PROCEDE DE REALISATION D'EDIFICES A PARTIR DE MODULES PREFABRIQUES.

La présente invention concerne un procédé de réalisation d'édifices à partir de modules préfabriqués.

Ce procédé s'applique notamment à la réalisation d'édifices qui répondent aux impératifs de développement économique et de respect de l'environnement.

En effet, les besoins de logements nouveaux, estimés uniquement en France, sont évalués, selon les sources, à 1 million voire 3 millions ; ils doivent, bien entendu, répondre aux contraintes environnementales durables, sachant que la main d' œuvre spécialisée est en forte régression, que le coût de la main d' œuvre est en augmentation, que les matériaux sont de plus en plus coûteux et que le pouvoir d'achat des candidats au logement est en baisse.

D'une façon générale, on sait que la voie de la préfabrication permet de concilier ces impératifs ; néanmoins, en préfabrication lourde, les avantages sont anéantis par les contraintes d'amenée, d'assemblage et de mise en œuvre des produits préfabriqués sur le chantier.

Par ailleurs, la réalisation de paroi en béton coulé nécessite, avant la coulée du béton de délimiter le volume dans lequel sera coulé le matériau à l'aide de parois coffrantes ; pour assurer la résistance en traction du béton, il est connu d'y loger des fers à béton qui, assemblés entre eux, constituent une armature.

Si la technique de coulage du béton à l'aide de banches de coffrage est largement utilisée, il y a quelques années la technique du coffrage filtrant perdu est apparue sur le marché ; cette technique possède l'avantage de permettre l'évacuation de l'eau excédentaire du béton qui assure la mobilité des agrégats solides du béton lors du malaxage et de la mise en œuvre dans les coffrages.

Ainsi, grâce à la paroi filtrante, le béton contenu dans le coffrage ne se comporte plus comme un fluide créant une pression hydrostatique, laquelle est proportionnelle à la hauteur de béton coulé au dessus du niveau considéré et de ce fait, les forces développées par ce béton sont beaucoup plus faibles.

Cette technique permet par conséquent d'utiliser des coffrages légers qui peuvent être mis en place sans nécessiter de recourir à un engin de levage. Par cette disposition filtrante, le squelette des coffrages, qui doit résister aux efforts de remplissage, est considérablement réduit (dans un rapport de 1/90 par exemple). Il n'est donc plus intéressant de récupérer ce squelette de coffrage, mais au contraire judicieux de l'intégrer à l'ouvrage. Ce squelette peut être constitué par un ensemble tridimensionnel réalisé par des aciers standard haute adhérence utilisés en technique de béton armé, qui constitueront l'armature voulue de l'ouvrage final.

Dans les réalisations connues à ce jour, ce coffrage filtrant se présente sous la forme de deux parois : - obtenues par assemblage de panneaux perméables retenant les agrégats et laissant s'échapper l'eau, les panneaux étant, par exemple en métal déployé, et,

- maintenues par une structure porteuse constituée de deux parois parallèles, formées chacune de ferrures disposées selon deux directions sensiblement orthogonales, ces parois étant maintenues à l'écartement requis par des entretoises.

Compte tenu de la faible masse de ces coffrages filtrants, il est possible de leurs associer les servitudes propres aux logements, à savoir, les gaines techniques comprenant la plomberie, l'électricité, le chauffage, ainsi que les parois isolantes et les éventuels renforts.

Ainsi, lesdits coffrages filtrants, équipés de leurs servitudes, pourront être réalisés en usine, puis transportés sur site ; quant au béton, il sera, bien entendu, coulé sur place. Mais comme la technologie ne nécessite pas de démontage de coffrage, le béton pourra être de nature à prise plus lente que les bétons traditionnellement utilisés.

Néanmoins, cette technique de coffrages filtrants pré-équipés nécessite d'effectuer sur le site le positionnement et l'assemblage des différents coffrages filtrants, en conformité avec la structure recherchée ; d'une manière générale, on procède au positionnement du coffrage de la dalle puis à l'assemblage des coffrages des parois verticales ; ces opérations sur site doivent être effectuées avec précision, notamment dans le cas d'édifices collectifs.

L'invention a plus particulièrement pour but de supprimer ces inconvénients. A cet effet, elle propose un procédé de réalisation d'édifices faisant intervenir des structures porteuses constituées de deux parois, formées de ferrures disposées selon deux directions sensiblement orthogonales, ces parois étant maintenues à l'écartement requis par des entretoises ; selon l'invention, ce procédé consiste à associer au moins deux desdites structures porteuses par une liaison rotatoire constituée d'une ferrure de l'une desdites parois parallèles de la première structure porteuse et de l'une desdites entretoises de la seconde structure porteuse.

Ainsi, cette liaison rotatoire permet d'associer deux structures porteuses, laquelle liaison rotatoire peut être reproduite autant de fois qu'il est nécessaire.

L'invention a notamment pour objet un procédé de réalisation d'édifices à partir de modules préfabriqués constitués de coffrages filtrants comprenant chacun au moins deux structures porteuses, comportant chacune deux parois situées dans des plans différents et par exemple parallèles, comprenant chacune des ferrures disposées selon deux directions sécantes ou sensiblement orthogonales, ces parois étant maintenues à l'écartement requis par des entretoises, étant entendu que les deux structures porteuses sont articulées l'une à l'autre par une liaison rotatoire comprenant une ferrure de l'une desdites parois parallèles de la première structure porteuse et une desdites entretoises de la seconde structure porteuse.

Avantageusement, la susdite liaison rotatoire pourra permettre d'associer deux structures porteuses et ainsi l'une desdites structures porteuses pourra être associée à une troisième structure porteuse par une seconde liaison rotatoire ; l'axe de rotation de la seconde liaison rotatoire pourra être parallèle, orthogonale, ou oblique par rapport à l'axe de rotation de la première liaison rotatoire, selon que la seconde liaison rotatoire est réalisée à partir d'une ferrure de l'une desdites parois parallèles de la deuxième structure porteuse et de l'une desdites entretoises de la troisième structure porteuse ; la ferrure de l'une desdites parois parallèles de la deuxième structure porteuse pourra parallèle, orthogonale ou oblique par rapport à l'axe de rotation de la première liaison rotatoire.

Ainsi l'association de plusieurs structures porteuses au moyen de liaison rotatoires parallèles et orthogonales pourra constituer un ensemble de coffrages filtrants, lesquels coffrages filtrants seront équipés des servitudes correspondantes et constitueront des modules préfabriqués ; ces modules préfabriqués seront préalablement assemblés puis positionnés en usine face

contre face pour le transport, puis déployés selon une séquence préétablie sur site, pour aboutir à la constitution de l'ossature d'un logement individuel ou d'un élément de logement collectif ; il suffira ensuite d'effectuer le remplissage des coffrages filtrants desdits modules préfabriqués par du béton compatible avec lesdits coffrages filtrants.

Un mode de mise en œuvre du procédé selon l'invention sera décrit ci-après, à titre d'exemple non limitatif, avec référence aux dessins annexés dans lesquels :

La figure 1 est une représentation schématique d'une structure porteuse ;

La figure 2 représente deux structures porteuses planes, positionnées à angle droit ;

La figure 3 représente deux structures porteuses planes, positionnées selon sensiblement un angle de 45 °;

La figure 4 représente deux structures porteuses planes positionnées face contre face ;

La figure 5 est une représentation schématique d'un ensemble de modules préfabriqués assemblés et positionnés face contre face ;

La figure 6 représente l'ensemble de modules préfabriqués en position de déploiement de la dalle de sol ;

La figure 7 représente l'ensemble de modules préfabriqués en position de dalle de sol déployée ;

La figure 8 représente l'ensemble de modules préfabriqués en position de déploiement des cloisons ;

La figure 9 représente l'ensemble de modules préfabriqués en position de déploiement des cloisons ;

La figure 10 représente l'ensemble de modules préfabriqués en position de déploiement des cloisons ;

La figure 11 représente l'ensemble de modules préfabriqués en position de cloisons déployées ;

La figure 12 représente l'ensemble de modules préfabriqués durant le remplissage des coffrages ;

La figure 13 est une représentation schématique d'un logement individuel terminé ; et

La figure 14 est une représentation schématique d'un logement collectif terminé.

Dans l'exemple représenté sur la figure 1, une structure porteuse S est constituée de deux parois parallèles Pl, P2 ; chacune desdites parois Pl, P2, est constituée de ferrures disposées selon deux directions par exemple orthogonales, respectivement 11, 12 et 21, 22 ; ainsi lesdites ferrures 11 et 21 sont de directions parallèles ; il en est de même desdites ferrures 12 et 22. Les écartements qui séparent les ferrures 11 de la paroi Pl sont, dans cet exemple, constants et égaux aux écartements qui séparent les ferrures 21 de la paroi P2.

Les écartements qui séparent les ferrures 12 de la paroi Pl sont dans cet exemple constants et égaux aux écartements qui séparent les ferrures 22 de la paroi P2.

Un ensemble d'entretoises 3, situées dans un plan sécant et ici orthogonal au plan défini par lesdites parois Pl, P2, maintiennent les deux parois Pl, P2 selon un écartement défini ; ces entretoises de forme en zig-zag, contournent les ferrures 11 de la cloison Pl puis 21 de la paroi P2, et ainsi de suite ; chacune desdites entretoises 3 sont distantes d'un écartement équivalent à l'écartement des ferrures 12 et 22.

Plus précisément, une première entretoise 3 contourne une ferrure 11 d'ordre pair de la paroi Pl, puis une ferrure d'ordre impair de la paroi P2, et ainsi de suite ; la seconde entretoise 3 contourne une ferrure 11 d'ordre impair de la paroi Pl, puis une ferrure d'ordre pair de la paroi P2, et ainsi de suite.

Par cette disposition, les efforts dans les aciers ne sont plus transmis par une liaison de type soudée mais par la section totale des aciers de formes zig-zag. Cette particularité augmente considérablement le domaine élasto- plastique du béton armé et entraîne des améliorations très nettes pour les ouvrages soumis à des charges accidentelles (séismes par exemple).

Selon l'exemple représenté sur la figure 1, en extrémité de la structure porteuse S, les ferrures 12 de la paroi Pl sont repliées selon un angle exemple de 180° en direction des ferrures 22 de la paroi P2 et selon un écartement équivalent à la distance qui séparent les deux parois Pl, P2 ; il en est de même des ferrures 22 de la paroi P2 qui sont ainsi repliées selon un angle par exemple par de 180° en direction des ferrures 12 de la paroi Pl et selon un écartement équivalent à la distance qui séparent les deux parois Pl, P2. Les tronçons orthogonaux aux parois Pl, P2 desdites ferrures 12, 22, sont distants des ferrures d'extrémité 11, 21 respectivement des parois Pl, P2 d'une

valeur sensiblement équivalente à celle qui sépare les ferrures 11 et 21, et conforme aux règles usuelles en matière de continuité des aciers.

Ainsi, la structure porteuse S constitue un ensemble quasiment rigide et possède au voisinage d'un coté qui sépare les deux parois Pl, P2, et perpendiculairement au plan défini par les entretoises 3, un bord arrondi qui constituera l'extrémité associée à une liaison rotatoire définie ci-après.

Dans l'exemple représenté sur la figure 2, une structure porteuse Sl est constituée de deux parois parallèles PI l, P21 ; chacune desdites parois PI l,

P21, est constituée de ferrures disposées selon deux directions orthogonales, respectivement 111, 121 et 211, 221.

Un ensemble d'entretoises 31, situées dans un plan sensiblement orthogonal au plan défini par lesdites parois Pl 1, P21, maintiennent les deux parois PI l, P21 selon un écartement défini ; ces entretoises de forme en zig zag, contournent les ferrures 111 de la cloison PI l puis 211 de la paroi P21, et ainsi de suite ; chacune desdites entretoises 31 sont distantes d'un écartement équivalent à l'écartement des ferrures 121 et 221.

De même, une structure porteuse S2 est constituée de deux parois sensiblement parallèles P 12, P22 ; chacune desdites parois P 12, P22, est constituée de ferrures disposées selon deux directions sensiblement orthogonales, respectivement 112, 122 et 212, 222. Un ensemble d'entretoises 32, situées dans un plan sensiblement orthogonal au plan défini par lesdites parois P 12, P22, maintiennent les deux parois P 12, P22 selon un écartement défini ; ces entretoises de forme en zig zag, contournent les ferrures 112 de la cloison P 12 puis 212 de la paroi P22, et ainsi de suite ; chacune desdites entretoises 32 sont distantes d'un écartement équivalent à l'écartement des ferrures 122 et 222.

Chacune desdites structures porteuses Sl, S2, comporte selon un petit coté, le recourbement des ferrures respectivement 121 en direction des ferrures 221 et réciproquement, et des ferrures 122 en direction des ferrures 222 et réciproquement.

Une liaison rotatoire entre lesdites structures porteuses Sl, S2, est obtenue en faisant en sorte que la ferrure d'extrémité 111 de la paroi PI l de la structure porteuse Sl remplace la ferrure d'extrémité 112 de la paroi P12 de la structure porteuse S2. Ainsi, les deux structures porteuses Sl, S2 sont rendues solidaires l'une de l'autre selon un axe de rotation δ correspondant à l'axe de la susdite ferrure d'extrémité 111 de la paroi PI l de la structure porteuse Sl.

Selon l'exemple représenté sur la figure 2, lesdites structures porteuses Sl, S2, sont disposées sensiblement orthogonalement.

Dans l'exemple représenté sur la figure 3, une structure porteuse Sl, constituée de deux parois parallèles PI l, P21, est associée à une structure porteuse S2, constituée de deux parois parallèles P 12, P22 ; la liaison rotatoire, associant les deux structures porteuses Sl, S2, est représenté par l'axe δ.

Selon l'exemple représenté sur la figure 3, lesdites structures porteuses Sl, S2, sont positionnées selon sensiblement un angle de 45 ° ; ainsi, les susdites parois PI l, P21, respectivement des structures porteuses Sl, S2, sont en regard.

Dans l'exemple représenté sur la figure 4, une structure porteuse Sl, constituée de deux parois par exemple parallèles Pl 1, P21, est associée à une structure porteuse S2, constituée de deux parois parallèles P 12, P22 ; la liaison rotatoire, associant les deux structures porteuses Sl, S2, est représenté par l'axe δ.

Selon l'exemple représenté sur la figure 4, lesdites structures porteuses Sl, S2, sont positionnées face contre face ; ainsi, les susdites parois PI l, P21, respectivement des structures porteuses Sl, S2, sont l'une contre l'autre. L'ensemble desdites structures porteuses Sl, S2, constitue une paire de structures porteuses repliées sur elles- même.

Bien entendu, lesdites structures porteuses Sl, S2, pourront comporter les servitudes dites de second œuvre, à savoir la plomberie, l'électricité et le chauffage ; par ailleurs, lesdites structures porteuses Sl, S2, pourront comporter :

- des panneaux perméables retenant les agrégats et laissant échapper l'eau lors du coulage du béton dont la liaison sera réalisée par verrouillage sur les entretoises 31,

- des parois isolantes dont la liaison sera réalisée par verrouillage sur les entretoises 31,

- des parois de renfort, ...

De même, les structures porteuses pourront comporter les ouvertures, telles que celles destinées ultérieurement aux portes et aux fenêtres.

Ces différents éléments, cités précédemment, seront mis en place en usine au niveau de chacune des structures porteuses, lesquelles structures porteuses seront rendues ensuite solidaires par au moins une liaison rotatoire, telle que décrite précédemment.

Ainsi, l'association de structures porteuses, telles que décrites précédemment, équipés, selon les cas, de panneaux perméables, de parois isolantes, de paroi de renfort, d'ouvertures destinées à l'implantation de portes et de fenêtres, des servitudes dites de second œuvre, constituera un ensemble de modules préfabriqués, de masse réduite, de dimensions compatibles avec le gabarit routier, et donc transportables.

A noter, que ces structures porteuses, constituées essentiellement de ferrures métalliques, sont des écrans électromagnétiques, et ainsi l'association de ces dits écrans peut induire un effet dit de cage de Faraday. Ainsi, lors de la mise en place de ces structures porteuses, il sera nécessaire de les relier électriquement à la terre.

Dans l'exemple représenté sur la figure 5, un ensemble de modules préfabriqués est assemblé et certains positionnés face contre face ; cet ensemble comprend :

- trois modules préfabriqués, Ml, M2, M3, constituant la future dalle du logement, lesquels sont disposés en forme de U, le module M2 formant le pied du U, les modules Ml, M3, formant les ailes du U,

- deux ensembles de modules MA, MB, placés dans l'espace formé par les modules Ml, M3, l'ensemble de modules MA reposant contre le module Ml, l'ensemble de modules MB reposant contre le module M3.

A titre d'exemple, si on considère que les trois modules Ml, M2, M3 ainsi que les ensembles de modules MA, MB, constituent les modules permettant de construire un logement dont la surface d'habitation est estimée à 80 m ² , la masse totale est comprises entre 2 et 4 tonnes, soit 25 à 50 kg par m ² habitable, et le volume total est compatible du gabarit routier, soit équivalent au volume d'un container.

Dans l'exemple représenté sur la figure 6, un ensemble de modules préfabriqués sont en position de déploiement de la dalle de sol ; ainsi le module M2 étant posé au sol ou sur des supports préalablement réalisés, le module Ml ainsi que l'ensemble de modules MA d'une part, le module M3 ainsi que l'ensemble des modules MB, sont progressivement déployés de part et d'autre du module M2 ; compte tenu des masses précédemment estimées, la masse totale des modules Ml et de l'ensemble des modules MA, est estimée

entre 0,5 tonne et 1,5 tonnes ; il en est de même de la masse totale des modules M3 et de l'ensemble des modules MB.

Dans l'exemple représenté sur la figure 7, un ensemble de modules préfabriqués sont en position de dalle de sol déployée; ainsi, les modules Ml, M2, M3 sont posés au sol, l'ensemble des modules MA reposant sur le module Ml, l'ensemble des modules MB reposant sur le module M3.

Dans l'exemple représenté sur la figure 8, un ensemble de modules préfabriqués sont en position de déploiement des éléments coffrants qui constituent les façades ou pignons; ainsi, l'ensemble des modules de cloisons

MA sont disposés verticalement, au voisinage du bord limite externe du module de dalle Ml ; de même, l'ensemble des modules de éléments coffrants qui constituent les façades ou pignons MB sont disposés verticalement, au voisinage du bord limite externe du module de dalle M3 ; chacun desdits ensembles de modules MA, MB, peut être constitué de sous-ensembles de modules ; à titre d'exemple, l'ensemble des modules MB peut être constitué de deux sous-ensembles de modules, MBl, MB2 ; compte tenu des masses précédemment estimées, la masse individuelle du sous-ensemble de modules MB 1 , est estimée à 400 kg.

Dans l'exemple représenté sur la figure 9, un ensemble de modules préfabriqués sont en position de déploiement des éléments coffrants qui constituent les façades ou pignons; ainsi, l'ensemble de modules de cloisons MA est déployé ; le sous-ensemble de modules de cloisons MB 1 est également déployé ; il en est de même du sous-ensemble de modules de cloisons MB2 ; à titre d'exemple, les masses individuelles des modules de cloisons sont comprises entre 50 kg et 150 kg.

Dans l'exemple représenté sur la figure 10, un ensemble de modules préfabriqués sont en position de déploiement des éléments coffrants qui

constituent les façades ou pignons; ainsi, l'ensemble de modules de cloisons MA est totalement déployé ; il en est de même du sous-ensemble de modules des éléments coffrants qui constituent les façades ou pignons MB2 ; le sous- ensemble de modules de cloisons MBl est partiellement déployé.

Dans l'exemple représenté sur la figure 11, un ensemble de modules préfabriqués sont en position de cloisons déployées; le sous-ensemble de modules de cloisons MB2 est totalement déployé ; ainsi, les opérations de déploiement étant effectués, le coulage du béton est effectué dans les trois modules de dalle Ml, M2, M3.

Dans l'exemple représenté sur la figure 12, un ensemble de modules préfabriqués sont en cours de remplissage des coffrages; le coulage du béton étant effectué dans les trois modules de dalle Ml, M2, M3, il est procédé au remplissage des modules de cloisons.

Dans l'exemple représenté sur la figure 13, un logement individuel, selon l'invention, est terminé, et

Dans l'exemple représenté sur la figure 14, un logement collectif, selon l'invention, est terminé.

Ainsi, l'exploitation de structures porteuses, constituées de deux parois parallèles, formées chacune de ferrures disposées selon deux directions orthogonales et maintenues à l'écartement requis par des entretoises, pouvant être associées entre elles par une liaison rotatoire, permet de constituer des coffrages filtrants pré équipés et pré associés en usine ; la présence de liaisons rotatoires entre les différents coffrages filtrants autorise le repliement de ceux- ci pour le transport, et le déploiement sur site.

Compte tenu des masses réduites desdits coffrages filtrants, et de la possibilité de repliement, le transport de ceux-ci est effectué dans de meilleures conditions et leur déploiement sur site est réalisé sans l'intervention de moyens de manutention puissants.

Les modules ainsi constitués répondent aux normes de pérennité grâce au béton armé, et résistent bien aux surcharges accidentelles et notamment parasismiques grâce aux renforts et à la ductilité des structures porteuses.

Ils répondent également aux normes environnementales grâce à la présence d'isolation intégrée, à l'inertie thermique de l'ensemble, à la réduction de l'énergie consommée par le transport et à l'utilisation de ressources disponibles en abondance. Quant à la diversité potentielle des formes de conception en jouant sur la répartition des ferrures 11 et 21 et/ou celle des ferrures 12 et 22, il est aisé de donner aux voiles « S » les courbures simples ou doubles voulues. Ce procédé est ainsi conforme aux contraintes esthétiques et environnementales.

Ils répondent également aux contraintes économiques ; en effet, la majeure partie du gros œuvre ainsi que le second œuvre, sont réalisés en usine selon des méthodes industrielles, et bien entendu sans contraintes dues aux intempéries ; la main d'oeuvre sur chantier est par conséquent réduite.

Ainsi, le procédé selon l'invention doit pouvoir répondre : - aux besoins d'édifices nouveaux,

- aux contraintes environnementales durables, sachant que la main d' œuvre spécialisée est en forte régression, que le coût de la main d' œuvre est en augmentation, que les matériaux sont de plus en plus coûteux et que le pouvoir d'achat des candidats au logement est en baisse.