Charpente de construction préfabriquée pour la construction de bâtiments La présente invention se rapporte à une charpente de construction préfabriquée agencée de manière à fournir des panneaux destinés à être assemblés ,pour constituer les éléments qui composent un bâtiment complet, les quels éléments comprennent les murs, les planchers, les poutres, les piliers et le toit.
Selon :l'invention, la charpente est caractérisée en ce qu'elle comprend plusieurs éléments de ferme intercon nectés entre eux, chaque élément de ferme étant constitué par deux membrures espacées l'une de l'autre pourvues de nervures s'étendant :longitudinalement et épar une plu ralité d'éléments unitaires obliques positionnés entre et en contact de support avec lesdites nervures, une série d'éléments entretoisés reliant les fermes et fixes aux membrures respectives de celles-ci pour les interconnec ter.
Cette charpente peut être adaptée pour être utilisée dans la construction de planchers élastiques comprenant plusieurs panneaux de plancher utilisant plusieurs élé ments de fermes connectés verticalement et horizontale ment, plusieurs diagonales formées à partir d'une tige continue placée entre les nervures, les diagonales étant libres de glisser par rapport aux nervures sous les char ges appliquées.
Cette charpente peut être également adaptée pour constituer des parois de support de charge, des panneaux de plancher rigide, et dans ces cas elle comprend deux panneaux extérieurs espacés par plusieurs éléments d'entretoises intermédiaires fixés solidairement et ayant sensiblement la même longueur que les panneaux exté rieurs, chacun de ces panneaux comportant une sous- forme réticulée revêtue par une couche continue de matériaux de construction à base de ciment,
cette cou che étant calée à la sous-forme par des exsudations du matériau de revêtement qui se sont formées à .travers les ouvertures dans la sous-forme; ces panneaux composés peuvent supporter des efforts .de compression et de trac tion sensiblement plus importants que ceux que peuvent supporter les éléments d'entretoises. Les sous-.formes réticulées utilisées sont des feuilles métalliques expan sées ou des feuilles de métal déployées.
Lorsque la charpente est utilisée sous forme de pan neaux de toit, .les membrures inférieures sont :pourvues à leurs extrémités de trous correspondants à une série de trous pratiqués dans des goussets ayant une semelle d'appui, ces goussets étant prévus pour fournir un assem blage entre deux fermes successives longitudinalement suivant l'angle d'inclinaison du toit.
La charpente, objet de l'invention, peut également être utilisée sous la forme d'une structure ou ossature d'éléments de construction et dans ce cas elle est essen tiellement constituée par une série de fermes combinées en un :panneau, les membrures étant reliées horizontale ment et verticalement par des fils de faible diamètre et des sections de tôles. La ,structure résultante, sous cet aspect, présente une résistance comparable à celle d'une charpente en bois, en béton armé ou en maçonnerie.
Elle peut être également utilisée avec une disposition structu rale de :piliers et de poutres en béton armé ou en acier. En dehors de sa résistance, les caractéristiques les plus importantes de la charpente sont son poids léger et sa facilité d'installation qui permettent d'obtenir une char pente de bâtiment dans une fraction du temps exigé par des moyens classiques; il en résulte une économie de temps et une réduction des charges appliquées aux fon dations ou aux structures de charpente.
Lorsqu'on utilise cette structure dans une construc- tion en béton armé, elle devient le ( < coffrage pour le béton, en éliminant ainsi la plus grande partie de l'aspect le plus coûteux du bétonnage, à savoir .la construction des coffrages. Lorsque des sections de la structure sont remplies de béton, il en résulte des sections en béton armé ;
dans une utilisation en tant que parois pleines, du béton léger est coulé entre les panneaux extérieurs et on peut acquérir ainsi les avantages dus à l'isolation et à l'étanchéité offerte par ce matériau, tout en fournissant une résistance à la flexion, à la compression et de sup port plus importante que dans :le cas d'une maçonnerie pleine. En outre, le temps exigé -pour exécuter ce type de construction n'est qu'une fraction de celui exigé pour ériger une section équivalente du mur en maçonnerie.
Cette structure de charpente peut permettre aux con duites ou aux canalisation électriques d'être convenable ment établies à L'intérieur, ; des placages ou revêtements de différents types peuvent être appliqués à la char pente en réalisant en fait un ;panneau en sandwich. Des changements ou des modifications de dimensions peu vent être réalisés aisément et rapidement dans le travail, en ajoutant simplement des sections aux panneaux ou en retirant du panneau certaines sections.
Le dessin annexé illustre, à titre d'exemple, des for mes d'exécution préférées de la charpente, objet de l'invention.
La fig. 1 est une vue fragmentaire agrandie d'une forme d'exécution de la charpente.
La fig. 2 est une vue en perspective d'un panneau agencé avec la charpente et comprenant un revêtement en feuille métallique destiné à être recouvert d'une cou che de béton.
Les fig. 3-6 sont des vues détaillées d'éléments de la structure d'un .panneau de plancher.
La fig. 7 représente une structure pour relier une assise en briques à la charpente.
La fig. 8 est une vue détaillée d'une forme d'exécu tion d'une membrure supérieure de ferme.
La fig. 9 est une vue détaillée d'un mode d'agence ment d'un élément oblique et d'éléments entretoisés sur une membrure.
La fig. 10 est un autre mode d'agencement similaire à celui de la fig. 9, mais avec une tige de renfort dans la nervure.
La fig. 11 représente une autre forme d'exécution d'une membrure au moyen de deux cornières.
La fig. 12 représente une autre forme d'exécution d'une nervure renforcée réalisée dans une tôle rigide. La fig. 13 représente un poteau de bois fixé sur une membrure de la charpente.
La fig. 14 représente deux extrémités de fermes se faisant suite longitudinalement, prenant appui sur une poutre en béton.
La fig. 15 représente une extrémité de ferme prenant appui sur un poteau constitué par des fermes en cais son à éléments obliques oroisillonnés.
La fig. 16 est une vue de la charpente agencée sous la forme d'une ferme supportant une toiture inclinée. La fig. 17 est une vue en coupe prise sur la ligne 17-17 de la fig. 16.
La fig. 18 est une vue en perspective d'un gousset à semelle utilisé pour supporter, sous une inclinaison désirée les fermes d'une toiture, La fig. 19 est une vue en coupe d'un plancher élas tique dans lequel sont employées des fermes dont les élé ments obliques ne sont pas fixés solidairement aux membrures.
La fig. 20 est une vue en coupe sur la ligne 20-20 de la fig. 19.
Les fig. 21 et 21B sont des vues en coupe d'une sec tion de mur plein en béton, illustrant l'utilisation de pan neaux sur une face. La fig. 21A est une vue détaillée d'un élément de plaque utilisé pour fixer les poteaux en bois.
La fig. 22 est une vue en coupe sur la ligne 22-22 de la fig. 3, comportant un chambranle de porte associé. La fig. 23 est une vue en coupe à travers une paroi et un plancher ou une terrasse de bâtiment.
La fig. 24 représente un agencement insonore d'un panneau horizontal ou vertical, utilisant sur l'une ou l'autre surface un fini du type plâtre ou maçonnerie.
La fig. 25 est une vue en coupe sur la ligne 25-25 de la fig. 24.
La fig. 26 est semblable à la fig. 24 et représente des poteaux pouvant être cloués et des clous isolés.
La fig. 27 est une vue en perspective d'un panneau en béton ou en maçonnerie en position horizontale.
La fig. 28 est une vue en coupe sur la ligne 28-28 de la fig. 21.
La fig. 29 est semblable à la fig. 27 et représente l'utilisation d'une latte métallique pour supporter une surface en maçonnerie et une surface cimentée.
La fig. 30 est une vue en coupe prise sur la ligne 30-30 de la fi-. 29.
Dans la fig. 1 est représentée une vue en perspec tive fragmentaire et agrandie d'un panneau de toit ou de plancher P, comprenant plusieurs fermes T, connectées verticalement et horizontalement, ayant des éléments de membrures inférieurs 1 et des éléments de membrures supérieurs 2 comprenant plusieurs nervures métalliques 3 auxquelles sont fixés, par exemple par soudure, des élé ments obliques ou diagonaux 4 et des éléments connec teurs 5.
Les éléments :de nervures 3 peuvent être conve nablement du même type général que les parties .de ner vures de profilé métallique classique, ayant une partie longitudinale 6 à section transversale semi-circulaire, reliée par des ailes 7 faisant projection vers l'extérieur auxquels sont fixés des éléments de liaison formant pont 8 et une surface de revêtement 9.
On observera que les connecteurs 5 ont une forme généralement rectangulaire, et ont des tiges 10 fixées, par exemple par soudure, aux faces opposées 11 et 11', les tiges étant fixées de manière à reposer dans les gorges 6 des nervures. Les diagonales 4 se terminent dans des parties d'extrémité parallèles, relativement courtes 12 et 12', des parties 12 étant adaptées pour se placer dans les gorges 6 des nervures en butant sur les extrémités 13 d'une des tiges 10 placées dans une gorge 6 d'une mem brane inférieure 2, des parties 12' des diagonales butant sur les extrémités adjacentes des diagonales intermédiai res complémentaires.
En plus des liaisons formant pont 8 comprenant des tiges métalliques dont les extrémités 8' sont fixées sur le dessus des ailes 7, on prévoit des tiges de renforcement 14 adpatées pour s'étendre transversa lement par rapport au panneau et sur toute sa largeur. Comme on l'a représenté, ces tiges sont soudées aux ailes 7 et 7' des membrures.
Les fermes ci-dessus décrites, combinées en un panneau ou en une section d'un mur, d'un plancher ou d'un toit, peuvent être utilisées pour fabriquer des élé ments ou composants de bâtiment de poids léger et de résistance élevée. Ces composants -de bâtiment peuvent comprendre les parties essentielles ou les charpentes décrites auxquelles sont appliqués des revêtements de divers matériaux, comprenant des matériaux à base de ciment léger ou des matières plastiques, liés aux parties essentielles pour fournir un panneau unitaire en sand wich, ayant n'importe quelle envergure et n'importe quelle largeur choisie,
ou bien les parties essentielles peu vent être complètement encastrées dans :une masse de matériau convenable. On doit noter que la construction de panneaux du type en sandwich, diffère sous beaucoup d'aspects des constructions en sandwich classiques ou connues. La construction en sandwich classique est une structure à couches multiples de revêtement liés solidai rement à une partie essentielle, ayant :une résistance relativement faible et une épaisseur comparativement grande et, dans de telles constructions, la partie princi pale de la charge est portée :par les revêtements ou peaux, la partie essentielle servant principalement de moyen de liaison et de partie rigide pour le matériau de revêtement.
La partie essentielle ou la charpente de poids léger et de résistance élevée porte la majeure partie de la charge associée aux matières plastiques ou à base de ciment de résistance relativement faible, dans les revête ments ou peaux.
Comme on l'a indiqué précédemment, les divers composants tels que les panneaux, les poutres, les piliers, les toits et analogues qui sont connectés ou intégrés dans une structure de bâtiment assemblés mettent en oeuvre, sous forme d'élément structural principal, une ferme pontée, ouverte, à résistance élevée et à faible poids, comprenant une charpente à laquelle les revêtements de surface peuvent être liés, cloués ou fixés autrement est, si on le désire, la partie essentielle ainsi construite peut sup porter les liaisons d'un composant particulier.
Dans la fig. 2, on a représenté un panneau de plan cher, de mur ou de toit, ayant un revêtement superficiel en feuille métallique 16 pour appliquer du béton, du plâtre, de la maçonnerie, ou autre matériau. La cons truction représentée est la même que celle de la fig. 1, sauf que, dans cette figure, la surface de revêtement 9 est un métal ondulé. En relation avec l'agencement de panneau représenté dans la fig. 2, on appréciera que le fond du panneau peut être formé d'un revêtement super ficiel de latte métallique ou analogue pour appliquer du plâtre ou tout autre matériau de revêtement.
Dans le cas où l'on applique à la charpente ou à la partie essen tielle un matériau pouvant être cloué, par exemple un panneau de plâtre, du contreplaqué, des sections de piè ces de bois, une paroi de mur ou un revêtement de plan cher, au lieu d'un matériau à base de ciment de poids léger ou une matière plastique, lié à la partie essentielle, on incorpore dans 'la charpente de base des poteaux en bois.
Dans la fig. 3, la diagonale 4' est sensiblement la même que les diagonales 4 des fig. 1 et 2, mais en dif fère du fait qu'elle comprend une partie décalée 17 ; de ce fait, deux diagonales 4' peuvent être placées dans les membrures supérieure et inférieure d'un élément de ferme, en recouvrement pour donner une résistance sup plémentaire à la compression.
La fig. 4 est une vue en perspective d'un panneau connecteur 18 ayant des bras 19 disposés à 90ç et des parties dépendantes 20 se terminant dans des parties d'extrémité relativement courtes 21, à angle driut par rappomt aux parties 20.
Ce connecteur est conçu pour être utilisé comme coin d'un mur de bâtiment pour fixer ensemble des unités adjacentes. La fig. 5 est une vue en perspective du connecteur de cisaillement<B>5</B> employé avec les agencements de panneaux représentés dans les fig. 1 et 2 et :la fig. 6 est une vue en perspective d'un connecteur pour maintenir des panneaux adjacents alignés et connectés.
Ce connecteur comprend une par- tic centrale 22 ayant des parties dépendantes 23 se ter- minant dans des parties d'extrémités coplanaires 23 se terminant dans des parties d'extrémités coplanaires 24.
Dans la fig. 7, on a représenté un panneau connec teur 25 pour relier une assise en briques à une structure de charpente, comprenant des éléments de fermes agencés à angle droit, une membrure commune 26 entre les membrures 27 et 28, et ayant des diagonales 29 sous forme d'une longueur continue .de tige métallique.
Au lieu d'utiliser des diagonales séparées 4 et 4' on peut utiliser une longueur continue d'une tige métallique ayant la même configuration que les diagonales combi nées des .panneaux représentés dans les fig. 1 et 2.
Dans les fig. 8-9, on a représenté des agencements différents d'éléments de membrure supérieure et de dia gonales associées. Dans la fig. 8, un élément 30 de mem brure supérieure comprend une nervure longitudinale modifiée 3' ayant un canal de forme rectangulaire 31 entre des éléments d'ailes solidaires 7', et une diagonale 32 ayant une partie placée dans le canal et fixée à celui- ci, par exemple par soudure.
On fournit une résistance supplémentaire par les tiges métalliques 33 fixées à la membrure dans les parties angulaires formées entre les faces verticales de la nervure et les ailes. La fig. 9 est une vue détaillée d'un type minimum de construction dans lequel les diagonales 32 sont soudées à une nervure en feuille métallique 34. La fig. 10 représente un agence ment semblable à celui de la fig. 9, avec une tige rectili- gne supplémentaire 35 pour renforcer la résistance.
La fig. <B>Il</B> représente l'utilisation de deux éléments angulai res 36 au lieu de la nervure en feuille métallique 34 des fig. 9 et 10. La fig. 12 est une vue détaillée d'une feuille solide de matériau 37 ayant des nervures solidaires 38 qui peuvent être utilisées de la même manière que les éléments en feuille métallique 34 des fig. 9 et 10.
La fig. 13 est une vue détaillée représentant un poteau ou chevron de bois 39 monté sur une .section pour fournir une surface pouvant être clouée.
Dans la fig. 14, la charpente 40 objet de ,l'invention, est représentée sous la forme .d'une armature pour le béton 41, ayant des panneaux horizontaux P de support de base ; l'utilisation des panneaux verticaux P' est indi quée dans la fig. 15 dans laquelle on utilise des doubles diagonales 4' du type représenté dans la fig. 3, les pan neaux verticaux supportant des panneaux horizontaux P, illustrant la capacité de support au sommet de la section représentée dans la fig. 8.
Dans les fig. 16-18 on a représenté une section de panneaux utilisée pour supporter un toit incliné. Dans cet agencement, chaque section de panneaux P comprend deux fermes ayant des diagonales 32 sous forme d'une longueur continue d'un fil ou d'une tige 32' de forme sinusoïdale, soudé à ses points de contact avec les ner vures en feuille métallique 34, les membrures supérieure et inférieure des fermes ayant des chevrons en bois 39' fixés à ces tiges pour fournir des surfaces pouvant être clouées afin de fixer aux sections de panneaux le maté riau constituant la toiture et le matériau de revêtement intérieur.
Comme on le voit dans les fig. 16 et 17, les sections de panneaux sont fixées à une console 42, mon tée au sommet d'un pilier 43 au moyen de boulons d'ancrage 44 encastrés .dans le béton 45 ou autre maté riau à .partir duquel le pilier est formé. La console com prend une semelle rectangulaire 46, un gousset central 47 perpendiculaire à la semelle (fig. 18), le gousset ayant une série de trous 48 dont -les centres se trouvent sur un arc dont le centre est au centre d'un .trou 49.
Lors de :l'érection .de la section de .panneau à utiliser pour supporter une toiture, la console 42 est glacée au sommet du pilier en béton 43, -les parties d'extrémité file tées des boulons 44 s'étendant à travers des ,trous 46' de la semelle 46, la console étant scellée au pilier en ser rant les écrous 44'.
Lorsque -la console est fixée, la sec tion de panneau P est ajustée sur le gousset 47 de manière à amener ,les trous des éléments angulaires 50, portés par les membrures inférieures, à se superposer au trou 49 pour recevoir un boulon 51 ; de ce fait, la sec tion de panneau est initialement adaptée pour un mou vement de pivotement limité.
L'inclinaison désirée du toit ayant été déterminée, la section de :panneau est pivo tée dans le sens inverse des aiguilles d'une montre, comme on peut le voir dans la fi-. 16, jusqu'à ce que l'angle d'inclinaison des membrures inférieures des fer mes soit le même que celui choisi pour l'inclinaison de la toiture, la section de panneau est maintenue dans cette position en insérant un boulon 51' à travers les trous des deux éléments angulaires 50' correspondant à un des trous 48 du gousset 27.
Les boulons sont maintenus en position en serrant les écrous 52 sur les parties filetées 51' des boulons 51. Pour supporter ,la section de toit en position élevée fixe sous des conditions de charge déter- minées, -les extrémités d'arêtes des membrures.
sont construites et agencées pour être supportées par un pilier 53 qui peut être coulé en béton, en .utilisant comme armature, si on le désire, une charpente selon l'inven tion.
Un des emplois importants de la charpente objet de l'invention est la fabrication de planchers élastiques, par exemple un plancher pour une salle de bal, un gymnase ou une salle de récréation.
Dans les installations de cette nature, les diagonales de fermes se déplacent dans les gorges des nervures de membrure lorsque des char ges concentrées sont appliquées, en fournissant ainsi le fléchissement nécessaire pour créer ce que l'on peut appeler un plancher flottant . Des traverses en bois sont utilisées avec les membrures supérieures, sur les- quelles le plancher en bois est cloué.
Dans la fig. 19, on a représenté une vue en élévation d'une construction de plancher élastique dans laquelle les diagonales 32 sont libres de glisser dans -les limites des gorges des nervures supérieure et inférieure 54 et 55, respectivement.
Des traverses de bois 56 sont fixées à la corde supérieure pour fournir une surface à laquelle le plancher 57 peut être cloué. Comme on l'a représenté dans la fig. 20, la membrure métallique inférieure peut être encastrée dans une fondation en béton 58.
Dans la fig. 21, on a représenté une vue en coupe d'une section de paroi pleine en béton, illustrant l'utilisa- tion de panneaux .sur une face. Dans cet exemple de réalisation des poteaux de bois 56, 56', fixés aux mem brures 59 et 60 de la ferme, sont maintenus en position au moyen de plaques métalliques 61, adaptées pour être fixées par des clous 62. On emploie des doubles diago nales 63 connectées par des éléments 64 du type repré senté dans la fig. 6.
Une surface de panneau en plâtre 65 ou analogue peut être clouée aux poteaux 56, 56' et un agencement de panneaux en maçonnerie ou en béton 66 est appliqué sur la face opposée de la section de parois. Dans la fig. 21A, la plaque métallique 61 comporte une ouverture 67 pour le passage de clous 62 et une fente 68 pour lui permettre d'être placée sur un élément de liaison 8 avant de couler la section de paroi.
Dans la fig. 21B, on représente une modification de la section de paroi de la fig. 21, où l'on utilise des dia gonales uniques 69 et où le matériau de revêtement 65 et le panneau 66 sont appliqués à du béton.
Dans les fig. 22 et 23, on a représenté une vue en coupe à travers un mur, un plancher et une terrasse de bâtiment et une vue en section à travers le mur de bâti ment représentant une charpente de porte associée. Dans la fig. 22, la section de plancher 70 peut être sem blable à la construction représentée dans les fig. 1 et 2 et est supportée sur des panneaux verticaux P' du type représenté dans les fig. 14 et 15, ces panneaux étant supportés sur des fondations 71.
La paroi extérieure du bâtiment peut être revêtue de briques 72, des assises du revêtement étant reliées à la charpente au moyen de con necteurs du type représenté dans la fig. 7. On compren dra que la paroi intérieure du bâtiment puisse être pour vue de matériau de revêtement désiré, adapté pour être cloué ou fixé autrement au panneau et que la section de plancher ou de toit 70 peut être pourvue d'un plafond. Un panneau de porte 73 peut être fixé à la section de parois par n'importe quel moyen, par exemple, en pro longeant les parties tournées vers l'intérieur 74 et en les clouant aux poteaux.
Dans les fig. 24 et 25, on représente un agencement insonore pour un panneau horizontal ou vertical, employant un fini en plâtre ou en maçonnerie 65, sur l'une ou l'autre face. Dans cet exemple de réalisation, les membrures sont recouvertes d'un matériau d'isolation convenable 75, sous forme de lattes fibreuses ou analo gues, et les parties des diagonales 32, qui sont normale ment en contact métal sur métal avec les membrures, sont enfermées dans un élément de manchon 76 en caoutchouc ou autre matière élastomère.
Les manchons sont maintenus en position sur .les diagonales au moyen de membrures 77. Dans la fig. 26, on a représenté un panneau horizontal ou vertical ayant une surface en plâ tre ou en maçonnerie 65 sur chaque face et employant des poteaux cloués 56 pourvus d'un joint en caoutchouc 78, adapté pour reposer sur la nervure 34 d'une des membrures. Les clous 62' utilisés pour maintenir la pla que 61 en position sont isolés des poteaux et de la pla que métallique 61 au moyen .de rondelles 79.
Dans les fig. 27 et 29, on a représenté des construc tions de panneaux modifiées dans lesquelles la partie essentielle de renforcement 80 est formée d'un métal ondulé de faible épaisseur sur lequel sont fixés des fils transversaux et des tiges transversales 81.
Un matériau 82 à base de ciment peut être appliqué aux bords supé rieurs et aux surfaces de la partie essentielle. L'agence ment de .panneau représenté dans la fi-. 29 est sembla ble à celui représenté dans .la fig. 30, mais en diffère en ce qu'un revêtement superficiel de latte métallique 83 est prévu pour appliquer du béton, du plâtre, de la maçon nerie ou autre matériau. Dans ces deux constructions modifiées, on prévoit que les panneaux doivent être pré fabriqués à l'usine plutôt que sur l'emplacement de tra vail.
Les panneaux du type décrit ci-dessus peuvent être utilisés avec les sections de parois solides en béton, repré sentées dans les fig. 21 et 21a.