CA2207030C - Pre-fab house with hybrid ready-to-assemble structural system and shell - Google Patents

Abstract

La manière de construire son abri n'a pas tellement évolué. Aujourd'hui nous construisons encore notre maison avec des murs porteurs. Ce système de construction nous donne un espace habitable très rigide et presque sans flexibilité. Nous ne pouvons déplacer une partie de mur ou de plancher sans compromettre la stabilité structurale de la maison. Notre habitation manque de flexibilité, elle n'arrive pas à suivre l'évolution de l'occupant,elle devrait être à l'exemple du corps humain, un ensemble de cellules qui se développent selon le besoin et avec une flexibilité poussée à son maximum. Pour y arriver, je propose donc à madame et monsieur tout le monde, un système de construction hybride, soit une structure indépendante de l'enveloppe du bâtiment, composé d'éléments moyens pouvant être assemblés manuellement. Ce système d'éléments leur permet de construire eux-mêmes leur espace habitable et de pouvoir le modifier au besoin.The way of building your shelter has not changed much. Today we are still building our house with load-bearing walls. This construction system gives us a very rigid living space and almost without flexibility. We cannot move part of a wall or floor without compromising the structural stability of the house. Our home lacks flexibility, it cannot keep up with the evolution of the occupant, it should be following the example of the human body, a set of cells which develop according to need and with flexibility pushed to its maximum . To achieve this, I therefore propose to everyone, a hybrid construction system, a structure independent of the building envelope, made up of medium elements that can be assembled manually. This system of elements allows them to build their own living space themselves and to be able to modify it if necessary.

Description

DESCRIPTION
MAISON PRÉ-USINÉE, SYST~ME HYBRIDE DE STRUCTURE ET D'ENVELOPPE
PRÉT Ä MONTER
1 - La présente conception se rapporte à la maison pré-usinée et plus particulièrement à un système de construction prêt à monter ne nécessitant pas de machinerie lourde ni main d'oeuvre spécialisée et à flexibilité maximum. DESCRIPTION
PRE-MACHINED HOUSE, HYBRID SYSTEM OF STRUCTURE AND ENVELOPE
READY TO ASSEMBLE
1 - This design relates to the prefabricated house and more particularly to a ready-to-assemble construction system requiring no heavy machinery neither hand of specialized work and maximum flexibility.

2 - L'industrie de la construction de maisons usinées s'est consacrée jusqu'à
présent à
différents types de construction en usine. On retrouve entre autres les systèmes de préfabrication modulaire, sectionnel, monocoque, en panneaux et quelques systèmes pièces sur pièces.
Les constructions modulaires ou sectionnelles se composent de deux sections de maisons ou plus, fabriquées à l'usine. Puis à l'aide de fardiers, elles sont transportées sur le site et avec des grues géantes, sont installées sur des fondations. Ce système donne une bonne qualité de construction puisque fabriqué en usine, mais ne donne pas de flexibilité quant à des modifica-tions que l'occupant voudrait lui faire subir, comme de déplacer des murs qui portent des toits ou des planchers. Le transport et l'installation des modules de grandes dimensions nécessitent de l'équipement et une main d'oeuvre spécialisée et coûteuse.
Les constructions monocoques sont des cellules rigides fabriquées en usine qui offrent une bonne qualité de construction. Elles sont transportées sur le site et érigées par empilage et juxtaposition à l'aide d'équipement lourd. La flexibilité de ces cellules monocoques est limitée à la dimension des cellules qui sont à la fois structure et enveloppe indivisibles.
Les constructions en panneaux se composent de murs et parfois de planchers et de plafonds qui sont fabriqués en usine sous forme de panneaux. Ces composantes sont ensuite transpor-tées et montées sur les chantiers comme un élément préfabriqué tel que fermes de toit et autres unités de construction standard. Ce système donne un peu plus de flexibilité puisqu'il introduit des éléments préfabriqués de moyenne dimension. Cependant la flexibilité n'est pas totale puisque les panneaux de mur demeurent des supports de toit et de plancher.

Les constructions en pièces sur pièces se composent d'arbres équarris, empilés les uns sur les autres. La dimension des unités est relativement petite mais très lourde et multiplie les joints de construction. Le principe de l'empilage n'offre aucune flexibilité puisque aucune pièce ne peut être déplacée sans compromettre la stabilité structurale de la maison.
Tous ces systèmes de préfabrication, que ce soit des murs porteurs ou des cellules monoco-ques rigides juxtaposées, manquent de flexibilité et nécessitent une main d'oeuvre spécialisée, pour faire le montage d'éléments trop petits dans le cas de la construction conventionnelle ou de l'équipement lourd pour des éléments trop gros. 2 - The prefabricated house construction industry has devoted itself to present at different types of factory construction. We find among others the systems modular, sectional, monocoque, panel prefabrication and some parts systems on parts.
Modular or sectional constructions consist of two sections of houses or plus, factory made. Then with the help of floaters, they are transported on the site and with giant cranes are installed on foundations. This system gives a good quality of construction since manufactured in the factory, but does not give flexibility as to to modifications occupant would like to subject him to, such as moving walls that carry roofs or floors. Transport and installation of large modules dimensions require specialized and expensive equipment and labor.
Monohull constructions are rigid cells manufactured in the factory which offer a good build quality. They are transported to the site and erected by stacking and juxtaposition using heavy equipment. The flexibility of these cells monohulls is limited to the size of the cells which are both structure and envelope indivisible.
Panel constructions consist of walls and sometimes floors and ceilings which are factory produced in the form of panels. These components are then transported tees and mounted on construction sites as a prefabricated element such as trusses roof and other standard construction units. This system gives a little more flexibility since introduces medium-sized prefabricated elements. However the flexibility is not total since the wall panels remain roof supports and floor.

Piece-by-piece constructions consist of squared, stacked trees on each other. The size of the units is relatively small but very heavy and multiplies the joints of construction. The principle of stacking offers no flexibility since no parts can be moved without compromising the structural stability of the house.
All these prefabrication systems, whether load-bearing walls or monoco- cells rigid juxtaposed, lack flexibility and require a hand specialized work, to mount elements that are too small in the case of construction conventional or heavy equipment for items that are too large.

3 - J'ai découvert que les inconvénients des systèmes précités peuvent étre éliminés en créant un : système hybride, soit une structure indépendante de l'enveloppe du bâtiment composé d'éléments moyens pouvant étre assemblés manuellement.
Le fait de créer une petite structure indépendante de l'enveloppe permet de concevoir une infinité d'éléments moyens pour créer une enveloppe au goût de chaque occupant.
La flexibilité du système et l'utilisation d'éléments moyens permettent aussi de répondre à un besoin qu'ont les gens de bâtir eux-mémes leur habitation.
Bâtir eux-mémes Pour ce faire j'ai conçu un système simple d'éléments moyens qui se montent par boulonnage comme un jeu de construction, sans équipement lourd ni main d'oeuvre spécialisée et par quatre à six personnes, permettant une flexibilité de la structure, de l'enveloppe et du cloisonnement.
La structure est composée de deux unités, une colonne tubulaire et une poutre en C qui peut aussi être à la demi et au tiers de son unité de base dont l'assemblage donne une ossature de cellules qui peuvent se développer dans tous les sens.
L'enveloppe est composée de panneaux de plancher et de toit, de panneaux de murs plats, sculptés, moulés aux finis multiples, avec tubulure intégrée permettant d'y glisser les services et avec ou sans porte et fenêtre intégrées qui viennent se boulonner à la structure. Un système de moulures viennent dissimuler l'espace du boulonnage. La dimension moyenne des panneaux de toit me permet de diversifier la conception des toits en pignon, en arc de cercle, en toit cathédrale ou en toit terrasse.
Le cloisonnement est composé de panneaux avec ou sans porte et de meubles de rangement à
tête extensible qui peuvent être déplacés à volonté puisque aucun d'eux n'est porteurs.
Pour permettre à l'habitation d'évoluer avec l'occupant, un premier noyau de cellules peut être installé sur des murs de fondation avec sous-sol, puis des cellules accessoires sur pieux peuvent venir s'ajouter ou se soustraire selon les besoins de l'occupant. 3 - I discovered that the drawbacks of the above systems can be eliminated in creating a: hybrid system, a structure independent of the envelope of the building composed of medium elements which can be assembled manually.
The fact of creating a small structure independent of the envelope allows design a infinity of medium elements to create an envelope to the taste of each occupant.
The flexibility of the system and the use of medium elements also allow to answer a people need to build their own homes.
Build themselves To do this I designed a simple system of medium elements which can be assembled by bolting like a building game, without heavy equipment or labor specialized and by four to six people, allowing flexibility of the structure, the envelope and partitioning.
The structure is composed of two units, a tubular column and a beam in C which can also be half and a third of its base unit, the assembly of which gives a frame of cells that can grow in any direction.
The envelope is made up of floor and roof panels, flat walls, sculpted, molded in multiple finishes, with integrated tubing allowing drag services and with or without integrated door and window which are bolted to the structure. A
molding system conceals the bolting space. The dimension average of roof panels allows me to diversify the design of gable roofs, in an arc, on the cathedral or terrace roof.
The partitioning is composed of panels with or without door and furniture of storage at extendable head which can be moved at will since none of them are carriers.
To allow the home to evolve with the occupant, a first nucleus of cells can be installed on foundation walls with basement, then cells accessories on piles can be added or subtracted according to the needs of the occupant.

4 - Pour illustrer le concept décrit plus haut, voici une description des dessins qui ont servi à
la fabrication d'un prototype qui démontre l'une des multiples façons de développer le système hybride d'une structure indépendante de l'enveloppe du bâtiment.
La figure 1 représente une vue en isométrie de l'ensemble des éléments du système de structure et d'enveloppe pour fabriquer une cellule, soit : une poutre de métal en C ou une fraction de celle-ci 1, une colonne de métal tubulaire 2, un élément de toit terrasse isolé avec garde-corps 3, un élément de toit plat avec isolant intégré 4, un élément de toit en arc de cercle avec isolant 5, un élément de toit en pente avec isolant 6, un élément de mur extérieur avec isolant intégré 7, un élément de mur extérieur avec isolant et fenêtre intégrés 8, un élément de mur extérieur avec isolant et porte intégrés 9, un élément de plancher avec ou sans isolant 10, un élément de marquise 11, un élément de balcon ou galerie 12.
La figure 2 représente une vue en isométrie des éléments nécessaires au cloisonnement intérieur soit des meubles et des panneaux à tête extensible comme des éléments de cloison-rangement 13, des éléments de cloison avec ou sans porte 14, des éléments en fraction de module 15.
La figure 3 représente l'assemblage des éléments de structure du système qui a servi de prototype pour les études. Ces deux éléments de structure soit une colonne 2 et une poutre en C 1 sont joints entre eux mécanique par boulonnage, les extrémités des membrures étant déjà
usinées pour recevoir les boulons.

La figure 4 représente l'assemblage des éléments de panneaux d'enveloppe qui ont servi de prototype pour les études. Ces éléments d'enveloppe, soit des panneaux de plancher 10 et de toit 3,4,6, des panneaux de mur 7,8,9 plats, sculptés ou moulés aux finis multiples avec ou sans porte et fenêtre intégrées, viennent se boulonner aux éléments de structure. L'extrémité
des panneaux est usinée pour recevoir les boulons.
Tous ces panneaux fixés à la structure quadrangulaire servent de contreventement à cette dernière et viennent compléter la structure 4 - To illustrate the concept described above, here is a description of the drawings that were used to making a prototype that demonstrates one of the many ways to develop the system hybrid of a structure independent of the building envelope.
FIG. 1 represents an isometric view of all the elements of the system of structure and envelope to make a cell, either: a beam of metal in C or one fraction thereof 1, a tubular metal column 2, a roof element insulated terrace with railing 3, a flat roof element with integrated insulation 4, a arched roof circle with insulation 5, a sloping roof element with insulation 6, an element of exterior wall with integrated insulation 7, an external wall element with insulation and window integrated 8, one exterior wall element with integrated insulator and door 9, an element of floor with or without insulation 10, a canopy element 11, a balcony or gallery element 12.
FIG. 2 represents an isometric view of the elements necessary for partitioning interior either furniture and extendable head panels like partition elements-storage 13, partition elements with or without door 14, elements in fraction of module 15.
FIG. 3 represents the assembly of the structural elements of the system which has served as prototype for studies. These two structural elements is a column 2 and a beam in C 1 are mechanically joined together by bolting, the ends of members already machined to receive the bolts.

FIG. 4 represents the assembly of the elements of envelope panels which have served as prototype for studies. These envelope elements, i.e. panels of floor 10 and 3,4,6 roof, 7,8,9 flat wall panels, carved or molded to finishes multiples with or without integrated door and window, are bolted to the elements of structure. The end panels are machined to receive the bolts.
All these panels fixed to the quadrangular structure serve as bracing this last and complete the structure

Claims

REVENDICATION

Je revendique les droits exclusifs sur: CLAIM

I claim exclusive rights to: 1 - Un système hybride de construction de maison pré-usinée comprenant : une structure composée de deux unités, une colonne tubulaire et une poutre de métal en "C"
pouvant être des fractions de module dont l'assemblage donne une structure de cellules qui peuvent se développer dans tous les sens, incluant la verticale et une enveloppe composée de panneaux de plancher et de toit isolés, de panneaux de murs isolés avec ou sans porte et fenêtre intégrées, et avec tubulure intégrées dans le panneau pour y glisser les services, le tout fixé
mécaniquement à la structure et servant de contreventement à celle-ci et un cloisonnement composé de panneaux servant à définir des murs internes de la maison, et des unités de meubles de rangement pouvant être déplacées à volonté à l'intérieur de l'enveloppe de la maison. 1 - A hybrid prefabricated house construction system comprising: a structure composed of two units, a tubular column and a metal "C" beam can be module fractions whose assembly gives a structure of cells which can be expand in all directions, including vertical and a composite envelope of panels insulated floor and roof, insulated wall panels with or without door and window integrated, and with tubing integrated in the panel to slide the services, all fixed mechanically to the structure and serving as bracing thereof and a partitioning composed of panels used to define internal walls of the house, and units of storage units that can be moved as desired inside the envelope of the House.