FR3011863A1 - Dispositif prefabrique de construction - Google Patents

Abstract

La présente invention concerne un dispositif préfabriqué de construction faisant office de paroi complète de type "mur manteau" (1) Il comporte au moins un caisson fait en matériau composite. L'aboutement de plusieurs caissons forme un mur et celui d'accessoires complémentaires permettent d'y adjoindre toutes les fonctions usuelles d'une façade (ouvrants, balcons, parements esthétiques ou techniques). Avantageusement, un profilé de fermeture (4), de préférence en matière composite, est utilisé pour emboîter l'extrémité inférieure des caissons, facilitant leur installation. Le dispositif de construction de l'invention diminue le coût global de la construction procure entre autres une rapidité de mise en œuvre et une construction aux performances écologiques (performances énergétiques, faible énergie grise, faible empreinte carbone).

Description

DISPOSITIF PREFABRIQUE DE CONSTRUCTION L'invention se rapporte à un dispositif préfabriqué de construction en particulier pour le bâtiment, et dont la mise en oeuvre permet de réaliser le mur, la paroi d'une construction à laquelle il est aisé d'y associer une façade fonctionnelle. Sans caractère limitatif, le dispositif de l'invention se rapporte à tous types de bâtiment, tertiaire, habitat collectif, bâtiments industriels, bâtiments flottants du type paquebots, etc... En particulier, l'invention vise un dispositif préfabriqué de construction qui permette de réaliser une façade active du type à récupération d'énergie et à hautes performances environnementales. Le dispositif de construction de l'invention diminue le coût global de la construction procure entre autres une rapidité de mise en oeuvre et une construction aux performances écologiques (performances énergétiques, faible énergie grise, faible empreinte carbone).

Les bâtiments actuels sont traditionnellement construits à partir de façades dites " lourdes", ou bien « légères ». Les façades lourdes sont réalisées à partir d'éléments maçonnées, en particulier en béton coulé sur place, ou modules préfabriqués en béton.

Les modules préfabriqués en béton ont généralement une hauteur correspondant à la hauteur d'un étage. Une fois les modules en place et assemblés, sont rapportées contre leur face externe en regard de l'environnement extérieur une structure de façade à fonction esthétique et éventuellement isolante thermiquement, et contre leur face interne une structure de parement pouvant en outre être isolante thermiquement et acoustiquement. Les façades légères sont à ossature et bardage métalliques.

Dans d'autres types de construction encore, on trouve des façades dites "rideau" qui sont formées de panneaux verriers, ou des façades à ossature et panneaux en bois.

Les constructions actuelles sont en fait pour la plupart trop éloignées des objectifs à atteindre en matière de performances environnementales. Cette même notion d'efficience écologique est aussi trop complexe et coûteuse à obtenir avec les méthodes traditionnelles de construction.

En outre, les méthodes traditionnelles présentent de nombreux désavantages tels que : - gains de productivité très limités, - problématiques nombreuses liées à la mise en oeuvre sur chantier : insuffisante maîtrise de la qualité (risques de pathologies), déqualification constatées des compétences et des procédés (pénibilité du travail de chantier, démotivation des compagnons), - limitations architecturales, les expressions architecturales étant souvent figées, - absence de solutions satisfaisantes du traitement des ponts thermiques aux interfaces entre la structure et des points singuliers (balcons, loggias, décrochements, ...) que ce soit en (isolation thermique par l'intérieur (ITI) ou en isolation thermique par l'extérieur (ITE), difficultés de recyclage lors d'une déconstruction (coût environnemental élevé), intégration urbanistique difficile alors qu'il conviendrait de privilégier la notion d'îlots à énergie positive.

Par ailleurs, parmi les points sensibles d'une construction, les façades représentent un élément clef en termes de performances techniques comme économiques. Elles doivent en effet répondre à de multiples exigences : structurelles tout d'abord, et également d'étanchéité à l'air comme à l'eau, d'isolation thermique comme acoustique, de ventilation, d'éclairement et de protection solaire, de sécurité en cas d'incendie, etc... L'invention a pour but de proposer une solution nouvelle, différente de celles précitées, quant à la construction de façades, en neuf comme en réhabilitation, tout en procurant à partir de coûts réduits de main d'oeuvre, de prix de revient, une rapidité de construction et une aisance de mise en oeuvre, en respectant les normes environnementales et d'isolation, et répondant avantageusement aux normes BBC ou à celles de bâtiments dits à "énergie positive".

L'invention est relative à une structure préfabriquée qui permette d'intégrer des fonctionnalités d'architecture et de performance environnementale (type comprenant des capteurs solaires), tout en minimisant les coûts de revient et l'impact sur l'environnement (empreinte carbone à la construction ou à la déconstruction). Selon l'invention, le dispositif préfabriqué de construction comporte au moins un élément de structure et est caractérisé en ce que l'élément de structure comporte au moins un profilé creux et en matériau composite, dit 30 caisson.

On entend par « élément de structure », un élément essentiel à la construction d'un mur, d'une paroi, car formant une partie de ce mur.

On entend par « en matériau composite » relatif à un élément dans la suite de la description, la fabrication de cet élément à partir d'un ou de plusieurs matériaux composites. On entend par « profilé », un élément dont au moins une dimension est lo très sensiblement supérieure aux deux autres. Selon une caractéristique de l'invention, l'élément de structure est modulable, c'est-à-dire qu'il comporte une pluralité de profilés dont au moins une dimension est différente pour au moins deux profilés. 15 Dans la suite de la description, l'élément de structure étant constitutif d'une paroi, le profilé est dénommé « caisson ». Le profilé ou caisson est de préférence ouvert en ses deux extrémités distales. Il est ainsi obtenu lors de sa fabrication. 20 Dans la suite de la description, les termes « horizontal », « vertical », « supérieur », « inférieur », « haut », « bas », s'entendent en qualifiant des éléments du caisson lorsque celui-ci est agencé en position d'utilisation par rapport à un sol plat horizontal. Les qualificatifs « externe » et 25 « interne » relatifs au caisson s'entendent respectivement par ce qui fait face à l'environnement extérieur et est situé à l'intérieur du caisson. On entend dans la suite de la description par « hauteur », « largeur » et « épaisseur » du profilé, respectivement la dimension verticale en position 30 montée du profilé, la dimension horizontale s'étendant selon la longueur de la paroi murale à construire, et la seconde dimension horizontale formant l'épaisseur de la paroi murale et séparant l'intérieur de l'extérieur de ladite paroi.

Le dispositif de l'invention comporte avantageusement plusieurs caissons, en particulier de largeurs différentes fournissant une modularité en longueur à l'élément de structure (l'élément de structure formant une paroi murale).

De nombreux avantages peuvent être avancés sur l'utilisation de matériau composite. Ainsi, une telle structure en matériau composite permet d'offrir une haute résistance thermique et supprime ainsi le risque de ponts thermiques. De plus, les matériaux composites présentent une très faible dilatation ce qui autorise d'associer, de fixer au profilé d'autres pièces ou structures faites d'un autre matériau tel l'acier sans se préoccuper du coefficient de dilatation thermique, le coefficient de dilatation thermique du matériau composite du caisson étant très proche de celui de l'acier ou du béton.

Par ailleurs, le matériau composite permet de réaliser la géométrie et la forme recherchées pour l'élément de structure et procure à l'ensemble conjointement une grande rigidité et une résistance mécanique élevée.

Cette conception permet un haut degré d'automatisation, d'intégration, de modularité et d'adaptabilité aux contraintes de chaque ouvrage, une personnalisation et une intégration aux sites et à l'architecture locale. En outre, la forme en caisson d'un élément de structure rend la fabrication d'un mur aisée et rapide. Pour réaliser un mur, une pluralité de caissons sont aboutés les uns aux autres, et peuvent avantageusement s'emboîter latéralement selon leur chant vertical les uns dans les autres. Les profilés ou caissons peuvent être, comme exprimé plus haut, de tailles différentes (en particulier hauteur et/ou largeur) ce qui permet de traiter notamment toutes les largeurs de parois murales selon les contraintes de calepinage propres à chaque ouvrage. Par exemple, les profilés peuvent présenter des largeurs de 300 mm, 600 mm, 900 mm, 1200mm, procurant ainsi une grande flexibilité sur les dimensions extérieures des murs à fabriquer. Avantageusement, les profilés selon leur largeur comportent une ou plusieurs alvéoles. On nomme « alvéole », le volume creux intérieur d'un profilé, chaque alvéole étant séparé par une cloison. La cloison est monobloc avec le reste du profilé en étant issue de la fabrication du profilé. Un profilé selon sa largeur peut comprendre un ou plusieurs alvéoles, en particulier de une à cinq. Les cloisons de séparation des alvéoles participent à la rigidité mécanique du profilé/caisson.

Le caisson qui comporte au moins une alvéole loge des moyens d'isolation au moins thermique. En outre, il est aisé de fabriquer de grandes dimensions, fournissant des modules de grandes tailles, facilitant un montage rapide sur chantier et maximisant la productivité sur chantier. La mise en oeuvre diminue la pénibilité du travail sur chantier. L'utilisation de matériaux composites conduit à des performances environnementales de tout premier plan, cela tout au long de leur cycle de vie, en particulier une faible énergie "grise" lors des étapes de fabrication et de montage, mais aussi lors de la déconstruction partielle ou totale de la façade, conduisant à une utilisation raisonnée et maitrisée des ressources non renouvelables.

L'utilisation de matériaux composites engendrera globalement une empreinte carbone faible et maîtrisée. En étant creux, les caissons permettent avantageusement de loger directement les matériaux d'isolation sans avoir, comme dans l'art antérieur à les rapporter de manière complexe sur l'extérieur ou l'intérieur de panneaux en béton ou faire appel à des moyens de fixation multiples pour réaliser des panneaux sandwich à structure légère. L'invention, par la conception de caissons creux, autorise aussi l'utilisation d'isolant de toute nature agencé à l'intérieur des alvéoles. A titre d'exemples nullement limitatifs, on peut citer : des fibres minérales telles que des fibres de verre ou de roche, des matières végétales du type fibres ou copeaux de bois, écorce, pailles, chanvre, des mousses synthétiques telles qu'en polyuréthane ou polystryrène, se présentant sous forme expansé ou en billes, des laines ou plumes animales, des billes ou granulés minéraux (vermiculite, billes de verre, argile expansé, roche volcanique), des produits de recyclage tels le verre concassé recyclé, les fibres de cellulose ou de plastiques, et sous toutes les formes (laines, mousse, billes, vrac, copeaux, panneaux rigides ou semi rigides).

Les caissons qui sont creux (alvéoles) autorisent aussi d'accueillir bon nombre de matériaux à changement de phase, permettant d'améliorer ainsi le confort d'été.

En ce sens, l'invention offre une très grande liberté de choix au maître d'oeuvre ou d'ouvrage en fonction des performances recherchées (techniques, économiques, environnementales), cela sous tous les climats.

L'intérieur creux du caisson permet de plus de loger divers câbles électriques ou autres gaines fonctionnelles qu'il est utile d'acheminer dans une construction. Par conséquent, le caisson constitue un moyen de logement et passage de câbles ou gaines diverses, et un moyen de protection de ces derniers. L'intérieur du caisson peut comprendre des logements aux formes adaptées d'acheminement des gaines. Selon une caractéristique, le profilé ou caisson est creux et présente (selon sa plus grande dimension, la verticale) une paroi pleine au moins sur deux faces opposées, et est de préférence à contour fermée. Le profilé est ouvert en ses deux extrémités distales, au niveau de ses chants (le chant correspondant à un plan transversal à la paroi). Le caisson comporte au moins une ouverture ou un orifice, de préférence située au moins sur l'un de ses bords ou chants.

Les ouvertures d'extrémité du profilé sont présentes en raison de la fabrication même du profilé, de préférence obtenu par pultrusion. Au moins une ouverture forme un accès pour permettre de passer les câbles sur place (en particulier selon la verticale) lors de l'installation des caissons pour construire le mur. La paroi du caisson peut comporter des orifices de passage entre l'intérieur et l'extérieur du caisson. L'ouverture, en particulier selon un chant, autorise également un accès vers l'intérieur du caisson si le matériau d'isolation est intégré sur place, par exemple par soufflage ou injection. Toutefois, le matériau d'isolation peut aussi être intégré en usine. Selon la nature de l'isolant, celui-ci peut être introduit en vrac dans le volume intérieur du caisson. Par conséquent, le caisson de l'invention est également à fonction isolante thermiquement et/ou acoustiquement car comprenant dans son volume intérieur un matériau isolant.

Selon une autre caractéristique, le caisson comporte des éléments de renforcement, du type nervures ou encore cloisons intérieures, les cloisons constituant les parois de séparation des alvéoles d'un caisson.

Avantageusement, chaque caisson présente des moyens de coopération mutuelle pour s'associer par aboutement à un autre caisson de l'invention. De préférence, ces moyens sont intégrés à la paroi du caisson et consistent en une forme profilé de la paroi, par exemple selon une forme mâle sur un côté du caisson (l'un des bords ou chants verticaux) et une forme femelle sur le côté opposé (chant vertical opposé), de sorte que l'un des côtés d'un premier caisson selon une forme mâle coopère avec la forme femelle du côté d'un second caisson adjacent. Selon encore une autre caractéristique, le caisson comporte de manière externe des éléments faisant saillie vers l'extérieur du caisson, de préférence tels que des éléments en matériau composite intégrés au caisson et issus du procédé de fabrication du caisson. Ces éléments en saillie forment des moyens d'accrochage qui autorisent de rapporter par fixation en façade ou à l'intérieur d'un mur construit à partir dudit dispositif un système de bardage et/ou tous autres systèmes fonctionnels. Ainsi, il est possible de rapporter en intérieur et/ou en extérieur un revêtement esthétique et/ou fonctionnel. On peut citer de manière nullement limitative en tant que systèmes rapportés contre les caissons, des composants pour le captage et la récupération d'énergie renouvelable, des panneaux photovoltaïques, des panneaux divers de parement, des menuiseries, des parties vitrées, des parements de façades actifs nommés "double peau" composés de verre et d'un réseau de fluides, eau ou air formant des capteurs solaires thermiques, des systèmes pour cheminement de fluides et réseaux électriques, des systèmes d'information, des éléments décoratifs d'intérieur. Au regard du captage et de la récupération d'énergies renouvelables, ces éléments en saillie imposent un espace entre le caisson et la structure rapportée, procurant par exemple un volume utile pour la ventilation dans le cas d'accroche de panneaux photovoltaïques (ceci améliorant leur rendement). Des moyens de récupération de l'air chaud circulant dans ce volume peuvent avantageusement être associés au dispositif de l'invention, par exemple pour redistribuer cet air chaud à l'intérieur du bâtiment. C'est très avantageusement l'un des avantages supplémentaires induit par le dispositif de l'invention. Ces éléments en saillie sont issus de la fabrication du caisson et sont en matériau composite. Le dispositif de l'invention peut ainsi recevoir, sans engendrer de ponts thermiques, balcons, pergolas, brises soleils et autres accessoires de façades intégrant des systèmes de récupération d'énergie, et même accueillir des structures végétalisées sans risque de corrosion ni pourrissement.

Le caisson en matière composite, et autres éléments en matériau composite dudit dispositif (profilés de fixation notamment), sont obtenus par moulage, extrusion, ou de préférence par pultrusion. La matière composite comprend par exemple au moins une matière plastique de préférence thermodurcissable et résistante au feu telle que celles utilisées à base de résine polyester ou acrylique ignifugée, et pouvant être renforcées par des fibres telles que fibres de verre, basalte ou fibres végétales. La matière composite permet via les procédés de fabrication connus de réaliser des pièces de préférence monobloc aux formes et dimensions voulues, notamment de grandes dimensions, et à moindre coût. Ainsi, la structure en matériau composite de l'invention procure une pièce qui peut être de grande taille, de préférence équivalente au moins à la hauteur de séparation de deux étages plus grande encore et qui préfabriquée est ainsi prête à sa mise en oeuvre. Le dispositif de l'invention procure notamment une augmentation de la productivité sur chantier. Le dispositif de l'invention comporte également un autre type de pièces que les caissons. Il s'agit d'au moins un profilé dont la forme est différente de celle des profilés formant l'élément de structure (paroi murale), ce profilé étant dénommé ci-après « profilé de fermeture » dans lequel est destinée à être emboîtée l'extrémité distale d'au moins un caisson. Il sert principalement, d'une part à obturer les ouvertures distales des caissons, et d'autre part à constituer une pièce d'interface pour la fixation des caissons à la dalle béton de la construction. Le profilé de fermeture présente au moins une face ouverte et à travers laquelle est destinée à être emboîtée l'extrémité d'un caisson. Le profilé de fermeture est avantageusement en matière composite, de préférence de la même matière que les caissons. En matière composite, il procure ainsi les mêmes avantages dont au moins l'absence de pont thermique, la facilité de fabrication aux dimensions idoines. Le profilé de fermeture est destiné en outre à la fixation des caissons à une surface d'accueil du type dalle dans la construction à réaliser. La matière composite qui constitue le matériau de fabrication du dispositif (caissons, profilés de fermeture et éventuellement autres pièces d'interface) présente d'autres avantages parmi déjà ceux cités plus haut, tels que : Facilité d'intégration de fonctions diverses dans des formes de fabrication aux géométries complexes, Faible densité et caractéristiques mécaniques très élevées, Excellente isolation thermique Excellente isolation électrique, Faible dilatation, Résistance au feu, avec des formulations auto extinguibles, qui ne dégagent pas de fumées toxiques, Excellente résistance aux agressions extérieures de toute nature (chimique, rayonnement IR ou UV, et même aux graffitis), Recyclage aisé, Transparence aux ondes électromagnétiques, Coloris dans la masse sans surcoût, Grande capacité d'absorption de chocs (sécurité), Durabilité, - Bilan environnemental très intéressant. Afin de former un mur, le dispositif de construction de l'invention comporte une pluralité de caissons aboutés les uns aux autres selon leur chant 5 vertical, de préférence chacun des chants présentant des moyens de coopération mutuelle par emboîtement. Le dispositif comporte des moyens d'étanchéité agencés à l'interface des caissons aboutés (des chants verticaux des caissons). 10 Avantageusement, les caissons présentent une hauteur équivalente à un étage minimum, c'est-à-dire à une hauteur séparant le plancher d'un étage, sur lequel reposent les caissons, du plafond de l'étage supérieur. 15 Pour la fixation des caissons à la surface horizontale d'accueil, tel qu'un plancher en béton, au moins un profilé de fermeture (qui s'étend sur toute ou partie de la longueur d'un pan de mur), est utilisé et accueille une pluralité de caissons juxtaposés. Le profilé de fermeture est destiné à être fixé à la dalle en béton en au moins un point de fixation. 20 Le profilé de fermeture est conçu de préférence pour comprendre un rainurage dit supérieur et un rainurage dit inférieur, les rainurages étant tête-bêche en présentant leur ouverture respective dans des directions opposées. Le profilé de fermeture est alors destiné à être fixé contre la 25 tranche de la dalle béton entre deux étages de sorte que le rainurage supérieur soit agencé au niveau du plancher de la dalle béton de l'étage (face supérieure de la dalle) et le rainurage inférieur soit agencé au niveau du plafond de l'étage inférieur et correspondant à la face inférieure de la dalle béton. Le rainurage inférieur est destiné à loger l'extrémité inférieure des caissons d'un étage, tandis que le rainurage supérieur est destiné à accueillir l'extrémité supérieure des caissons de l'étage inférieur. Le dispositif de construction peut coopérer, à titre d'exemple en façade, avec des modules photovoltaïques rapportés à distance des caissons et fixés via les éléments en saillie des caissons formant moyens d'attache, l'espace séparant les modules des caissons formant un volume adapté à la ventilation des modules.

Avantageusement, le dispositif peut comporter aussi en façade un système innovant de récupération de l'énergie solaire thermique : - Une paroi vitrée pourra être aisément fixée à l'extérieur et à distance des caissons via les éléments en saillie des caissons formant moyens d'attache ; - Dans l'espace séparant la paroi vitrée des caissons pourra être disposé un receveur captant la chaleur, avantageusement de couleur sombre et constitué par un matériau conducteur (profilés ou plaques en acier, aluminium, terre cuite...etc). Ce receveur sera alors irradié par le soleil et la température de l'air s'élèvera entre la vitre et le caisson composite isolant. Un dispositif pivotant du type avec volets, débouchant d'une part sur l'espace de séparation des modules photovoltaïques ou de la paroi vitrée, et des caissons, et d'autre part vers l'intérieur du bâtiment ou respectivement vers l'environnement extérieur, permet à l'air chaud d'être évacué d'un côté ou de l'autre de la façade, c'est à dire soit vers l'intérieur du bâtiment (fonctionnement "d'hiver"), soit vers l'extérieur pour éviter toute surchauffe l'été.

Le capteur solaire est donc très avantageusement intégré dans le mur de façade et permet de récupérer l'air chaud délivré derrière les panneaux vitrés comme par les modules photovoltaïques lors d'insolation importante. Un automatisme de régulation décidera alors, en fonction de relevés de températures intérieure et extérieure et des besoins, d'insuffler l'air chaud vers l'intérieur du bâtiment ou alors de le rejeter vers l'extérieur. Le dispositif pivotant précité avec volets est de préférence en matériau composite, et est isolant de sorte qu'il n'engendre pas de pertes énergétiques par ponts thermiques. La fixation des menuiseries et autres points particuliers de la façade est aussi facilitée par l'utilisation d'autres formes de profilés faits en matériau composite et donc eux aussi isolants. Ces profilés sont dits « profilés d'encadrement » et forment des "pré-cadres" qui autoriseront la mise en place aisée de tout type de menuiseries. Ces profilés d'encadrement sont associés aux caissons maintiendront un haut degré d'imperméabilité à l'air et d'isolation thermique globale de l'ensemble. Au final, le dispositif de construction de l'invention permet grâce à son système de profilés/caissons, de profilés de fermeture et de profilés d'encadrement en matière composite à : - Proposer un coût global (outillage, matériaux, pose, entretien) pour la construction en dur inférieur à celui des constructions en matériaux traditionnels. Les éléments du dispositif en matière composite sont préfabriqués en usine, selon des processus de fabrication précis et reproductibles, permettant une mise en oeuvre simple, rapide, efficace sur chantier, et une grande fiabilité. - Répondre aux exigences actuelles accrues en termes d'isolation thermique du mur et des façades ainsi constitués, et son corollaire en termes de performance économique et environnementale au sens large.

La présente invention est maintenant décrite à l'aide d'exemples uniquement illustratifs et nullement limitatifs de la portée de l'invention, et à partir des illustrations ci-jointes, dans lesquelles : La figure 1 a représente une vue en perspective d'une structure préfabriquée de l'invention se présentant sous forme d'au moins un profilé/caisson ; - La figure 1b illustre un profilé de l'invention selon une autre largeur que celle de la figure 1 a ; - Les figures 1c et 1d illustrent deux exemples de réalisation de juxtaposition de profilés/caissons en vue de constituer un mur ; - La figure 2 illustre une vue de dessus de la figure lc ; La figure 3 représente une vue en perspective de l'assemblage de deux caissons de l'invention ; La figure 4 est une vue de détail et de dessus de la figure 3 ; La figure 5 est une vue en perspective du dispositif de construction de l'invention intégrant une pluralité de caissons de l'invention pour former un mur ; La figure 6 est une vue de détail et de côté de la partie inférieure du dispositif de la figure 5 ; - La figure 7 est une vue de face du dispositif de construction de l'invention intégrant des panneaux photovoltaïques ; - La figure 8 est une vue de détail, en coupe et de dessus, de la fixation des panneaux de la figure 7 ; - La figure 9 illustre un exemple de pièces de fixation pour rapporter une structure de façade contre des caissons de l'invention - La figure 10 illustre des caissons de l'invention découpés pour former un encadrement d'ouverture dans le mur destiné à être obtenu. L'invention se rapporte tout d'abord à une structure préfabriquée 1 se présentant sous forme d'au moins un profilé ou dit caisson tel qu'illustrée sur la figure 1 a.

L'association de plusieurs structures préfabriquées ou caissons 1 (figures 2 et 3) permet de concevoir selon l'invention, un dispositif de construction 2 visible sur les figures 5 et 6, et destiné à former le mur d'une construction de bâtiment.

Le dispositif de construction 2 est associé au plancher béton 3 de la construction et s'élève du plancher jusqu'au plafond, ou lorsqu'il y a plusieurs étages, s'étend sur la hauteur de séparation de deux étages, entre le plancher de l'un et le plafond de l'étage supérieur.

En regard des figures 3 à 6, les caissons 1 aux largeurs modulables sont aboutés les uns aux autres de manière étanche par leur chants verticaux 12 et sont encastrés par leur chant horizontal inférieur 13 dans un profilé de fermeture 4 qui est fixé au plancher béton 3 via des moyens de fixation 5. Avantageusement, le dispositif de construction 2 forme un mur thermiquement isolant, voire également isolant sur le plan acoustique, les caissons intégrant directement ces fonctionnalités comme il sera vu plus loin.

De plus, le dispositif de construction 2 comporte sur sa face externe et celle destinée à être en regard de l'environnement extérieur de la construction, des moyens d'accrochage pour rapporter un revêtement de façade à fonction esthétique et/ou fonctionnelle. De préférence, ces moyens d'accrochage, référencés en 6 sur la figure 2, sont intégrés aux caissons 1. A titre d'exemple, en regard des figures 7 et 8, des panneaux photovoltaïques 7 sont rapportés contre la face externe 2A du mur 2 et fixés aux caissons 1 via des pièces de fixation 8 coopérant avec les moyens d'accrochage 6 des caissons. Le détail de la fixation sera décrit plus loin.

Selon l'invention, la structure préfabriquée 1 de l'invention (figure 1 a) se présente sous la forme d'un profilé/caisson fait en matériau composite. En regard de la figure 1 a, le caisson est de préférence de forme sensiblement parallélépipédique, et est allongé. Il possède une paroi 10 à contour fermé et est de préférence ouvert en ses deux extrémités opposées haute et basse, respectivement sa tranche supérieure 14 et sa tranche inférieure 13. La hauteur du caisson correspond avantageusement à une hauteur d'étage, le caisson 1 étant destiné à s'étendre du sol au plafond. Il présente par exemple une hauteur de 2,8 m. Il pourrait également présenter une hauteur unitaire "x" se déployant sur une hauteur d'une pluralité d'étages.

La largeur du caisson peut être variable. Il s'agit de la dimension perpendiculaire à la hauteur et s'étendant selon la longueur du mur 2 formé par l'aboutement de plusieurs caissons. La largeur est par exemple de 300 mm ou de 600mm. La figure 1 a illustre une largeur donnée tandis que la figure lb illustre une autre largeur. Différentes largeur peuvent être envisagées. Les caissons sont destinés à être juxtaposés pour former un mur ; en fonction de la longueur du mur, on pourra combiner des mêmes largeurs de caissons (figure 1c) ou différentes largeurs (figure 1d).

L'épaisseur du caisson, dimension transversale à la largeur et séparant l'extérieur de la construction de son intérieur, est par exemple de l'ordre de 20 cm. Le caisson est fait d'un matériau composite. On entend par matière 15 composite, un matériau à base de matière(s) plastique(s) et de matériau(x) de renforcement. En l'espèce, le matériau composite comprend de préférence une seule matière plastique, en particulier une matière thermodurcissable et 20 résistante au feu, ainsi que des fibres de renforcement du type verre, basalte ou autre fibres d'origine minérale, synthétique ou même des fibres d'origine végétales D'autres matières plastiques et/ou fibres de renforcement peuvent être 25 utilisées sans sortir du cadre de l'invention. Le caisson, et autres éléments en matériau composite dudit dispositif, sont obtenus, fabriqués par moulage, ou par extrusion, notamment quand les fibres de renforcement sont courtes, ou encore par pultrusion lorsque les 30 fibres, les mats et/ou tissus sont continues.

L'épaisseur de la paroi constitutive 10 du caisson est par exemple de l'ordre de 5 mm.

Le profilé/caisson 1 est creux. Il comporte des éléments de renforcement 11 rigidifiant la structure. Ces éléments sont solidaires de la cavité intérieure du caisson, tels que des cloisons. Le caisson pourrait en variante, de manière combinée ou non, intégrer à la paroi ces éléments de renforcement, tels que des nervures.

Les cloisons 11 s'étendent de préférence selon la longueur/hauteur du caisson formant des alvéoles 11A. En fonction de la dimension de la largeur du caisson, celui-ci peut comporter au moins une cloison 11 formant alors deux alvéoles 11A (figure 1 b).

Le caisson 1 en étant avantageusement creux, est destiné à loger un matériau 17 isolant thermiquement, par exemple de la laine de verre ou de la mousse de polyuréthane. L'incorporation du matériau peut est réalisé en usine ou être réalisé sur place, par exemple en étant injecté ou en étant introduit sous la forme de panneaux dont les volumes correspondent aux alvéoles. Par le procédé de fabrication qui délivre du profilé linéaire, et découpé à la longueur souhaitée (pour correspondre à la hauteur voulue d'un caisson), le caisson présente ses extrémités distales (chants inférieur et supérieur) ouvertes, ce qui donne aisément accès à son volume intérieur. En effet, le caisson est creux pour en outre loger si besoin des câbles électriques et/ou gaines d'acheminement divers. Le caisson peut comporter dans son volume intérieur des aménagements creux spécifiques tels que formant des guides d'acheminement. Avantageusement, chaque caisson 1 de l'invention comporte en regard de la figure 4, intégrés à la paroi et agencés sur ses chants verticaux, des moyens de coopération mutuelle 15 et 16 en particulier par emboîtement pour l'aboutement de deux caissons adjacents 1A et 1B. Ces moyens de coopération mutuelle correspondent de préférence à des profils spécifiques de la paroi 10 du caisson. Le côté vertical du caisson 1A comporte par exemple un profil doté d'une forme mâle 15, tandis que le côté opposé du caisson adjacent 1B présente un profil avec une forme femelle 16 coopérant avec ladite portion mâle 15 précédente. Le dispositif de construction 2 comporte (figure 4) des moyens d'étanchéité 9 du type joint, qui sont agencés à l'interface de deux caissons aboutés 1A et 1 B. Le joint 9 est fixé par exemple par collage sur le chant vertical d'un caisson avant de rapporter le caisson adjacent. En référence à la figure 6, pour leur fixation à la dalle béton 3, les caissons sont encastrés dans un profilé dit de fermeture 4 qui est fixé à ladite dalle. De préférence, le profilé de fermeture 4 est également en matière composite, par exemple de la même matière que celle des caissons.

Avantageusement, le profilé de fermeture est conçu pour loger la partie inférieure des caissons d'un étage et le maintien en place de la partie supérieure de caissons situés à l'étage inférieur. En regard de la figure 6, le profilé de fermeture 4 est apposé contre la tranche 30 de la dalle 3 en interfaçant de préférence un élément coupe- feu 31. Le profilé de fermeture 4 comporte une rainure longitudinale supérieure 41 ouverte vers le dessus, et une rainure longitudinale opposée inférieure 42 ouverte vers le bas. La rainure supérieure 41 est située sensiblement au niveau de la face supérieure 32 de la dalle, tandis que la rainure inférieure 42 est agencée sous la dalle 3, sensiblement au niveau du plafond de l'étage inférieur. De préférence, le profilé de fermeture 4 qui est creux entre ses deux rainures est rempli d'un matériau isolant 43.

La mise en oeuvre des caissons 1 de l'invention pour réaliser le dispositif de construction 2 se fait de la manière suivante. Sur place, est tout d'abord fixé le profilé de fermeture 4 à la dalle béton 3.

Cette fixation est réalisée par les moyens de fixation 5 (figure 6) qui, d'une part s'encastrent dans la partie inférieure de la dalle béton et d'autre part coopèrent par boulonnage avec le corps 40 du profilé de fermeture. Les moyens de fixation 5 comportent une pièce métallique dotée d'entretoises réglables pour pallier les défauts de planéité du nez (tranche) de la dalle. La pièce assure la fixation du profilé de fermeture à la dalle en lui étant collé ou non (les entretoises procurant une distance de séparation avec la dalle) de façon à garantir du côté opposé à la dalle un alignement des caissons selon le plan de façade de la construction.

Les caissons 1A, 1B, etc...sont ensuite encastrés dans la rainure supérieure 41 du profilé de fermeture 4. Ils sont emboîtés latéralement les uns dans les autres par coopération mutuelle des formes profilées 15 et 16. Avant emboîtement, un joint 9 (figure 4) a été disposé à l'interface de deux caissons. Une pluralité de caissons est agencée pour former la longueur souhaitée du mur, le profilé de fermeture 4 présentant une longueur idoine ou bien plusieurs profilés de fermeture sont aboutés pour correspondre à la longueur du mur.

De préférence, les caissons 1 incorporent déjà le matériau isolant 17. Si besoin des câbles ou gaines sont éventuellement passées à l'intérieur des caissons pour ressortir par exemple en partie inférieure des caissons après avoir percé un orifice de sortie à l'endroit idoine. Les câbles pourront également cheminer via les profilés de fermeture. En outre, le profilé de fermeture 4 intègre avantageusement un matériau isolant 43 qui pourra en outre être utile pour protéger câbles ou tuyauteries et isoler ces dernières du froid également. La partie supérieure des caissons de l'étage inférieur est maintenue dans la rainure inférieure 42 du profilé de fermeture 4 (figure 6). Le mur de la construction est alors monté. Restent à rapporter contre la façade extérieure des structures à revêtement esthétique ou des panneaux photovoltaïques 7 (figures 6 et 7) en les fixant sur la face externe des caissons au niveau des moyens d'accrochage 6 des caissons (figure 8). Les moyens d'accrochage 6 faisant partie intégrante (via le procédé de fabrication) de chaque caisson font saillie vers l'extérieur des caissons (figure 2). Ils s'étendent (figures 2 et 8) à la manière d'une fourche en présentant deux retours perpendiculaires 60 et 61 en vis-à-vis et espacés. Plusieurs pièces de fixation 8 sont utilisées, chaque pièce coopérant avec 30 une fourche des moyens d'accrochage 6.

Les caissons 1 comprennent les moyens d'attache 6 à intervalles fixes et correspondant avantageusement à une largeur de panneau photovoltaïque, de sorte que les pièces de fixation 8 sont agencées pour coopérer à la jonction de deux panneaux photovoltaïques 7. La figure 9 illustre un exemple de pièce de fixation 8. Cette pièce comporte un axe 80 dotée d'une tête de vis 81 qui vient se loger dans un écrou apte à être tourné en un quart de tour, ou de tout autre système permettant une pose "en aveugle". Du côté de la face interne des caissons (figure 6), vers l'intérieur du bâtiment, des éléments de finition 34 sont rapportés en regard des caissons 1. Ces éléments de finition sont par exemple des plaques de plâtre qui sont fixés directement aux caissons, ou via des tasseaux ou encore via les mêmes moyens de fixation 5 que ceux utilisés avec la dalle. Le plan de pose de ces éléments de finition est avantageusement directement réglé en raison des caissons parfaitement plans. De préférence, un espace est gardé entre les éléments de finition et les caissons afin de ménager un volume pour le passage de câbles. Enfin, les moyens de fixation 5 de la dalle (figure 6) sont cachés par le plafond 33.

Tout interstice, par exemple entre le nez de la dalle et les caissons est rempli de matériau isolant avant de rapporter les éléments de finition 34. Ainsi, les caissons en matière composite de l'invention fournissent des structures monobloc intégrant de préférence les fonctions d'isolation lorsque les caissons sont déjà remplis en usine de matériau isolant. Ces profilés/caissons sont prêts à l'emploi et permettent, combinés à des profilés de fermeture qui sont avantageusement en matière composite, de construire un mur, en particulier de bâtiment, rapidement, à moindre coût, en évitant les ponts thermiques et en respectant les normes de construction énergétiques et relatives au feu. Enfin, les caissons 1 peuvent être découpés pour réaliser des lumières dans la paroi murale et encastrer des portes ou fenêtres. A titre d'exemple, la figure 10 montre des profilés/caissons 1 qui sont découpés, les découpes débouchant dans les alvéoles des profilés. Au niveau des découpes, sont destinés à être rapportés des profilés d'encadrement 20 en matériau composite, de géométrie adaptée pour se plaquer contre les découpes et refermer les parties ouvertes sur l'intérieur du caisson. Une fois les profilés d'encadrement rapportés, ils ménagent dans la paroi murale faite des caissons découpés un emplacement pour loger et fixer une fenêtre. Les profilés d'encadrement constituent avantageusement un châssis de fixation pour la fenêtre. Ces étapes peuvent être faites en usine ou sur place.

Ainsi, le dispositif préfabriqué de construction de l'invention fait office de paroi complète de type "mur manteau". Il comporte au moins un caisson fait en matériau composite. L'aboutement de plusieurs caissons forme le mur. Les caissons permettent d'y associer des accessoires complémentaires pour y adjoindre toutes les fonctions usuelles d'une façade (ouvrants, balcons, parements esthétiques ou techniques). Avantageusement, un profilé de fermeture, de préférence en matière composite, est utilisé pour emboîter l'extrémité inférieure des caissons, facilitant leur installation. Le dispositif de construction de l'invention diminue le coût global de la construction procure entre autres une rapidité de mise en oeuvre et une construction aux performances écologiques (performances énergétiques, faible énergie grise, faible empreinte carbone).

Claims (10)

1. REVENDICATIONS1. Dispositif préfabriqué de construction comportant au moins un élément de structure, caractérisé en ce que l'élément de structure comporte au moins un profilé creux (1) en matériau composite, dit caisson.
2. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte plusieurs caissons, en particulier de largeurs différentes fournissant une modularité en longueur à l'élément de structure.
3. 3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le caisson (1) comporte au moins une alvéole (11A) logeant des moyens d'isolation (17) au moins thermique.
4. 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le caisson comporte au moins une ouverture ou un orifice, de préférence située au moins sur l'un de ses bords ou chants.
5. 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le caisson (1) comporte des éléments de renforcement (11), du type nervures ou encore cloisons intérieures.
6. 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que chaque caisson (1) présente des moyens de coopération mutuelle (15, 16) pour s'associer par aboutement à un autre caisson.
7. 7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le caisson (1) comporte de manière externe des éléments en saillie (6) vers l'extérieur ducaisson, en particulier des éléments en matériau composite intégrés au caisson et issus du procédé de fabrication du caisson, de préférence ces éléments en saillie formant des moyens d'accrochage pour rapporter en façade ou à l'intérieur d'un mur construit à partir dudit dispositif, un système de bardage et/ou tous autres systèmes fonctionnels.
8. 8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte au moins un profilé (4), dit de fermeture, dans lequel est destinée à être emboîtée l'extrémité distale d'au moins un caisson, et en ce que le profilé de fermeture (4) est en matière composite, de préférence le profilé de fermeture étant destiné en outre à la fixation des caissons à une surface d'accueil du type dalle dans la construction à réaliser.
9. 9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le caisson, et autres éléments en matériau composite dudit dispositif, sont obtenus par moulage, extrusion, ou pultrusion.
10. 10. Dispositif selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens d'étanchéité (9) agencés à l'interface des caissons aboutés.