FR3107067A1

FR3107067A1 - Elément modulaire écologique pour la construction d’un bâtiment

Info

Publication number: FR3107067A1
Application number: FR2001313A
Authority: FR
Inventors: Antoine AMIARD
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2020-02-10
Filing date: 2020-02-10
Publication date: 2021-08-13
Anticipated expiration: 2040-02-10
Also published as: FR3107067B1

Abstract

Elément modulaire écologique pour la construction d’un bâtiment L’élément modulaire de construction préfabriqué (2, 3, 4) est configuré pour former une enveloppe thermique d’un bâtiment (1), est constitué d’au moins un élément isolant (30) définissant des faces intérieures et extérieures, et caractérisé en ce que sa structure est constituée d’au moins une paire de montants extérieurs (10, 10’), une paire de montants intérieurs (11, 11’), deux paires d’entretoises longitudinales (12, 12’, 13, 13’), une paire d’entretoises transversales (14, 14’), deux éléments de maintien vertical (15 et 15’) et transversal (16 et 16’) de l’au moins un élément isolant (30), ainsi qu’un premier pare-pluie (25). Figure pour l’abrégé : Fig. 1

Description

Elément modulaire écologique pour la construction d’un bâtiment

La présente invention se rapporte à des éléments de construction modulaire pour ériger un bâtiment.
La consommation d’énergie finale dans le bâtiment étant très importante, en premier lieux desquelles la consommation de chauffage, il est nécessaire d’apporter dans le champ de la construction des réponses durables, peu gourmandes en énergie grise autant qu’en énergie d’exploitation et qui puissent fournir des conditions de vie les plus saines aux occupants des lieux.

Depuis le néolithique, le torchis est largement utilisé dans le monde de la construction du fait que cette technique est simple et économique. L’emploi de matériaux locaux, accessibles et facilement transformables en produits de construction finis en fait une technique très efficace en termes d’énergie grise. De plus, l’énergie de chauffage d’un tel bâtiment est réduite grâce aux qualités d’isolation thermique de la paille. Les occupants peuvent ainsi naturellement jouir d’un bâtiment sain (de par les matériaux employés), d’une très bonne régulation passive hygrothermique de l’air intérieur (via l’inertie de la terre) et d’une bonne qualité d’isolation acoustique des espaces intérieurs. Ces chantiers étaient notamment largement utilisés du fait que l’auto construction était souvent possible. Néanmoins, les aléas de construction font que les qualités de fabrication étaient assez largement différentes d’un chantier à un autre de même que les propriétés de résistance mécanique et thermique.

Plus récemment, les techniques modernes de l’agriculture ont permis de mettre en œuvre des ballots de paille (conductivité thermique de l’ordre de 0,06 à 0,07 W/m.K) de façon standardisée d’une section approximative de 47 x 36 cm et de longueur variable (en moyenne 80 cm) qui ont pu être utilisés dans certaines techniques de construction de bâtiments comme par exemple la technique dite «Nebraska» de paille porteuse aux Etats-Unis dès la fin du XIX^èmesiècle. Cette technique procure l’avantage d’utiliser des matériaux locaux dotés d’une bonne résistance thermique et aux propriétés avérées phoniques et antisismiques. De plus, l’emploi de matériaux compressés confère à ces murs d’excellentes propriétés de résistance au feu ainsi qu’à l’intrusion de rongeurs. Cependant, cette technique nécessite de contrôler l’humidité contenue dans la paille, tant au niveau de sa construction qu’ensuite au niveau de l’exploitation du bâtiment (par condensation de vapeur d’eau ou migration par capillarité) afin d’éviter le développement de moisissures nuisibles pour la santé des occupants tant que pour la durabilité de la construction. C’est précisément cette maîtrise qu’il est très difficile de garantir sur les chantiers d’auto construction notamment du type GREB. La préfabrication de tels éléments en atelier permet de répondre à la maîtrise de l’humidité en phase de construction, pourvu que des protections adéquates permettent de maintenir le cœur isolant au sec pendant la phase d’assemblage des éléments sur site. En outre, elle permet la maîtrise des propriétés de résistance thermique pour répondre à la réglementation en vigueur en ajustant l’épaisseur des éléments à la dimension requise.

Beaucoup plus récemment, on a imaginé utiliser ces ballots pour former des murs préfabriqués comme il est décrit dans le document EP 2543788 A1, lequel décrit un élément de construction modulaire composé de 2 parois rigides entre lesquels un matériau végétal isolant de type ballots de paille peut être employé. Néanmoins, cette technique propose des éléments préfabriqués qui requièrent l’emploi d’une structure porteuse annexe de type poteau poutre par exemple pour assurer la structure de l’édifice. Par ailleurs, les parois rigides latérales peuvent difficilement être employées comme surface de finition (en tout cas extérieure), le tout conduisant à une solution durable mais non optimisée.

Afin de résoudre au moins partiellement les problèmes de l’art antérieur précité, la présente invention a pour objet de réaliser l’enveloppe d’un bâtiment par assemblage d’éléments modulaires préfabriqués suivant un mode de réalisation générique. On peut trouver trois types d’éléments modulaires: les éléments de mur (pleins), les éléments de toiture (pleins) et les éléments pourvus d’ouverture (de mur ou de toiture). L’assemblage de ces éléments de mur, de toiture et pourvus d’ouverture permet de réaliser rapidement une enveloppe étanche à l’eau en attendant la pose de la couverture extérieure (de toiture et du parement de façade).

Dans la description suivante de l’élément modulaire générique, on se réfère à des axes longitudinal (L), vertical (V), et transversal (T). Ce trièdre (L, V, T) tel que représenté sur les figures est un référentiel local propre à l’élément modulaire et est donné à titre explicatif de sa structure intrinsèque. Cependant, il n’est pas représentatif de la disposition de l’élément modulaire au sein du bâtiment à l’état monté (cas des modules de toiture et des modules de mur par exemple). De plus, les termes «intérieur» et «extérieur» doivent être interprétés par rapport au positionnement de l’élément au sein du bâtiment à l’état monté de celui-ci. Ainsi, les éléments intérieurs seront au contact de l’ambiance intérieure du bâtiment alors que les éléments extérieurs seront au contact des conditions atmosphériques locales.

L’élément modulaire de construction préfabriqué est configuré pour former une enveloppe thermique d’un bâtiment, est constitué d’au moins un élément isolant définissant des faces intérieures et extérieures, et caractérisé en ce que sa structure est constituée d’au moins:

une paire de montants extérieurs, lesdits montants extérieurs étant parallèles à un axe vertical, alignés selon un axe longitudinal (L) et possédant deux extrémités suivant l’axe (V),
une paire de montants intérieurs, lesdits montants intérieurs étant parallèles à un axe vertical (V), alignés selon un axe longitudinal (L), disposés dans un plan (L, V) séparé de celui des montants extérieurs par l’épaisseur de l’au moins un élément isolant suivant un axe transversal (T) et possédant deux extrémités suivant l’axe (V),
deux paires d’entretoises longitudinales, dont une paire extérieure reliant les montants extérieurs et une paire intérieure reliant les montants intérieurs,
une paire d’entretoises transversales, chaque entretoise transversale reliant un montant extérieur à un montant intérieur en regard,
deux éléments de maintien vertical de l’au moins un élément isolant disposés aux extrémités des montants extérieurs et intérieurs dans un plan (L, T),
deux éléments de maintien transversal de l’au moins un élément isolant dont un extérieur disposés au contact des montants extérieurs et un intérieur disposé au contact des montants intérieurs,
un premier pare-pluie disposé au contact des montants extérieurs et sur l’ensemble de la hauteur de l'élément modulaire selon le plan (L, V).

Cet élément modulaire basique peut être enrichi:

d’un deuxième pare-pluie, disposé au contact de l’élément isolant, en continuité avec le premier pare-pluie et configuré pour protéger la face supérieure du module de mur au cours du montage du bâtiment ou la paroi en façade extérieure de l’élément de toiture,
d’un pare-vapeur disposé au contact des montants intérieurs et s'étendant sur l’ensemble de la hauteur de l'élément modulaire selon le plan (L, V),
d’un treillis de contreventement longitudinal disposé entre les montants extérieurs et/ou intérieurs selon le plan (L, V),
d’un treillis de contreventement transversal disposé entre un montant extérieur et un montant intérieur,
d’un élément de finition extérieure et/ou intérieure, ledit élément de finition extérieure étant disposé au contact des faces extérieures des montants extérieurs et celui de finition intérieure au contact des faces intérieures des montants intérieurs,
d’un élément extérieur additionnel composé de montants extérieurs additionnels présentant une pente comprise entre 3 et 20% par rapport aux montants extérieurs, ladite pente étant configurée pour soutenir une couverture de toiture, ledit élément extérieur présentant un troisième pare-pluie disposé au contact des montants extérieurs additionnels et destiné à être en regard du premier pare-pluie de base porté par l’élément modulaire de construction.

Le bâtiment est réalisé par assemblage d’au moins 5 éléments modulaires de construction de sorte que l’assemblage ainsi effectué forme l’enveloppe dudit bâtiment sur un soubassement.
Cet assemblage est réalisé par fixation mécanique des éléments modulaires d’une part entre eux au niveau des montants extérieurs et intérieurs et d’autre part sur le soubassement.

Dans le cas d’un bâtiment à étage, ledit étage est supporté par des solives fixées aux montants intérieurs.

Selon le mode de réalisation standard, l’élément modulaire présente une structure porteuse externe faite de montants de faible section régulièrement répartis le long de l’élément modulaire. Les montants qui forment cette structure sont reliés les uns aux autres par l’intermédiaire d’entretoises longitudinales (relient les montants intérieurs entre eux et les montants extérieurs entre eux) et transversales (relient les montants intérieurs aux montants extérieurs). L’espace ainsi délimité permet d’accueillir l’élément isolant qui sera maintenu en position par deux jeux d’éléments de maintien, l’un prévenant la dérive de l’élément isolant suivant l’axe T et l’autre prévenant sa dérive suivant l’axe V. Il comporte de plus un écran pare-pluie dit «de base» appliqué de façon continue sur les montants extérieurs et au contact de l’élément isolant dans un plan (V, T) et se prolonge de façon continue dans un plan (L, T) sur la face supérieure du module (pare-pluie dit «de tête»). Afin de garantir la continuité de la protection contre la pluie lors de l’assemblage des éléments entre eux, l’agrafage du pare-pluie de base est effectué sur les montants extérieurs ainsi que sur les entretoises longitudinales extérieures. Celui du pare-pluie de tête est effectué sur les entretoises longitudinales et transversales lorsque ces dernières le permettent.

L’élément de base ainsi décrit peut être enrichi d’un écran pare-vapeur appliqué sur les montants intérieurs et au contact de l’élément isolant. Afin de garantir la continuité de la protection contre la migration de vapeur lors de l’assemblage des éléments modulaires entre eux, l’agrafage du pare-vapeur est effectué sur les montants intérieurs et sur les entretoises longitudinales intérieures.

L’assemblage des éléments modulaires entre eux est effectué par fixation mécanique des montants intérieurs et extérieurs entre eux. L’axe des assemblages est ainsi réalisé suivant l’axe L.

Ces modules sont conçus pour recevoir directement les éléments de finition sans support intermédiaire lors de leur mise en œuvre.
Les éléments de finition intérieure peuvent être des plaques de carton plâtre ou de gypse par exemple qui se fixent directement sur les montants intérieurs. À noter que ces éléments de finition peuvent participer au contreventement de l’édifice. Si des enduits terre ou chaux sont choisis, alors il peut être opportun dans ce cas de disposer un treillis de contreventement longitudinal disposé entre les montants intérieurs.
De la même façon, les éléments de finition extérieure peuvent être des plaques de parement par exemple qui se fixent directement sur les montants extérieurs. À noter que ces éléments de finition peuvent participer au contreventement de l’édifice. Si des enduits chaux sont choisis, alors il peut être opportun dans ce cas de disposer un treillis de contreventement longitudinal entre les montants extérieurs.
De façon préférentielle mais néanmoins optionnelle, on prendra soin de disposer un deuxième treillis de contreventement transversal entre un montant extérieur et un montant intérieur selon un plan (V, T), de façon à garantir la stabilité transversale du module.
Ces treillis de contreventement, qu’ils soient longitudinaux ou transversaux, peuvent être réalisés à base de tasseaux préférentiellement en bois ou de câbles métalliques.

Selon un premier mode de réalisation, l’élément modulaire (disposé verticalement) est de type mural. Dans cette configuration, le pare-pluie dit «de base» vient naturellement en face verticale extérieure et celui dit «de tête» recouvre la face supérieure du module de façon à protéger l’isolant contre la pluie en phase de montage des éléments. La fixation des montants sur le mur de fondation peut être effectuée soit par l’intermédiaire de pieds (qui peuvent être le prolongement des montants intérieurs et extérieurs comme illustré sur les figures), soit par des pattes métalliques ou autres équerres. Par ailleurs, l’assemblage des éléments modulaires entre eux se fait de façon générique par assemblage des montants extérieurs et intérieurs entre eux.

Dans une deuxième variante de réalisation, l’élément modulaire (disposé horizontalement) représente un module de toiture de forte pente (> 20%) et présente les mêmes caractéristiques fondamentales que dans le premier exemple de réalisation. Dans cette configuration, le pare-pluie de base est disposé horizontalement sur les montants extérieurs et le pare-pluie de tête verticalement en façade extérieure de façon à assurer la continuité du pare-pluie avec le pare-pluie de base du module mural auquel ce module de toiture est assemblé.
Afin de faciliter le transport et la manipulation des éléments préfabriqués lors de la phase de montage, les caractéristiques dimensionnelles de ce module de toiture peuvent être réduites par rapport aux modules de mur, particulièrement suivant les axes L et V. Ils peuvent notamment représenter une demi-largeur de la toiture finie.
Dans ce cas, la couverture est supportée par des solutions classiques de charpente de type «fermettes» fixées directement sur les éléments modulaires de toiture. Le pare-pluie de base (horizontal pour un module de toiture) permet de protéger l’isolant contre une retombée éventuelle de gouttes de condensation préalablement formées sur l’écran de sous toiture. L’espace sous toiture étant ventilé, cette humidité résiduelle sera donc évaporée rapidement. À noter que cette configuration ne permet pas de s’affranchir d’un pare-pluie disposé dans les règles de l’art en sous face de couverture.
L’assemblage des éléments de toiture est réalisé de la même façon que pour les éléments muraux, c’est à dire par fixation mécanique des montants intérieurs et extérieurs entre eux.
L’assemblage des éléments de toiture sur les éléments de mur peut être effectué par des pattes ou des sabots métalliques qui solidarisent les montants intérieurs des éléments de toiture avec respectivement les montants intérieurs et extérieurs des éléments de mur.

Selon un autre mode de réalisation, lorsque la pente de toiture est choisie à faible pente (entre 3 et 20%), l’élément modulaire représente un élément de toiture préfabriqué qui pourra avantageusement inclure la structure qui supporte la couverture. Dans cette configuration, il est possible de fixer un troisième pare-pluie sur les montants extérieurs additionnels qui suivent la pente de toiture et en regard du pare-pluie horizontal de base. De façon préférentielle mais néanmoins optionnelle, on utilisera directement la structure ainsi créée comme support pour une couverture «active» de production d’énergie solaire photovoltaïque et / ou thermique.

Selon une autre variante de mode de réalisation, l’élément modulaire (qui peut être mural ou de toit) peut inclure des ouvertures qui peuvent intégrer des fenêtres. Les charges statiques et dynamiques sont alors reprises par les montants qui encadrent ces fenêtres et qui présentent une section plus importante que pour un élément modulaire sans ouverture.
Selon le même principe dont le mode de réalisation n’est pas représenté, ces ouvertures peuvent également être des portes, des portes fenêtres ou des fenêtres de toit.

Dans le cas d’une construction à étage, les solives seront directement fixées sur les montants intérieurs par l’intermédiaire de pattes ou sabots métalliques et participeront au chaînage intermédiaire des murs.

D’autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante, donnée à titre illustratif et non limitatif, ainsi que des dessins annexés dans lesquels:

la figure 1 propose un exemple de bâtiment constitué par assemblage finalisé sur site des éléments modulaires muraux et de toiture,
la figure 2 présente la structure d’un exemple d’élément modulaire générique de mur selon la présente invention,
la figure 3 présente l’aspect d’un élément modulaire générique de mur fini en ce qu’il comporte la structure, l’isolant, le pare-pluie et le pare-vapeur,
la figure 4 précise l’assemblage des pare-pluie et pare-vapeur sur le module pour assurer la continuité de leur fonction une fois les éléments modulaires assemblés entre eux,
la figure 5 présente un exemple d’élément modulaire simple de toiture fini en ce qu’il comporte la structure, l’isolant, le pare-pluie et le pare-vapeur (variante de la figure 3),
la figure 6 représente la structure d’un élément modulaire de toiture incluant la charpente qui supporte la couverture à faible pente,
la figure 7 présente l’aspect d’un module de toiture fini décrit en figure 6 en ce qu’il comporte la structure, l’isolant, le pare-pluie et le pare-vapeur,
la figure 8 précise l’assemblage des pare-pluie et pare-vapeur sur le module décrit en figure 7 pour assurer la continuité de leur fonction une fois les éléments modulaire assemblés entre eux,
la figure 9 présente un exemple d’élément modulaire de mur pourvu d’une ouverture
la figure 10 précise l’assemblage des éléments muraux entre eux et sur le soubassement (vue de face),
la figure 11 précise l’assemblage des éléments muraux entre eux et sur le soubassement (vue de dessus),
la figure 12 précise l’assemblage des éléments de toitures entre eux,
la figure 13 précise l’assemblage des éléments modulaires muraux et de toiture entre eux,
la figure 14 précise la fixation des solives qui supportent la dalle d’étage sur les montants intérieurs des modules muraux

Sur ces figures, les éléments identiques portent les mêmes références numériques.
Les réalisations suivantes sont des exemples. Bien que la description se réfère à un ou plusieurs modes de réalisation, ceci ne signifie pas nécessairement que chaque référence concerne le même mode de réalisation, ou que les caractéristiques s’appliquent seulement à un seul mode de réalisation. De simples caractéristiques de différents modes de réalisation peuvent également être combinées ou inter changées pour fournir d’autres réalisations.

La figure 1 présente une coupe de bâtiment 1 et explicite l’architecture générale de la construction et le positionnement à l’état monté des modules de mur 2 et de toiture 3.
Les figures 2 à 4 illustrent un élément modulaire générique de mur 2. La figure 2 présente plus spécifiquement l’architecture d’un module de mur 2, identique à celle d’un module générique 2 ou 3 ou 4.

Suivant ces représentations, l’élément modulaire de construction préfabriqué 2 ou 3 ou 4 est configuré pour former une enveloppe thermique d’un bâtiment 1, est constitué d’au moins un élément isolant 30 définissant des faces intérieures et extérieures, et caractérisé en ce que sa structure est constituée d’au moins une paire de montants extérieurs 10 et 10’, lesdits montants extérieurs 10 et 10’ étant parallèles à un axe vertical V, alignés selon un axe longitudinal L et possédant deux extrémités suivant l’axe V, une paire de montants intérieurs 11 et 11’, lesdits montants intérieurs 11 et 11’ étant parallèles à un axe vertical V, alignés selon un axe longitudinal L, disposés dans un plan (L, V) séparé de celui des montants extérieurs 10 et 10’ par l’épaisseur de l’au moins un élément isolant 30 suivant un axe transversal T et possédant deux extrémités suivant l’axe V, deux paires d’entretoises longitudinales 12 et 12’, 13 et 13’, dont une paire extérieure 12 et 12’ reliant les montants extérieurs 10 et 10’ et une paire intérieure 13 et 13’ reliant les montants intérieurs 11 et 11’, une paire d’entretoises transversales 14, 14’, chaque entretoise transversale 14, respectivement 14’ reliant un montant extérieur 10, respectivement 10’ à un montant intérieur 11, respectivement 11’ en regard, deux éléments de maintien vertical 15 et 15’ de l’au moins un élément isolant 30 disposés aux extrémités des montants extérieurs 10 et 10’ et intérieurs 11 et 11’ dans un plan (L, T), deux éléments de maintien transversal 16 et 16’ de l’au moins un élément isolant 30 dont un extérieur 16 disposés au contact des montants extérieurs 10 et 10’ et un intérieur 16’ disposé au contact des montants intérieurs 11 et 11’, et un premier pare-pluie 25 disposé au contact des montants extérieurs 10 et 10’ et sur l’ensemble de la hauteur de l'élément modulaire 2 ou 3 ou 4 selon le plan (L, V).

En référence à la figure 2, le mode de réalisation standard de l’élément modulaire 2 ou 3 ou 4 présente une structure porteuse externe faite de montants 10 et 10’, 11 et 11’ de faible section régulièrement répartis le long de l’élément modulaire. Suivant ce mode de réalisation particulier, les montants qui forment cette structure sont reliés les uns aux autres à leurs extrémités par l’intermédiaire d’entretoises longitudinales extérieures 12 et 12’ – relient les montants extérieurs 10 et 10’ entre eux – , intérieures 13 et 13’ – relient les montants intérieurs 11 et 11’ entre eux – et transversales 14 et 14’ – relient les montants intérieurs 11, respectivement 11’, aux montants extérieurs 10, respectivement 10’. L’espace ainsi délimité permet d’accueillir l’élément isolant 30 (représenté sur la figure 3) qui sera maintenu en position par deux jeux d’éléments de maintien, l’un vertical 15 et 15’ prévenant la dérive de l’élément isolant suivant l’axe V et l’autre transversal 16 et 16’ prévenant sa dérive suivant l’axe T.

Ce type de construction modulaire étant destiné préférentiellement mais de façon non exclusive à recevoir des isolants en fibres végétales compressées (économique, écologique et bon marché), il est nécessaire de protéger cet isolant 30 par un pare-pluie dit «de base» 25 intégré au module de base 2 ou 3 ou 4 qui le préservera de toute pénétration d’eau externe au bâtiment 1 en cas de défaillance de la couverture extérieure principale. Suivant un mode de réalisation particulier décrit en référence à la figure 3, ce pare-pluie 25 est appliqué de façon continue dans un plan (L, V) sur l’intérieur des montants extérieurs 10 et 10’ et au contact de l’élément isolant 30, de façon à garantir une lame d’air ventilée entre le parement de façade et le pare-pluie 25. Cette protection pare-pluie peut être enrichie d’un second pare-pluie dit «de tête» 26 appliqué dans un plan (L, T). Dans le cas d’un module de mur 2 ou 4, cette protection correspond à la face supérieure dudit module 2 ou 4 de façon à protéger l’élément modulaire 2 ou 4 de la pluie au cours du montage. Dans le cas d’un module de toiture 3 ou 4, cette protection correspond à la paroi en façade dudit module 3 ou 4 et assure la continuité de la protection pare-pluie en façade avec celle de l’élément de mur 2 ou 4.

De façon optionnelle mais néanmoins recommandée, il peut être judicieux d’enrichir cette structure de base d’éléments de protection contre l’humidité intérieure. La figure 3 présente comment est disposé un pare-vapeur 27. Le pare-vapeur 27 est, selon ce mode de réalisation particulier, disposé sur les faces extérieures des montants intérieurs 11 et 11’ et au contact de l’élément isolant 30, de façon à garantir l’intégrité du pare-vapeur en cas de percement de la surface de finition intérieure.

La figure 4 décrit un mode de fixation particulier des pare-vapeur 27 et pare-pluie 25 pour assurer la continuité de leur protection une fois les éléments modulaires 2 ou 3 ou 4 assemblés. Suivant cette représentation, l’agrafage du pare-vapeur 27 peut être effectué sur les extrémités latérales des montants intérieurs 11 et 11’ dans un plan (V, T) ainsi que sur les entretoises longitudinales intérieures 13 et 13’. Celui du pare-pluie de base 25 peut être effectué sur les extrémités latérales des montants extérieurs 10 et 10’ dans un plan (V, T) ainsi que sur les entretoises longitudinales extérieures 12 et 12’. Sur cette figure 4, les zones agrafées sont représentées par des surfaces hachurées.

Ces modules 2 ou 3 ou 4 sont conçus pour recevoir directement les éléments de finition sans support intermédiaire lors de leur mise en œuvre.
Les éléments intérieurs de finition peuvent être des plaques de carton plâtre ou de gypse par exemple qui se fixent directement sur les montants intérieurs 11 et 11’. L’écartement des montants intérieurs 11 et 11’ entre eux et des montants extérieurs 10 et 10’ entre eux peut être un multiple de 60 cm de façon à garantir une fixation aisée des éléments de finition intérieure et/ou extérieure directement sur les montants intérieurs 11 et 11’ et/ou extérieurs 10 et 10’. À noter que ces éléments de finition peuvent participer au contreventement de l’édifice. Si des enduits terre ou chaux sont choisis, alors il est souhaitable dans ce cas de disposer un treillis de contreventement longitudinal 17 disposé entre les montants intérieurs 11 et 11’.
De la même façon, les éléments extérieurs de finition peuvent être des plaques de parement par exemple qui se fixent directement sur les montants extérieurs 10 et 10’. À noter que ces éléments de finition peuvent participer au contreventement de l’édifice. Si des enduits terre ou chaux sont choisis, alors il peut être opportun dans ce cas de disposer un treillis de contreventement longitudinal 17 disposé entre les montants extérieurs 10 et 10’.

De façon préférentielle, on prendra soin de disposer au moins un deuxième treillis de contreventement transversal 18 entre un montant extérieur 10 et 10’ et un montant intérieur 11 et 11’, de façon à garantir la stabilité transversale du module.
Ces treillis de contreventement 17 ou 18 peuvent être réalisés avec des tasseaux de bois ou des câbles métalliques.
Par ailleurs, il peut être intéressant de mettre en pression l’élément isolant 30 lors de la construction de l’élément modulaire 2 ou 3 ou 4, de façon à limiter les phénomènes de flambement des différents montants intérieurs 11 et 11’ et extérieurs 10 et 10’.

Premier exemple de réalisation: module de mur 2

Selon un mode de réalisation particulier représenté en figure 2, la structure du module de mur 2 présente la disposition des montants latéraux extérieurs 10 et 10’, intérieurs 11 et 11’, les entretoises longitudinales 12 et 12’, 13 et 13’ et transversales 14 et 14’ ainsi que les éléments de maintien verticaux 15 et 15’ et transversaux 16 et 16’ de l’élément isolant 30.
La structure ainsi formée peut ensuite recevoir l’isolant 30 ainsi que les éléments de protection contre l’humidité que sont les pare-vapeur 27 et pare-pluie 25 et 26 pour former l’ensemble présentée en figure 3.
Dans ce cas, la protection pare-pluie dit «de tête» 26 dans le plan (L, T) du module de mur 2 permet une protection temporaire contre la pluie en phase d’assemblage et lorsque les modules de toiture 3 ne sont pas encore montés.
Par ailleurs, le fait de disposer le pare-pluie 25 et les plaques de parement extérieur de part et d’autre des montants extérieurs 10 et 10’ – dans le plan (L, V) – permet de garantir une lame d’air pour la ventilation de l’espace entre le pare-pluie 25 et le parement de façade.
Egalement, le fait de disposer le pare-vapeur 27 et les plaques de finition intérieure de part et d’autre des montants intérieurs 11 permet de garantir l’intégrité du pare-vapeur 27 lors de la mise en œuvre de fixations sur ces plaques de finition intérieure (aménagement courant de supports de tableaux, télévisions ou autres).
Un exemple de mode de fixation par agrafage des pare-pluie et pare-vapeur sur ces modules de mur 2 est présenté en figure 4 dans laquelle les zones agrafées ont été représentées par des surfaces hachurées.
L’assemblage des modules de murs 2 entre eux est représenté sur les figures 10 et 11 par fixation mécanique des montants intérieurs 11 et 11’ et extérieurs 10 et 10’ entre eux, de préférence par boulonnage, l’axe des assemblages étant parallèle à l’axe L. À noter que le principe d’assemblage est identique pour les modules de toiture 3 ou pourvus d’ouvertures 4. L’assemblage des modules muraux 2 sur le soubassement 50 est quant à lui parallèle à l’axe T.

Deuxième exemple d e réalisation: modul e de toiture 3 sans structure support de couverture
En référence à la figure 5, ce deuxième exemple de réalisation concerne un module de toiture 3. Ce module de toiture 3 présente une constitution similaire au module de mur 2 décrit en référence à la figure 3.
De manière spécifique pour ces modules de toiture 3, le pare-pluie de tête 26 dans le plan (L, T) et au contact de l’élément isolant 30 permet de garantir la continuité de la protection avec le pare-pluie de base 25 de l’élément modulaire mural 2 en façade.
Dans le cas standard, les modules de toiture 3 représentent une demi-largeur de la toiture finie. Si la largeur du bâtiment fini 1 est faible, le module de toiture 3 peut représenter une largeur complète de la toiture finie.

Selon le mode de réalisation particulier de la figure 5, le module de toiture 3 présente une pente de toiture forte (supérieure ou égale à 20%). Dans ce cas, on peut recourir à des solutions classiques de charpente de type «fermettes» fixées directement sur les modules de toiture 3. Le fait de disposer d’un pare-pluie horizontal 25 permet de protéger l’isolant 30 contre une retombée éventuelle de gouttes de condensation préalablement formées sur l’écran de sous toiture. L’espace sous toiture étant ventilé, cette humidité résiduelle sera donc évaporée rapidement. À noter que cette configuration ne permet pas de s’affranchir d’un pare-pluie disposé dans les règles de l’art en sous face de couverture.

L’assemblage des modules de toiture 3 entre eux se fait sur toute la longueur des montants intérieurs 11 et 11’ et extérieurs 10 et 10’ de base comme présenté en figure 12.
En référence à la figure 13, il est représenté l’assemblage des modules de toiture 3 sur les modules de mur 2. Cet assemblage peut être effectué par des pattes ou sabots métalliques 40 qui solidarisent les montants intérieurs 11 et 11’ des modules de toiture 3 avec respectivement les montants intérieurs 11 et 11’ et extérieurs 10 et 10’ des modules de mur 2.

Troisième exemple de réalisation: module de toiture 3 comportant une structure support de couverture
En référence à la figure 6, le module de toiture présente une toiture à faible pente (entre 3 et 20%). Selon ce troisième mode de réalisation, le module de toiture préfabriqué 3 comporte une structure destinée à supporter une couverture qui peut par exemple être composée de tuiles. Sur la base de cette structure et comme présenté en figure 7, il est possible de fixer un deuxième pare-pluie 28 sur les montants extérieurs additionnels 24 et 24’ qui suivent la pente de toiture et en regard du pare-pluie horizontal de base 25. Suivant un mode de réalisation particulier, l’assemblage des pare-pluies 25, 26 et 28 est par ailleurs réalisé par agrafage et représenté en figure 8 dans laquelle les zones agrafées ont été représentées par des surfaces hachurées.

Quatrième exemple de réalisation: modul e de mur avec ouverture 4
Selon le mode de réalisation présenté en figure 9, le module avec ouverture 4 peut intégrer des fenêtres. Les charges statiques et dynamiques sont alors reprises par les montants 10, 10’, 11 et 11’ qui encadrent ces fenêtres et qui présentent une section plus importante que pour un module sans ouverture 2 ou 3.
Par ailleurs, en l’absence de pare-vapeur 27 autour de la structure qui encadre ces ouvertures, l’isolation complémentaire 31 disposée entre les montants 10 et 11, respectivement 10’ et 11’, ainsi qu’entre les entretoises longitudinales 12 et 13 par exemple est effectuée par des matériaux imputrescibles, comme par exemple du polystyrène expansé.
Selon le même principe dont le mode de réalisation n’est pas représenté, ces ouvertures peuvent également être des portes ou des portes fenêtres.

Cinquième exemple de réalisation: module de mur 2 avec fixation de solives pour supporter un ou plusieurs étages
La figure 14 présente le cas d’une construction à étage et montre comment les solives 41 sont directement fixées sur les montants intérieurs 11 et participent au chaînage intermédiaire des murs. L’avantage de cette solution est qu’il n’y a pas de rupture du pare-vapeur 27 au niveau des têtes de solives, garantissant ainsi la santé du bâti pour de multiples décennies.

Conclusion:

La présente invention a pour objectif de proposer une solution de construction d’un bâtiment de façon rapide, fiable et écologique. En effet, l’énergie grise peut être réduite grâce à l’emploi d’une structure de préférence en bois minimaliste, pour encapsuler l’isolant qui sera de façon préférentielle des ballots de matériaux végétaux compressés pourvus de bonnes propriétés de résistance thermique. Cette structure est néanmoins capable de supporter l’ensemble des charges mécaniques statiques et dynamiques du bâtiment (charges de toiture et résistance au vent par exemple) et permettre la manipulation de ces éléments modulaires lors de la phase d’assemblage. Cette structure permet en outre un assemblage aisé des éléments modulaires entre eux et sur le mur de fondation et surtout de disposer directement les supports de finition intérieures et extérieures sur l’élément ainsi préfabriqué en préservant l’intégrité du pare-vapeur et du pare-pluie de façon sécurisée par un écartement naturel à la surface de finition (protection contre le percement par exemple).

L’intérêt de cette invention réside dans la valorisation de matériaux naturels tels que la paille (aujourd’hui sous exploitée) et le bois, matériaux reconnus sains pour les occupants des bâtiments ainsi construits si la paille est issue de filières de l’agriculture biologique qui permettent de garantir qu’elle n’est pas imprégnée de pesticides notamment. Elle permet également l’emploi d’une solution rationnelle «tout en un» (rôle structurel et d’isolation thermique en conservant une excellente protection contre l’humidité dans le temps) en utilisant des matériaux à faibles coûts (tasseaux de bois de faible section et régulièrement répartis). Le fait de pré fabriquer ces éléments en atelier permet de diminuer les temps de montage sur le chantier mais surtout grâce au pare-vapeur et au pare-pluie de garantir que l’isolant restera sec et non altéré jusqu’à la mise hors d’eau du bâtiment, c’est à dire jusqu’à l’assemblage complet des modules de mur et de toiture.

Par ailleurs, dans le cas d’un bâtiment à étage, le fait de fixer les solives sur les montants intérieurs via des sabots métalliques permet de garantir la continuité du pare-vapeur sur toute la hauteur du bâtiment et ainsi d’éviter un endommagement de la structure du plancher par condensation de vapeur d’eau et pourrissement des têtes de solives.

Claims

Élément modulaire de construction préfabriqué (2, 3, 4) configuré pour former une enveloppe thermique d’un bâtiment (1), constitué d’au moins un élément isolant (30) définissant des faces intérieures et extérieures, caractérisé en ce que sa structure est constituée d’au moins:
une paire de montants extérieurs (10, 10’), lesdits montants extérieurs (10, 10’) étant parallèles à un axe vertical (V), alignés selon un axe longitudinal (L) et possédant deux extrémités suivant l’axe (V),

une paire de montants intérieurs (11, 11’), lesdits montants intérieurs (11, 11’) étant parallèles à un axe vertical (V), alignés selon un axe longitudinal (L), disposés dans un plan (L, V) séparé de celui des montants extérieurs (10, 10’) par l’épaisseur de l’au moins un élément isolant (30) suivant un axe transversal (T) et possédant deux extrémités suivant l’axe (V),

deux paires d’entretoises longitudinales (12, 12’, 13, 13’), dont une paire extérieure (12, 12’) reliant les montants extérieurs (10, 10’) et une paire intérieure (13, 13’) reliant les montants intérieurs (11, 11’),

une paire d’entretoises transversales (14, 14’), chaque entretoise transversale (14, respectivement 14’) reliant un montant extérieur (10, respectivement 10’) à un montant intérieur (11, respectivement 11’) en regard,

deux éléments de maintien vertical (15 et 15’) de l’au moins un élément isolant (30) disposés aux extrémités des montants extérieurs (10, 10’) et intérieurs (11, 11’) dans un plan (L, T),

deux éléments de maintien transversal (16 et 16’) de l’au moins un élément isolant (30) dont un extérieur (16) disposés au contact des montants extérieurs (10, 10’) et un intérieur (16’) disposé au contact des montants intérieurs (11, 11’),

un premier pare-pluie (25) disposé au contact des montants extérieurs (10, 10’) et sur l’ensemble de la hauteur de l'élément modulaire (2, 3, 4) selon le plan (L, V),
Élément modulaire (2, 3, 4) selon la revendication précédente caractérisé en ce qu’il comporte en outre un deuxième pare-pluie (26), disposé au contact de l’élément isolant (30), en continuité avec le premier pare-pluie (25) et configuré pour protéger la face supérieure du module de mur (2, 4) au cours du montage du bâtiment (1) ou la paroi en façade extérieure de l’élément de toiture (3, 4),
Élément modulaire (2, 3, 4) selon l’une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce qu’il comporte en outre un pare-vapeur (27) disposé au contact des montants intérieurs (11, 11’) et s'étendant sur l’ensemble de la hauteur de l'élément modulaire selon le plan (L, V),
Élément modulaire (2, 3, 4) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’il comporte en outre un treillis de contreventement longitudinal (17) disposé entre les montants intérieurs (11, 11’) et/ou extérieurs (10, 10’) selon le plan (L, V).
Élément modulaire (2, 3, 4) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’il comporte en outre un treillis de contreventement transversal (18) disposé entre un montant extérieur (10, 10’) et un montant intérieur (11, 11’).
Élément modulaire (2, 3, 4) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’il comporte en outre un élément de finition extérieure (19) et/ou intérieure (20), ledit élément de finition extérieure (19) étant disposé au contact des faces extérieures des montants extérieurs (10, 10’) et celui de finition intérieure (20) au contact des faces intérieures des montants intérieurs (11, 11’).
Élément modulaire (2, 3, 4) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’il comporte en outre un élément extérieur additionnel composé de montants extérieurs additionnels (24, 24’) présentant une pente comprise entre 3 et 20% par rapport aux montants extérieurs (10, 10’), ladite pente étant configurée pour soutenir une couverture de toiture, ledit élément extérieur présentant un troisième pare-pluie (28) disposé au contact des montants extérieurs additionnels (24, 24’) et destiné à être en regard du premier pare-pluie de base (25) porté par l’élément modulaire de construction (2, 3, 4).
Bâtiment (1) caractérisé en ce qu’il est réalisé par assemblage d’au moins 5 éléments modulaires de construction (2, 3, 4) selon l’une quelconque des revendications précédentes, l’assemblage ainsi effectué formant l’enveloppe dudit bâtiment (1) sur un soubassement (50).
Bâtiment (1) selon la revendication 8 caractérisé en ce que l’assemblage est réalisé par fixation mécanique des éléments modulaires (2, 3, 4) d’une part entre eux au niveau des montants extérieurs (10, 10’) et intérieurs (11, 11’) et d’autre part sur le soubassement (50).
Bâtiment (1) selon l’une quelconque des revendications 8 ou 9, caractérisé en ce qu’il comporte en outre un étage, ledit étage étant supporté par des solives (41) fixées aux montants intérieurs (11, 11’).