FR2586729A1 - Method for constructing timber framework buildings using insulating load-bearing composite panels - Google Patents

Abstract

Construction method using sandwich panels consisting of vertical posts 1 with edges cut into the shape of a half dovetail whose angle allows a longitudinal resultant as a function of its cosine during the perpendicular clamping by bolting 3 after adhesive bonding 4. The bottom of the panel is formed by a sole 7 which is assembled on a bottom rail 8-9 according to a male/female method. The top of the panel is secured by a horizontal post 12. A plate 5 reinforced by a small vertical post 6 is fixed on either side of the frame formed in this manner. A high-density insulating material 2 of the polyurethane type is injected into the panel and greatly helps take up the forces to which the panel is subjected. The panels are assembled in the corners on posts made of glued-laminated timber which have the same cut-outs as the posts 14.

Description

"Procédé de construction de bâtiments à ossature bois par panneaux composites porteurs isolants"."Method of constructing timber frame buildings using insulating load-bearing composite panels".

Cette invention concerne un procédé de construction de bâtiments à ossature bois. Elle s'étend aux panneaux étudiés pour la mise en oeuvre de ce procédé.This invention relates to a method of constructing timber frame buildings. It extends to the panels studied for the implementation of this process.

Elle concerne la maison individuelle, le bâtiment industriel de plain pied ou à étage, le bâtiment à usage agricole (ex : élevage)
La présente invention a comme buts - une réduction importante de la main d'oeuvre lors de l'édification de la
maison, afin de réduire les délais de livraison et le prix.It concerns the individual house, the industrial building on one level or on two floors, the building for agricultural use (ex: livestock)
The objects of the present invention are - a significant reduction in the workforce when building the
house, to reduce delivery times and price.

- une augmentation considérable de l'isolation thermique par l'utilisation
d'isolants performants tels que le polyuréthane, le styrofoam, polyisocya
nurate ou tout autre mousse à structure cellulaire raidisseuse
A cet effet, le procédé de construction visé par l'invention est du type dans lequel les murs sont réalisés au moyen de panneaux sandwichs composés d'une structure porteuse en bois, formant un cadre permettant l'assemblage, d'un isolant (2) injecté à haute densité (pour améliorer l'isolation et raidir l'ensemble) entre 2 parements de préférence à base de bois, comme le contreplaqué ou l'aggloméré, mais également de tous panneaux existants sur le marché et pouvant se fixer sur du bois, renforçant la structure.- a considerable increase in thermal insulation by the use
performance insulators such as polyurethane, styrofoam, polyisocya
nurate or any other foam with a stiff cell structure
To this end, the construction process targeted by the invention is of the type in which the walls are made by means of sandwich panels composed of a load-bearing wooden structure, forming a frame allowing the assembly, of an insulator (2 ) injected at high density (to improve insulation and stiffen the whole) between 2 siding, preferably based on wood, such as plywood or chipboard, but also of all existing panels on the market and which can be fixed on wood, reinforcing the structure.

A ce titre, le panneau peut être réalisé dans des tailles standards de plaques de bois, limitant le prix et le poids.As such, the panel can be made in standard sizes of wooden plates, limiting the price and weight.

La structure bois porteuse constitue le chant vertical des panneaux
Elle est constituée de poteaux de bois (1), parallélépipédiques découpés dans le sens de la longueur suivant deux plans de taille de manière à réaliser, depuis le côté le plus petit, jusqu'au centre, un évidement en forme de demiqueue d'aronde. Ces deux plans de découpe forment entre eux un angle, permettant l'emboitement rigoureux d'un deuxième poteau inversé sur le premier.The supporting wooden structure constitutes the vertical edge of the panels
It consists of wooden poles (1), parallelepipedal cut lengthwise along two size planes so as to make, from the smallest side, to the center, a recess in the form of a dovetail . These two cutting planes form an angle between them, allowing the rigorous nesting of a second inverted post on the first.

Cet angle est calculé de manière à ce qu'il permette lors d'un serrage des poteaux entre eux, par boulonnage transversal (3), en plus d'un collage,(4) une reprise des forces de serrage suivant son cosinus ; engendrant un serrage des panneaux entre eux dans leur sens longitudinal. This angle is calculated so that it allows, when the posts are clamped together, by transverse bolting (3), in addition to bonding, (4) a resumption of the clamping forces according to its cosine; generating a tightening of the panels together in their longitudinal direction.

Dans cette invention, l'assemblage n'est pas apparent et est parfaitement solidaire, ce qui possède comme avantages
A) de présenter une surface continue adaptée à des finitions par matériaux
courants classiques,
B) de ne pas permettre de fissuration du mur.In this invention, the assembly is not visible and is perfectly integral, which has the advantages
A) to present a continuous surface adapted to finishes by materials
classic currents,
B) not to allow cracking of the wall.

L'invention décrite ici même présente une originalité en ce que l'isolant utilisé comme remplissage ne l'est pas seulement en tant que isolant mais également en tant que raidisseur. Le procédé consiste, après avoir réalisé l'ensemble de menuiserie constitué des poteaux verticaux, horizontaux et des parements, à injecter dans cet ensemble un isolant spécifique à haute densité. The invention described here even has an originality in that the insulation used as filling is not only as an insulator but also as a stiffener. The process consists, after having produced the joinery assembly consisting of vertical, horizontal posts and facing, to inject into this assembly a specific high density insulation.

Les caractéristiques de la matière susceptible de remplir le panneau doivent être, outre une très haute capacité d'isolation, un pouvoir raidisseur important, afin que cette matière vienne en renfort de la structure et participie de la résistance générale en reprennant une partie des forces subies par le panneau et permettant ainsi d'alléger la structure. The characteristics of the material capable of filling the panel must be, in addition to a very high insulation capacity, a significant stiffening power, so that this material comes to reinforce the structure and participates in the general resistance by taking up part of the forces undergone by the panel and thus allowing to lighten the structure.

En cela, cette invention présente un caractère interessant car généralement dans les système d'ossature bois en panneaux porteurs, seuls, les panneaux reprennent les forces verticales dûes au toit et les forces horizontales dûes au vent, la matière de remplissage ne jouant que le rôle d'isolant.In this, this invention has an interesting character because generally in the wooden frame system in load-bearing panels, only the panels take up the vertical forces due to the roof and the horizontal forces due to the wind, the filling material playing only the role. insulation.

Il était possible d'envisager l'isolant sous forme de plaques rigides collées ou clouées à l'intérieur du panneau au lieu de l'injecter. It was possible to envisage the insulation in the form of rigid plates glued or nailed inside the panel instead of injecting it.

Or, une collaboration rigoureuse entre les divers composants du panneau pour une reprise efficace des forces ne peut se faire que si la matière de remplissage rigide assure une homogénéité parfaite de toutes les parties dupanneau.However, a rigorous collaboration between the various components of the panel for an effective recovery of forces can only be done if the rigid filling material ensures perfect homogeneity of all parts of the panel.

Toute solution de continuité entre les poteaux et l'isolant imposerait une flexion ou un flambement des poteaux horizontaux ou verticaux avant qu'une reprise des charges par l'ensemble se produise, et imposerait à certains éléments de la structure un travail inutile pouvant les déteriorer. Any solution of continuity between the posts and the insulation would impose a bending or buckling of the horizontal or vertical posts before a resumption of the loads by the whole occurs, and would impose on certain elements of the structure an useless work which could deteriorate them. .

L'injection sous haute pression apparaît donc comme la solution la plus parfaite dans le cas de réalisation de la présente invention. Elle l'est d'autant plus que le fait d'injecter à haute densité une matière à l'état mousseuse améliore les capacités isolantes de cette matière et en outre assure entre cette matière isolante elle même et les poteaux un collage intime en tous points. L'intérêt de ce collage est d'engendrer dans le plan séparant les deux composants des forces statiques empêchant le glissement des deux matériaux l'un sur l'autre diminuant donc la possiblité de flexion et contribuant à la rigidité de l'ensemble suivant le principe du lamellage collage. Un autre intérêt de l'injection réside dans le fait que celle-ci oblige l'isolant à remplir le moindre interstice et donc à supprimer les ponts thermiques.Cette caractéristique thermique vient s'ajouter à celle de l'assemblage engendrée par la découpe des poteaux en demi queue d'aronde dont la forme après collage constitue une excellente solution aux ponts thermiques. High pressure injection therefore appears to be the most perfect solution in the case of carrying out the present invention. It is all the more so since the fact of injecting a high density foaming material improves the insulating capacities of this material and furthermore ensures between this insulating material itself and the posts an intimate bonding at all points. . The advantage of this bonding is to generate in the plane separating the two components static forces preventing the sliding of the two materials one on the other therefore reducing the possibility of bending and contributing to the rigidity of the assembly according to the principle of laminating bonding. Another advantage of the injection lies in the fact that it forces the insulation to fill the smallest gap and therefore to remove the thermal bridges. This thermal characteristic is added to that of the assembly generated by the cutting of the posts in half dovetail whose shape after gluing constitutes an excellent solution to thermal bridges.

D'autre part, la structure du panneau comporte 3 autres pièces de bois. On the other hand, the structure of the panel includes 3 other pieces of wood.

1) Un renfort vertical (6) qui est le déchet de coupe du poteau vertical de
chant, cet élément apporte une rigidité supplémentaire au centre du panneau.1) A vertical reinforcement (6) which is the cutting waste from the vertical post of
edge, this element brings additional rigidity to the center of the panel.

2) Un poteau horizontal (12) parallélépipèdique fermant le haut du panneau
et raidissant celui-ci dans le sens longitudinal. C'est sur ce poteau que
vient s'appuyer la lisse haute (13) qui transmet aux panneaux les efforts
engendrés par les fermes.2) A horizontal pole (12) parallelepiped closing the top of the panel
and stiffening it in the longitudinal direction. It is on this post that
comes to rest on the high beam (13) which transmits the forces to the panels
generated by farms.

3) Une semelle en U inversé (7) fermant le bas du panneau qui, tout en le
raidissant longitudinalement, sert à le fixer sur la fondation par che
vauchement sur une lisse basse de forme inverse suivant le principe mâle
femelle.3) An inverted U-shaped sole (7) closing the bottom of the panel which, while
stiffening longitudinally, used to fix it on the foundation by che
buckling on a bottom rail of reverse shape according to the male principle
female.

La présente invention comprend les panneaux sus décrits et s'étend également à leur mise en application dans une construction. Pour ce faire, deux éléments permettent une utilisation optimale. Il s'agit de la lisse basse et des poteaux d'angle. The present invention comprises the above-described panels and also extends to their application in a construction. To do this, two elements allow optimal use. These are the base rail and the corner posts.

La lisse basse (8-9) est consituée de deux poteaux en forme de parallélépipède de deux tailles différentes, le poteau supérieur étant plus petit que le poteau inférieur. la taille du poteau supérieur de la lisse est calculé de manière à ce qu'il pénètre très exactement dans la semelle en forme de U inversé formant le bas des panneaux. L'assemblage pouvant être réalisé par collage et clouage. la taille du poteau inferieur de la lisse correspond à la largeur du panneau pour que celui-ci puisse s' appuyer-dessus.  The base rail (8-9) is made up of two parallelepiped-shaped posts of two different sizes, the upper post being smaller than the lower post. the size of the top post of the boom is calculated so that it penetrates very exactly into the inverted U-shaped sole forming the bottom of the panels. The assembly can be carried out by gluing and nailing. the size of the lower pole of the rail corresponds to the width of the panel so that it can lean on it.

La lisse basse elle-même s'appuyant sur la fondation par l'intermédiaire de feutre bitumineux (11) et de joints de Compriband (10) assurant l'étanchéité. The base rail itself rests on the foundation by means of bituminous felt (11) and Compriband seals (10) ensuring sealing.

Sa fixation se fait au moyen de tiges filetées, soit noyées dans le béton soit prises par chevilles chimiques (fig.3), ou similaires.It is fixed by means of threaded rods, either embedded in the concrete or taken by chemical anchors (fig. 3), or the like.

En variante, le poteau supérieur de la lisse basse (8) ainsi que la découpe de la semelle (7) des panneaux peuvent prendre toutes les formes permettant un emboitement vertical : en triangle, en demi-cercle etc... As a variant, the upper post of the bottom rail (8) as well as the cutting of the sole (7) of the panels can take any form allowing vertical interlocking: in a triangle, in a semicircle, etc.

De même on peut envisager l'inversion du procédé mâle-femelle. De ce cas, la lisse basse est faite d'un seul poteau et est évidée suivant l'une des formes sus décrites. La semelle du panneau est alors de forme inverse complémentaire et s'emboîte dans la lisse basse.Similarly, it is possible to envisage the inversion of the male-female process. In this case, the bottom rail is made of a single post and is hollowed out according to one of the forms described above. The sole of the panel is then of complementary reverse shape and fits into the bottom rail.

Le poteau d'angle (14) est un poteau de bois dont deux faces sont découpées suivant la demi-queue d'aronde reprenart la forme des chants des panneaux, permettant ainsi un assemblage efficace dans les angles. L'assemblage est renforcé par un collage et un Tirefonds. La position des découpes sur le poteau dépend de l'angle formé par les murs. Le poteau peut être carré pour des murs se coupant à 90 mais peut également prendre d'autres formes et permettre des angles aigus ou obtus. Dans le cas de constructions groupées les poteaux d'angle peuvent être évidés sur trois ou quatre faces suivant la mêmedécoupe afin de permettre l'articulation de plusieurs corps de bâtiment.The corner post (14) is a wooden post, two sides of which are cut along the half-dovetail, taking up the shape of the edges of the panels, thus allowing efficient assembly in the corners. The assembly is reinforced by a collage and a Tirefonds. The position of the cutouts on the post depends on the angle formed by the walls. The post can be square for walls intersecting at 90 but can also take other forms and allow acute or obtuse angles. In the case of grouped constructions, the corner posts can be hollowed out on three or four sides following the same cut to allow the articulation of several building bodies.

Ce poteau d'angle est réalisé en bois et de préférence selon le procédé lamellé collé, ce qui lui confère une résistance supérieure et évite le travail du bois, mais il peut être réalisé d'une seule pièce de bois ou de tout autre matière possédant les qualités de solidité et d'isolation du bois. This corner post is made of wood and preferably according to the glued laminated process, which gives it superior strength and avoids working with wood, but it can be made from a single piece of wood or any other material having the solidity and insulation qualities of the wood.

Cette invention n'est pas limitée aux termes de la description précédente mais en comprend toutes les variantes.  This invention is not limited to the terms of the preceding description but includes all variants thereof.

Claims (5)

REVEN!DICATIONSREVEN! DICATIONS 1) Système de construction de bâtiments à ossature bois par panneaux porteurs composites intégrant leur ossature, l'isolant, leurs fixations inter panneaux et: leur fixation au sol, et par les poteaux d'angles et lisses basses afférents, caractérisé en ce que les panneaux s'assemblent entre eux grâce à une découpe des poteaux de chant selon une forme de demi-queue d'aronde dont l'angle fermé est tel qu'il permet au serrage transversal une reprise des forces de serrage longitudinalement selon son cosinus. 1) System for the construction of wood-frame buildings by composite load-bearing panels integrating their framework, the insulation, their inter-panel fastenings and: their fixing to the ground, and by the posts of angles and smooth bottom beams, characterized in that the panels are assembled together by cutting the edge posts in the form of a half-dovetail whose closed angle is such that it allows transverse tightening to resume tightening forces longitudinally according to its cosine. 2) Système de construction selon la revendication 7 caractérisé en ce cue les panneaux s'assemblent au sol par un procédé mâle-femelle comprenant une semelle de panneaux évidée suivant diverses formes s' en- boItant sur une lisse basse de forme inverse et complémentaire de celle de la semelle des panneaux. 2) Construction system according to claim 7 characterized in that the panels are assembled on the ground by a male-female process comprising a panel sole hollowed out according to various forms s' boxing on a low smooth of opposite shape and complementary to that of the sole of the panels. 3) Système de construction selon la revendication 1 caractérisé en ce que les panneaux s'assemblent au sol par un procédé mâle-femelle comprenant une lisse basse évidée suivant diverses formes dans laquelle s'emboîte la semelle des panneaux de forme inversée et complémentaire à celle de la lisse basse. 3) Construction system according to claim 1 characterized in that the panels are assembled on the ground by a male-female process comprising a low beam hollowed out according to various forms in which fits the sole of the panels of inverted shape and complementary to that of the bottom rail. a) Système de construction selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'isolant est injecté dans les panneaux de telle manière, de telle épaisseur et à telle -densité qu'il puisse non seulement servir de raidisseur en rendant l'ensemble homogène, mais qu'il participe à la reprise de tous les efforts verticaux ou longitudinnux.  a) Construction system according to claim 1 characterized in that the insulation is injected into the panels in such a way, of such thickness and at such -density that it can not only serve as a stiffener by making the whole homogeneous, but that it participates in the resumption of all vertical or longitudinal efforts. 5) Système de construction selon la revendication 1 caractérisé en ce que les angles du bâtiment sont formés de poteaux en bois lamelléscollés ou de toute autre matière possédant au moins les mêmes caractéristiques, de forme correspondante à l'ouverture de l'angle formé par les deux murs et dont deux des côtés sont évidés de telle manière que les poteaux de chant des panneaux puissent s'emboîter dedans de la même façon que deux panneaux entre eux. 5) Construction system according to claim 1 characterized in that the corners of the building are formed of laminated wooden poles or any other material having at least the same characteristics, of shape corresponding to the opening of the angle formed by the two walls and two of the sides of which are hollowed out in such a way that the edge posts of the panels can fit together in the same way as two panels between them. 6) Système de construction selon la revenåication 1 caractérisé en ce que les poteaux d'angle puissent posséder plus de deux évidements de chants verticaux selon les revendications 1 et 5 , de manière à ce qu'ils puissent servir de moyens de liaison de plusieurs bâtiments dans le cas de constructions oroupées.  6) Construction system according to revenåication 1 characterized in that the corner posts can have more than two recesses of vertical edges according to claims 1 and 5, so that they can serve as connecting means of several buildings in the case of upset constructions.