FR3006347A1 - Dispositif pour concevoir et construire des maisons, basse consommation, a ossature bois, modulaires et evolutives - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un dispositif d'assemblage de seulement neuf modules préfabriqués, légers et maniables, de plancher (1), de façade (2), de corniches (3), (4), (5), de toiture (6), de gouttière (7), d'angle vertical (8), et d'escalier (9), selon une grande variété de formes évolutives avec une liberté totale de choix des revêtements et équipements intérieurs et extérieurs. La facilité de transport et de montage sur site autorise,favorise l'auto-construction, aidée par un outillage de positionnement précis des modules porteurs. La rigidité obtenue par la triangulation de la structure permet de s'affranchir des problèmes de terrassement et de fondation qui se réduisent à l'implantation de plots sous les nœuds et ainsi libérer un espace utile sous le bâtiment. De même, les cloisons intérieures peuvent être mobiles et évolutives. Moyennant l'adjonction de semelles élastiques, la structure est antisismique. Fabrication en série, simplicité et rapidité du montage concourent à la réduction du coût.

Description

- 1-- La présente invention concerne une technique nouvelle de conception et de réalisation de maisons basse consommation à ossature bois, modulaires et évolutives, utilisant seulement quelques éléments standard faciles à fabriquer en série et à mettre en oeuvre tout en respectant l'esprit de la construction traditionnelle et sans rien sacrifier à l'esthétique. Le bois est en train de faire un retour remarqué sur le devant de la scène grâce à ses qualités écologiques et à sa parfaite réponse aux exigences de la Réglementation Thermique (RT2012) applicable depuis janvier 2013. Son bilan énergétique étant bien meilleur que celui de ses concurrents, béton et acier, son avantage ne peut que se confirmer avec l'augmentation inéluctable du coût de l'énergie. Une main d'oeuvre hautement qualifiée était nécessaire avec les méthodes traditionnelles de construction mais des progrès ont été réalisés avec le recours à la préfabrication en atelier. On est passé progressivement de la réalisation en bois massifs prédécoupés pour être empilés ou assemblés sur site, à la production de panneaux rectangulaires sur cadres de bastaings contreventés par panneaux de contreplaqué ou de particules, puis à des éléments plus lourds, complètement équipés de leurs revêtements intérieurs et extérieurs avec isolant incorporé et huisseries, et enfin à des modules en trois dimensions, juxtaposables et empilables. L'inconvénient majeur de cette évolution est celui du poids et de l'encombrement qui imposent l'utilisation de moyens de levage et de transport importants entraînant risques de déformations et difficultés d'accès sur les chantiers. Sur le plan esthétique, également, le résultat est assez discutable car le choix des formes est souvent limité au parallélépipède coiffé d'une toit plat ou à deux versants supporté par des fermettes en bois de faible section assemblées avec des goussets ou des sabots en tôle galvanisée cloués dans les bois. De plus cette structure manque de rigidité et nécessite l'adjonction de pièces de contreventement supplémentaires qui gênent considérablement la pose en continuité des écrans pare-vapeur et pare-pluie requis par les nouvelles normes d'économie d'énergie. En effet, les infiltrations et exfiltrations d'air à travers les parois, responsables, outre des déperditions calorifiques, de condensations nuisibles à la bonne conservation des isolants et des bois, doivent être totalement maîtrisées et la maison terminée doit satisfaire à un test final d'étanchéité. Dans sa conception, le dispositif selon l'invention permet de remédier à ces inconvénients en ce qu'il propose une structure complètement différente qui abandonne le parallélogramme au profit du triangle, équilatéral dans le plan horizontal, qui devient isocèle dans le plan incliné de toiture et rectangle dans le plan vertical. Le premier -2- 35 avantage de cette formule est que cette triangulation confère au volume une organisation en réseau à base de lignes droites qui convergent sur des noeuds dans lesquels les contraintes s'équilibrent mutuellement, assurant la rigidité de l'ensemble tout en libérant au maximum l'espace intérieur. La fondation peut se réduire à la seule implantation de plots sous les noeuds, (ou de pieux en terrain difficile), ce qui libère aussi un espace vide 40 sous la construction utilisable pour les divers réseaux. La classification antisismique est facile à obtenir par utilisation de semelles élastiques. Le deuxième avantage réside dans la multiplication des figures accessibles par l'utilisation du triangle équilatéral dans le plan horizontal où il autorise le choix de six orientations au lieu des quatre imposées par le rectangle traditionnel. Ainsi libéré, le plan 45 de la maison peut à volonté s'adapter aux contraintes bioclimatiques, au terrain, à l'environnement ou encore à la recherche esthétique ou fonctionnelle. De même, la pente de toiture s'adapte aux traditions régionales en faisant seulement varier la hauteur des triangles isocèles, leur base restant toujours égale au coté des triangles équilatéraux et à la largeur des panneaux de façades.

50 Troisième avantage : Tous ces éléments sont plats et d'épaisseur constante, déterminée par le volume réservé aux isolants thermiques qu'ils contiennent. Leur assemblage se fait par vissage ou boulonnage entre eux, face contre face, avec interposition d'une bande de matière compressible pour obtenir une totale étanchéité des joints à l'air ainsi qu'une planéité des parois qui facilite la pose des écrans de protection en 55 continuité. Quatrième avantage : La modularité du système rend la construction très facilement évolutive et extensible dans tous ses axes ; elle encourage aussi l'auto-construction. Cinquième avantage : Manutention et transport sont grandement facilités par le poids et l'encombrement réduits des modules.

60 Selon une première caractéristique, le dispositif fait appel à seulement neuf types de modules élémentaires, de poids et encombrement réduits, préfabriqués en série en usine et assemblés sur site selon un schéma triangulé rigide. Selon une deuxième caractéristique, l'assemblage d'une multiplicité de modules en forme de triangle équilatéral de coté B, constitue une plateforme de base, isolée 65 thermiquement et reposant sur des plots ou pieux implantés sous les noeuds du réseau ainsi réalisé. Selon une troisième caractéristique, cette configuration de base, reproduite pour les plafonds ou planchers supérieurs, est supportée par une multiplicité de modules de - 3 - façade périphériques, isolés thermiquement, de largeur B et de hauteur A entre étages, 70 assemblés entre eux par interposition de joints d'étanchéité compressibles. Selon une quatrième caractéristique, les pans de toiture inclinés de pente 'p', sont constitués, selon le même principe, de modules en forme de triangle isocèle de base B et de hauteur P égale à 13-V3 / 2cos p, assemblés tête/bêche pour former un réseau se projetant verticalement sur celui de la configuration de base, isolé thermiquement et supportant les 75 matériaux de couverture choisis. Selon une cinquième caractéristique, les modules de toiture reposent sur les modules de façade périphériques par l'intermédiaire de modules de corniche, soit rectilignes, soit angulaires, convexes ou concaves, en débordement extérieur de valeur 'd' et de même pente 'p'.

80 Selon une sixième caractéristique, lorsque la configuration de base comporte des angles convexes ou concaves, un module d'angle vertical assure la liaison et l'étanchéité des deux modules de façade contigus et supporte également le module de corniche d'angle correspondant. Selon une septième caractéristique, la seule modification des valeurs de pente 'p' 85 et / ou de débord 'd' des modules de corniche, modifie la forme et l'aspect du bâtiment pour l'adapter aux conditions climatiques ou aux traditions locales sans rien changer à la conception des autres modules mis en oeuvre. Selon une huitième caractéristique, tous les modules de corniche, rectilignes ou angulaires, supportent à leur extrémité extérieure, un réseau de récupération des eaux de 90 pluie destiné à éviter le débordement des gouttières en leur donnant une pente suffisante, quelle que soit leur longueur. Des conduits flexibles dirigent leurs effluents vers un 11^11111^Imumiumel-forte section ceinturant le pourtour de la corniche vers une descente unique sur la cuve de stockage. Selon une neuvième caractéristique, la communication verticale entre deux étages 95 voisins s'intègre en remplaçant seulement deux modules du plancher supérieur par un module d'escalier standard constitué de deux volées identiques de sept marches associées à deux modules de plancher réduits de coté B/2. Selon une dixième caractéristique, un outillage amovible monté sur les bords des modules de façade permet le positionnement précis et la compression contrôlée des joints 100 d'étanchéité latéraux et inférieurs en soulevant celui qu'on ajoute pendant qu'on l'applique contre son voisin et en le laissant retomber à sa place pour le fixer définitivement. Les 6 feuilles de dessins annexés illustrent l'invention : - 4 - La figure 1 de la feuille 1/6 donne quelques exemples, non limitatifs, de configurations réalisables en plan, par combinaison de modules triangulaires équilatéraux 105 (1). Le code affiché caractérise chaque configuration par une lettre désignant sa forme et un nombre désignant la quantité de modules utilisés. Les calculs de surface et de coûts sont très simplifiés du fait de cette modularité. La figure 2 de la feuille 2/6 montre, à titre d'exemple, la vue perspective, en superstructure, de la configuration (V14) par assemblage des modules de façade (2), de 110 corniche droite (3), de corniche d'angle sortant (4), d'angle rentrant (5), de toiture (6) de gouttière (7) et de poteaux d'angle (8) . La feuille 3/6 concerne les composants et le mode d'assemblage, selon figure 8, des modules (1), (2), (3), (6) et (7), entrant dans la construction des parties rectilignes du bâtiment.

115 La figure 6 détaille le mode de réalisation des modules de plancher (1) et (la) : Sur un socle (10) en forme de triangle équilatéral de coté B et de hauteur H=BV-3-/2 sont fixées, sur les bords, trois nervures de bordure (11), entretoisées par trois nervures centrales (12), créant un volume destiné à recevoir l'isolant en vrac avant pose du parquet. La variante (la) concerne le module de rive dont le socle (10a) est élargi afin de supporter 120 le module de façade (2) d'épaisseur E. Les figures 5 et 7 détaillent le mode de réalisation du module de façade (2) : deux panneaux de contreplaqué ou aggloméré (25), de largeur B et de hauteur A entre étages, fixés de part et d'autre d'une ossature constituée de plusieurs montants verticaux (21), entretoisés par des traverses horizontales (22), disposées en fonction des huisseries prévues 125 ou non dans les façades, créent un élément porteur et isolant grâce au produit en vrac (23), qu'il renferme, maintenu contre le tassement par un grillage plastique à mailles carrées (24), incorporé au coeur du volume. Afin de recevoir les revêtements de finition intérieurs et extérieurs (20), et de créer le vide d'air imposé pour la ventilation, des liteaux (26), cloués sur les faces du module, servent également au maintien des écrans pare-vapeur et 130 pare-pluie réglementaires. Sur le pourtour du module est collée une bande de matériau compressible (27), destinée à assurer l'étanchéité lors du montage sur site. La figure 7 montre aussi le dispositif de récupération des eaux de pluie (7) : des éléments de gouttière (70), reposent sur l'extrémité de la corniche par des tasseaux inclinés et sont protégés par une grille filtrante (71) fixée à la planche de rive (72). Un raccord flexible (73), relie 135 chaque élément (70) à un collecteur (74), ceinturant le pourtour de la toiture pour aboutir à - 5 - une descente unique sur la cuve de stockage enterrée. L'ensemble est inclus et protégé dans le volume crée par la planche de rive (72) et le voligeage (75) faisant panneaux de visite. La figure 4 détaille le mode de réalisation du module de corniche droite (3) : sur un 140 socle (30), de longueur B et de largeur C, sont fixées des membrures identiques (31) en forme de triangle rectangle selon la pente de toit 'p' qui peuvent être découpées dans une plaque ou réalisées par assemblage de trois cotés (32), (33), (34). Deux lisses (35) de longueur B relient les coins supérieurs et inférieurs des membrures (31), pour supporter la toiture et border la gouttière.

145 La figure 3 donne le mode de réalisation du module de toiture (6), (calqué sur celui du module de plancher), dans lequel le socle (60), en forme de triangle, est isocèle avec une base de même dimension B et une hauteur P égale, selon la pente 'p' du toit, à H/cos p soit BV-S/2cos p . La nervure de base (61), deux nervures latérales (62) et trois nervures centrales (63) renforcent la structure en constituant le volume qui recevra l'isolant en vrac 150 avant pose de la couverture. La feuille 4/6 concerne les composants et le mode d'assemblage, selon figure 9, des modules (2), (3), (4) et (6) entrant dans la construction des parties convexes du bâtiment. La figure 10 détaille le mode de réalisation du module de corniche d'angle saillant 155 (4) : sur un socle (40), en forme de deux triangles rectangles identiques, accolés par leur hypoténuse, et formant un angle aigu de 60°, est montée une membrure centrale (42), en forme de triangle rectangle découpé dans un panneau ou constitué de joues horizontales (41) et verticales (43) maintenant un arbalétrier (44) selon la pente 'a' de l'intersection des deux pans de toiture contigus, définie par la formule tg a = V3-22.tg p. Sur les cotés du 160 socle sont fixées deux nervures (45) de liaison avec les membrures des corniches droites contiguës et deux bordures de gouttière (46). Ce module est aussi supporté par un poteau d'angle vertical (8) creux et rempli d'isolant, composé de deux montants internes assemblés à l'équerre (80) et (81), habillés de contreplaqué (82), pour remplir au montage l'espace entre les deux modules de façade en comprimant la bande d'étanchéité collée sur 165 leur tranche. La feuille 5/6 concerne les composants et le mode d'assemblage, selon figure 14 des modules (2), (5), (6) et (9), entrant dans la construction des parties concaves du bâtiment. - 6 - La figure 11 détaille le mode de réalisation du module (5) de corniche d'angle 170 rentrant : sur un socle (50) en forme de deux triangles rectangles identiques accolés par leur hypoténuse et formant un angle de 60°, sont montées, coté angle aigu, deux membrures (51), identiques à celles,(31), des modules de corniches droites (3) et, sur l'axe de symétrie du socle, une membrure centrale (52), identique à celle, (42), du module d'angle sortant (4) avec la même pente 'a' de son arbalétrier (54), égale à l'angle de 175 l'intersection des deux pans de toit. Deux lisses (55), relient les angles supérieurs de ces trois membrures et matérialisent le plan de pose des modules de toit (6). Deux bordures de gouttières (53), relient les angles inférieurs. Ce module s'assemble avec les modules de corniche contigus (3a) par leurs membrures latérales respectives (51) et (41). Il est aussi supporté par un poteau d'angle vertical (8) qui assure également la liaison étanche entre les 180 deux modules de façade (2). La figure 11 montre aussi les deux modules (3a) qui sont semblables aux autres modules de corniche droite (3) mais de longueur réduite afin de permettre l'insertion du module (5). Les modules de toit (6) posés le long d'une arête convexe, (arêtier ou faîte), ou concave, (noue), sont assemblés avec interposition de cales moulées (63), d'angle 'p', comme indiqué sur les figures 12 et 13.

185 La feuille 6/6 concerne le dispositif particulier d'outillage de montage (13), le dispositif particulier de volées d'escalier préfabriquées (9) et des exemples de variantes d'aspect obtenues par la seule modification de la pente et/ou du surplomb des corniches. La figure 20 illustre le dispositif particulier d'outillage (13), utilisé pour respecter facilement la précision requise dans le positionnement des modules de façade (2) autour 190 de la plateforme. Il consiste en un jeu de deux charnières identiques composées chacune d'une pièce mâle (13m) et d'une pièce femelle (13f), démontables. Le module déjà en place, est équipé provisoirement, en haut et en bas de son bord gauche, des deux pièces femelles, Le module à installer est équipé pareillement, sur son bord droit, des deux pièces mâles. Les trous de fixation sur les façades, ont été percés sur gabarit en usine et munis de 195 douilles filetées, de façon à ce que les charnières ainsi fixées matérialisent un axe de rotation exactement situé sur la ligne de contact idéale entre les deux modules. En engageant, selon un angle ouvert, les parties mâles (13m) de la façade de gauche dans les parties femelles (130 des charnières sur la façade déjà en place, il suffit de refermer l'angle pour que, compressant le joint d'étanchéité (27) collé sur les tranches des deux 200 modules, on puisse fixer précisément à sa place le nouveau module. Le dispositif comporte aussi un jeu de cales (15) et (16) pour que, durant toute là rotation, le module reste soulevé suffisamment pour ne pas toucher la face de pose sur la plateforme et - 7 - retomber en place, une fois la rotation terminée. Les pièces (13m) et (13f) sont prises dans des portions de cornière identiques (14), percées de deux trous de fixation sur l'une des 205 ailes et d'un trou de rotation sur l'autre aile. Sur la pièce (13m) sont soudés, dans le trou de rotation, un axe cylindrique (14) profilé conique et sous la même aile, le long de l'arête, une cale (15) de section carrée d'environ 1 cm. Sur la pièce (13f), est soudée, concentriquement au trou d'axe, sur la face externe de l'aile, une cale percée rectangulaire (16), de même épaisseur que la cale (15), en laissant, par rapport à l'arête, un espace 210 suffisant pour y loger la cale (15) lorsqu'elles sont parallèles et ainsi laisser descendre le module (2) à sa place. Si la progression du montage doit se faire de la gauche vers la droite, il faut utiliser deux autres jeux de charnières, symétriques de celle décrites ci-dessus. La figure 19 illustre le dispositif particulier de réalisation d'escalier (9) qui permet 215 d'installer deux volées identiques de marches (90) assemblées dans l'espace obtenu en remplaçant seulement deux modules de plancher (1) par deux modules (19), reproduction de ces derniers à l'échelle 1/2. Les deux volées (90) sont constituées de sept marches et contremarches, (numérotées de 1 à 7 sur le dessin), supportées par deux limons (91) et (92) et s'appuient, celle du bas, sur un socle (93), fixé sur le plancher inférieur, formant la 220 première marche et celle du haut, sur le module (1) du plancher supérieur. Les figures 15 à 18 montrent la facilité d'adaptation du dispositif aux exigences climatiques ou aux traditions locales en faisant seulement varier, sans rien changer au concept de base, la largeur et/ou la pente des modules de corniches (3), (4) et (5) ainsi que la seule hauteur des modules de toit (6). La figure 15, avec une pente de 30°, concerne la 225 majorité des sites de plaines tempérées. La figure 16, avec une pente de 45°, concerne les sites de montagnes ou océaniques. La figure 17, avec une pente de 45° et une augmentation de la largeur, autorise la formule de combles habités, plus économique qu'un second étage. La figure 18, avec une pente réduite et une grande largeur, autorise, moyennant quelques supports supplémentaires (85) en bout de corniches, l'adjonction 230 d'une terrasse couverte et ventilée adaptée aux climats tropicaux. Il faut noter que, dans le choix de la cote B du module de base, la dimension de 2 mètres constitue le meilleur compromis pour l'adaptation des modules dans la structure, l'intégration des huisseries, la réduction des chutes de découpe dans les panneaux du commerce, la commodité de manutention de transport et de montage et la simplicité de 235 calcul des surfaces et des coûts.

Claims (6)

1. REVENDICATIONS1) Dispositif pour concevoir et construire des maisons basse consommation à ossature bois, utilisant seulement neuf types de modules élémentaires, de poids et d'encombrement réduits, préfabriqués en série en usine et assemblés sur site , caractérisé en ce que les plans horizontaux, planchers ou plafonds, constitués de modules identiques (1), en forme de triangle équilatéral de cotés B, assemblés par leurs bords de façon à dessiner la figure choisie selon un réseau triangulé rigide, supportent ou sont supportés par les panneaux de façade périphériques (2), de largeur B et de hauteur A entre étages, contenant les matériaux et écrans isolants (23), qui sont accouplés entre eux avec interposition de joints d'étanchéité compressibles (27), et que le haut des panneaux de l'étage supérieur reçoivent des éléments de corniche, rectilignes (3) ou angulaires, convexes (4) ou concaves (5), montés en débordement 'd' selon la pente `p' de la toiture pour supporter, par leur base B, des modules identiques de toiture (6), en forme de triangle isocèle de hauteur P =13.Ni3 /2cos'p', assemblés tête bêche pour construire un plan de toiture inclinée selon un réseau se projetant exactement sur celui des plans horizontaux
2. 2) Dispositif selon la revendication 1), caractérisé en ce que les modules de corniche angulaires (4) et (5) relient les corniches rectilignes (3) et sont supportés par un module d'angle vertical (8) qui relie également les deux modules de façade (2) contigus en comprimant leurs joints d'étanchéité (27).
3. 3) Dispositif selon la revendication 1), caractérisé en ce que l'aspect du bâtiment s'adapte aux conditions climatiques ou aux traditions locales en ne modifiant que la pente 'p' et/ou le débord 'd' des corniches (3), (4) et (5), sans rien changer aux principes de construction et d'assemblage.
4. 4) Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les corniches (3), (4) et (5), supportent à leur extrémité un système de récupération des eaux de pluie (7) dans lequel les éléments de gouttières (70), reposent sur les corniches par des tasseaux inclinés, un raccord flexible (73), reliant chaque élément à un collecteur (74), ceinturant le pourtour de la toiture pour aboutir à une descente unique sur la cuve de stockage enterrée, l'ensemble étant inclus et protégé dans le volume créé par la planche de rive (72) et le voligeage (75) faisant panneau de visite.- 9 -
5. 5) Dispositif selon la revendication 1), caractérisé en ce que la communication entre deux étages voisins est réalisée en remplaçant simplement deux 35 modules (1) du plancher supérieur par un module d'escalier (9), comprenant deux modules de plancher réduits (19) et deux volées de marches identiques (90), prenant appui, sur le plancher inférieur par un socle (93) constituant la première marche et sur le module (1) du plancher supérieur.
6. 6) Dispositif selon les revendications 1) et 2), caractérisé en ce que le 40 montage d'un module de façade (2), contre un autre module (2') déjà en place, s'effectue au moyen d'un outillage amovible (13) constitué de charnières en deux parties démontables (13m) et (13f), permettant de relier les deux modules avec précision, comme on ferme une porte et de le maintenir en place en comprimant le joint d'étanchéité le temps de le fixer définitivement sur la structure. Ce dispositif 45 permet également de surélever le module (2) durant le mouvement de rotation pour éviter un frottement intempestif sur la surface de pose, puis de le laisser descendre en fin de positionnement.