structure of a prefabricated panel P is of beam-beam type. More particularly, such a panel P comprises two beams 1, 2 extending in its length and intended to constitute one of the horizontal low frame of the panel, the other 2 its high horizontal frame. It further comprises a plurality of posts 3, 4 which extend between the two beams, one 3, vertical, extend perpendicular to the beams 1, 2, and the other 4 are inclined relative to the first.
Dans le cas des panneaux P définissant les structures verticales porteuses, les poteaux inclinés 4 s'étendent en diagonale entre les poteaux 3. Les poteaux 3 perpendiculaires aux poutres 1, 2 sont quant à eux avantageusement répartis de façon à former une trame régulière pour le bâtiment. In the case of the panels P defining the vertical supporting structures, the inclined posts 4 extend diagonally between the posts 3. The posts 3 perpendicular to the beams 1, 2 are in turn advantageously distributed so as to form a regular frame for the building.
Dans le cas des panneaux P utilisés quant à eux en façade du bâtiment, les poteaux peuvent être répartis et inclinés aléatoirement. Les poteaux inclinés 4 ne sont ainsi pas nécessairement en diagonale entre deux poteaux 3, deux poteaux successifs pouvant être des poteaux inclinés, les poteaux 3 n'étant eux-mêmes pas répartis de façon régulière. L'ensemble des poteaux 3, 4 des panneaux P peut être en bois massif, en bois massif reconstitué, ou encore en bois lamellé-collé. Les membrures basses et hautes 1, 2 peuvent l'être également. Pour des questions de résistance à la charge, elles sont également avantageusement métalliques. Les poteaux 3, 4 ont par exemple une section de 40cm de coté. Ils sont répartis en étant séparés deux à deux d'une longueur multiple de 1m35, typiquement 2m70, permettant un tramage de bureaux à l'intérieur de l'ouvrage de 1m35 de côté, particulièrement adapté au secteur tertiaire. La hauteur des panneaux 1 peut quant à elle être égale à la hauteur d'un étage du bâtiment. Ainsi le nombre de panneaux 1 assemblés verticalement correspond au nombre d'étages du bâtiment, et la transition entre deux étages se situe au même niveau que la transition entre deux panneaux 1, ce qui confère une simplicité structurelle et un équilibre esthétique. Par exemple, les poteaux 3 ont une hauteur de 2m60, pour une hauteur totale d'un étage de 3 m 40. In the case of panels P used in their facade of the building, the posts can be distributed and inclined randomly. The inclined posts 4 are not necessarily diagonally between two posts 3, two successive posts may be inclined poles, the posts 3 themselves are not distributed evenly. All of the posts 3, 4 of the panels P can be solid wood, reconstituted solid wood, or glulam. The low and high chords 1, 2 can be as well. For resistance to the load, they are also advantageously metallic. The posts 3, 4 have for example a 40cm section on the side. They are divided into two by two separated by a length of 1m35, typically 2m70, allowing a framing of offices inside the structure of 1m35 aside, particularly suitable for the tertiary sector. The height of the panels 1 may in turn be equal to the height of a floor of the building. Thus the number of vertically assembled panels 1 corresponds to the number of floors of the building, and the transition between two floors is at the same level as the transition between two panels 1, which gives a structural simplicity and an aesthetic balance. For example, the posts 3 have a height of 2m60, for a total height of a floor of 3 m 40.
Les dimensions d'un panneau P ne sont toutefois pas limitées à celles ici indiquées, mais peuvent varier en fonction des charges et des contraintes architecturales de l'ouvrage dans lequel les panneaux sont mis en place. Dans le cas illustré sur les figures 2 et 4, la membrure basse 1 d'un panneau préfabriqué P est une poutrelle métallique à profilé en U, de type UPN ou UAP. La fixation entre des poteaux 3,4 et la poutre métallique qui constitue la membrure basse 1 est assurée par boulonnage et soudage de ferrures 5. En l'occurrence, ces ferrures 5 comportent des tubes métalliques 6, 7 fixés par boulonnage respectivement à l'extrémité d'un poteau vertical 3 et à celle d'un poteau 4 s'étendant en diagonale à partir de cette même ferrure 5. La fixation est une fixation en âme, ce qui assure une protection anti-feu. The dimensions of a panel P are however not limited to those indicated here, but may vary depending on the loads and architectural constraints of the structure in which the panels are put in place. In the case illustrated in Figures 2 and 4, the lower frame 1 of a prefabricated panel P is a U-shaped metal beam, type UPN or UAP. The fixing between posts 3,4 and the metal beam which constitutes the low frame 1 is ensured by bolting and welding of fittings 5. In this case, these fittings 5 comprise metal tubes 6, 7 fixed by bolting respectively to the end of a vertical pole 3 and that of a pole 4 extending diagonally from the same bracket 5. The attachment is a core fastener, which provides fire protection.
A cette extrémité commune des poteaux 3 et 4, la ferrure 5 présente une platine 8 que le tube métallique 6 prolonge au-delà du poteau 3 pour se terminer à son extrémité opposée audit poteau 3 par une deuxième platine 9. Ces deux platines 8 et 9 permettent la fixation par boulonnage et soudure de la ferrure 5 (et donc des poteaux 3 et 4) sur les branches de la poutrelle métallique qui constitue la membrure basse 1. La poutre 2, qui constitue la membrure haute d'un panneau P, est quant à elle une poutre en bois. Elle est fixée aux poteaux 3 et 4 par boulonnage de ferrures métalliques 10 (dont une est illustrée en figures 5a et 5b) à élément(s) tubulaire(s) et platines similaires dans leur principe aux ferrures 5, mais dimensionnées de façon à être adaptées à l'épaisseur de la poutre. Les panneaux P sont préfabriqués en usine ou en atelier et transportés par exemple par la route jusqu'au chantier, la longueur des panneaux étant choisie pour être compatible avec un tel transport. Sur le chantier de construction, l'assemblage entre panneaux préfabriqués verticaux P peut être fait en quinconce, avec un décalage entre panneaux successifs dans la hauteur de la construction (figure 3). L'assemblage se fait par boulonnage et soudure entre d'une part les platines qui terminent les ferrures 10 dans le prolongement des poteaux verticaux du panneau préfabriqué inférieur, et d'autre part la poutrelle métallique 1 formant membrure basse pour le panneau préfabriqué supérieur. Les ferrures métalliques 5 et 10 sont à cet effet calculées et dimensionnées pour transmettre les efforts entre deux panneaux consécutifs assemblés verticalement, en fonction de la descente de charge à réaliser pour le bâtiment. Les efforts transitent principalement par les poteaux verticaux 3, les poteaux en diagonale assurant le contreventement vertical et longitudinal de l'ouvrage architectural réalisé. Les efforts sont en outre transférés au plancher (structure horizontale) qui assure le contreventement horizontal de l'ouvrage. At this common end of the posts 3 and 4, the fitting 5 has a plate 8 that the metal tube 6 extends beyond the post 3 to end at its end opposite said post 3 by a second plate 9. These two plates 8 and 9 allow fixing by bolting and welding of the fitting 5 (and thus the posts 3 and 4) on the branches of the metal beam which constitutes the low chord 1. The beam 2, which constitutes the high chord of a panel P, is a wooden beam. It is fixed to the posts 3 and 4 by bolting metal fittings 10 (one of which is illustrated in FIGS. 5a and 5b) with tubular element (s) and plates similar in principle to the fittings 5, but dimensioned so as to be adapted to the thickness of the beam. Panels P are prefabricated in the factory or workshop and transported for example by road to the site, the length of the panels being chosen to be compatible with such transport. On the construction site, the assembly between vertical prefabricated panels P can be staggered, with a lag between successive panels in the height of the construction (Figure 3). The assembly is done by bolting and welding between firstly the plates which terminate the hardware 10 in the extension of the vertical columns of the lower prefabricated panel, and secondly the metal beam 1 forming a low chord for the upper prefabricated panel. The metal fittings 5 and 10 are for this purpose calculated and dimensioned to transmit the forces between two consecutive panels assembled vertically, depending on the descent of the load to be made for the building. The efforts go mainly through the vertical posts 3, the diagonal posts ensuring the vertical and longitudinal bracing of the architectural work done. The efforts are also transferred to the floor (horizontal structure) which ensures the horizontal bracing of the structure.
Dans le cas d'un plancher principalement en bois, celui-ci peut être combiné avec une chape lourde afin de répondre aux exigences acoustiques et vibratoires. Le plancher peut aussi être prévu pour fonctionner en système mixte bois béton par le biais de connecteurs pour répondre structurellement à de fortes charges sur de grandes portées (9m) et pour des contraintes plus exceptionnelles. Comme l'illustrent les exemples qui suivent, les planchers peuvent également être prévus en béton. Un exemple d'assemblage de panneaux entre deux étages est illustré sur les figures 5a à 5c. Le plancher de l'étage supérieur y est défini par une chape de béton B coulée sur un coffrage C. Ce coffrage C est lui-même porté par des solives 11 s'étendant en l'occurrence perpendiculairement au panneau préfabriqué P représenté. Ces solives 11 sont quant à elles fixées par boulonnage dans des étriers 12 en T inversé, eux-mêmes soudés à la membrure basse 1 du panneau supérieur. In the case of a mainly wooden floor, it can be combined with a heavy screed to meet the acoustic and vibratory requirements. The floor can also be designed to operate in a mixed wood-concrete system using connectors to respond structurally to heavy loads over large spans (9m) and for more exceptional constraints. As the following examples illustrate, the floors can also be provided with concrete. An example of assembling panels between two stages is illustrated in FIGS. 5a to 5c. The floor of the upper floor is defined by a concrete screed B poured onto a form C. This formwork C is itself carried by joists 11 extending in this case perpendicularly to the prefabricated panel P shown. These joists 11 are fixed by bolting in stirrups 12 inverted T, themselves welded to the lower frame 1 of the upper panel.
Dans le cas des panneaux de rez-de-chaussée, la structure et l'assemblage sont légèrement différents. Comme l'illustre la figure 6, la membrure basse d'un panneau P y est définie non par une poutre continue mais par une pluralité de platines 13 qui terminent les ferrures de fixation, référencées par 14, aux pieds des poteaux. Ces platines 13 sont fixées par des systèmes écrou-goujon soudés 16 sur des platines inférieures 15, dont des ferrures en saillie 17 sont coulées dans une chape de béton B. Une fois en place, les platines 13, 15 sont habillées par un parement 18 en bois, ayant - outre sa fonction décorative - une fonction de coupe-feu. In the case of ground floor panels, the structure and assembly are slightly different. As illustrated in FIG. 6, the bottom chord of a panel P is defined therein not by a continuous beam but by a plurality of plates 13 which terminate the fixing fittings, referenced at 14, at the feet of the posts. These plates 13 are fixed by welded stud nut systems 16 on lower plates 15, whose protruding fittings 17 are cast in a concrete screed B. Once in place, the plates 13, 15 are dressed by a facing 18 made of wood, having - besides its decorative function - a function of firebreak.
Lors de la fixation des deux platines 13, 14, il est également possible d'insérer, à l'interface entre les deux platines 13, 14, une ou plusieurs cales (non représentées sur les figures), de préférence métalliques pour résister au temps, pour ajuster le panneau P en termes par exemple d'altimétrie ou d'aplomb. When fixing the two plates 13, 14, it is also possible to insert, at the interface between the two plates 13, 14, one or more shims (not shown in the figures), preferably metal to withstand the time , to adjust the panel P in terms of eg altimetry or plumb.
On notera que pour le transport d'un tel panneau, on fixe par boulonnage sur les platines 13 une poutre en bois ou en métal s'étendant tout le long de la membrure basse 1, Cette poutre assure la rigidification du panneau pendant son transport. Comme on l'aura compris, le système constructif qui vient d'être décrit permet un temps de montage optimisé. Il a également l'avantage de pouvoir s'adapter à toutes les architectures de bâtiment, les poutres pouvant notamment être courbes. Les bâtiments réalisés sont susceptibles d'intégrer, en façade ou en intérieur, de grandes baies vitrées. Ils sont particulièrement lumineux, ce qui permet de grandement diminuer la quantité d'électricité requise pour l'éclairage du bâtiment, et ainsi diminuer l'empreinte écologique du bâtiment. 20 25 30 Note that for the transport of such a panel is fixed by bolting on the plates 13 a wooden beam or metal extending along the bottom chord 1, This beam ensures the stiffening of the panel during its transport. As will be understood, the construction system just described allows an optimized mounting time. It also has the advantage of being able to adapt to all building architectures, the beams being particularly curved. Buildings made are likely to integrate, in front or inside, large windows. They are particularly bright, which greatly reduces the amount of electricity required for building lighting, and thus reduce the ecological footprint of the building. 20 25 30
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
ST | Notification of lapse |
Effective date: 20160831 |