FR3143638A1 - Prefabricated hybrid construction panel, particularly for building facades - Google Patents
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Abstract
L’invention concerne un panneau de construction (1) hybride préfabriqué, notamment pour façade de bâtiment, comporte au moins : - un corps de panneau (2), comprimé, réalisé dans ledit premier matériau de construction, moins dense et moins résistant mécaniquement, mais plus résistant thermiquement que le deuxième matériau de construction, - une ossature (3), nervurée et armée, noyée dans ledit corps de panneau (2), réalisée dans ledit deuxième matériau de construction, plus dense et plus résistant mécaniquement, mais moins résistant thermiquement que le premier matériau de construction, et - des planelles de coffrage (11, 12) permettant de couler sur chantier des zones de jonction (ZJ) avec d’autres panneaux et/ou un plancher (P) du bâtiment, et assurant une fonction de rupture de pont thermique au droit desdites zones de jonction (ZJ),l’ossature (3) et le corps de panneau (2) étant intimement liés par surmoulage de sorte à former un panneau monobloc, superposable, transportable et autoportant. Figure pour l’abrégé : Fig 1.The invention relates to a prefabricated hybrid construction panel (1), in particular for a building facade, comprising at least: - a compressed panel body (2), made of said first construction material, less dense and less mechanically resistant, but more thermally resistant than the second construction material, - a framework (3), ribbed and reinforced, embedded in said panel body (2), made from said second construction material, denser and more mechanically resistant, but less resistant thermally than the first construction material, and - formwork plates (11, 12) allowing junction zones (ZJ) to be poured on site with other panels and/or a floor (P) of the building, and ensuring a thermal break function to the right of said junction zones (ZJ), the framework (3) and the panel body (2) being closely linked by overmolding so as to form a one-piece, stackable, transportable and self-supporting panel. Figure for abstract: Fig 1.
Description
La présente invention concerne un panneau de construction hybride préfabriqué notamment pour façade de bâtiment en général, et plus particulièrement pour façade porteuse dans le cas de bâtiments à plusieurs étages, ledit panneau étant défini au moins par une face externe et une face interne, une épaisseur séparant les faces externe et interne, deux bords latéraux et deux bords longitudinaux, dont un bord inférieur et un bord supérieur, ledit panneau de construction étant réalisé en au moins deux matériaux de construction différents, un premier et un deuxième matériaux de construction, ayant des propriétés physiques complémentaires.The present invention relates to a prefabricated hybrid construction panel in particular for building facades in general, and more particularly for load-bearing facades in the case of multi-storey buildings, said panel being defined at least by an external face and an internal face, a thickness separating the external and internal faces, two lateral edges and two longitudinal edges, including a lower edge and an upper edge, said construction panel being made of at least two different construction materials, a first and a second construction materials, having complementary physical properties.
Les panneaux de façade, appelés également voiles verticaux, qui sont préfabriqués en béton existent depuis de nombreuses années. On trouve notamment des panneaux pleins en béton, panneaux nervurés en béton, panneaux en béton intégrant des blocs de matériau isolant, panneaux sandwichs en béton intégrant une couche de matériau isolant entre deux parois en béton liées par des entretoises, prémurs simples ou prémurs isolés comportant deux parois en béton liées par des entretoises, avec ou sans couche de matériau isolant, formant un coffrage pour recevoir du béton coulé en place, c’est-à-dire sur chantier. Des exemples de panneaux de façade préfabriqués sont décrits dans les publications CN 103 114 663 B, EP 2 615 218 A1 et CN 108 425 451 B. Dans tous les cas, une isolation thermique est ajoutée sur chantier dans les zones de jonction pour limiter les ponts thermiques.Facade panels, also called vertical sails, which are prefabricated in concrete have been around for many years. We find in particular solid concrete panels, ribbed concrete panels, concrete panels integrating blocks of insulating material, concrete sandwich panels integrating a layer of insulating material between two concrete walls linked by spacers, simple double walls or insulated double walls comprising two concrete walls linked by spacers, with or without a layer of insulating material, forming a formwork to receive concrete poured in place, that is to say on site. Examples of prefabricated facade panels are described in publications CN 103 114 663 B, EP 2 615 218 A1 and CN 108 425 451 B. In all cases, thermal insulation is added on site in the junction areas to limit the thermal bridges.
Traditionnellement, les panneaux de façade peuvent en outre comporter un doublage rapporté sur chantier pour compléter la résistance thermique globale de la façade, et/ou améliorer l’esthétique de la façade par un revêtement extérieur de type enduit ou bardage.Traditionally, the facade panels can also include lining added on site to complete the overall thermal resistance of the facade, and/or improve the aesthetics of the facade with an exterior coating such as coating or cladding.
A ce jour et au regard des contraintes environnementales qui pèsent sur le domaine de la construction en général, les panneaux de façade préfabriqués en béton posent les problèmes suivants :
• une empreinte carbone importante et non conforme aux évolutions règlementaires environnementales,
• un poids rapporté important sur les planchers, qui induit un moment de flexion élevé conduisant à un surdimensionnement des planchers et de l’ensemble de l’ossature du bâtiment,
• une difficulté à traiter les ponts thermiques dans les zones de jonction,
• des systèmes de fixation bridés, n’autorisant aucun jeu du panneau par rapport à l’ossature du bâtiment.To date and in view of the environmental constraints which weigh on the field of construction in general, prefabricated concrete facade panels pose the following problems:
• a significant carbon footprint that does not comply with environmental regulatory developments,
• a significant weight reported on the floors, which induces a high bending moment leading to oversizing of the floors and the entire framework of the building,
• difficulty in dealing with thermal bridges in junction areas,
• flanged fixing systems, allowing no play of the panel in relation to the building framework.
Les industriels de la préfabrication en béton sont confrontés à ces problématiques et cherchent à les résoudre en développant des solutions visant notamment à :
• trouver un complexe de matériaux pour fabriquer un panneau de façade qui réponde aux objectifs suivants : une épaisseur minimale, une résistance thermique performante, une empreinte carbone faible, avec une résistance mécanique équivalente aux panneaux de façade actuels,
• traiter les ponts thermiques avec l’ossature du bâtiment, notamment au niveau des poteaux et des nez de dalles de plancher,
• assembler efficacement le panneau de façade à l’ossature du bâtiment,
• répondre aux exigences règlementaires en matière d’incendie et notamment au niveau des jonctions façades/planchers et façades/poteaux,
• permettre une rapidité de mise en œuvre du panneau de façade sur chantier en termes de manutention et de pose.Concrete prefabrication manufacturers are faced with these problems and seek to resolve them by developing solutions aimed in particular at:
• find a complex of materials to manufacture a facade panel that meets the following objectives: minimum thickness, high-performance thermal resistance, a low carbon footprint, with mechanical resistance equivalent to current facade panels,
• treat thermal bridges with the framework of the building, particularly at the level of posts and noses of floor slabs,
• effectively assemble the facade panel to the building framework,
• meet regulatory requirements in terms of fire and in particular at the level of facade/floor and facade/post junctions,
• allow rapid implementation of the facade panel on site in terms of handling and installation.
A ce jour, les solutions actuelles de panneaux de façade préfabriqués ne répondent pas à ces objectifs.To date, current prefabricated facade panel solutions do not meet these objectives.
La présente invention vise à pallier ces inconvénients en proposant une nouvelle conception de panneau de façade préfabriqué à partir d’au moins deux matériaux de construction ayant des propriétés différentes et complémentaires, mis en œuvre judicieusement de manière à combiner leurs propriétés, afin d’aboutir à un compromis entre tous les objectifs visés ci-dessus.The present invention aims to overcome these drawbacks by proposing a new design of prefabricated facade panel from at least two construction materials having different and complementary properties, implemented judiciously so as to combine their properties, in order to achieve a compromise between all the objectives set out above.
Dans ce but, l'invention concerne un panneau de construction hybride préfabriqué du genre indiqué en préambule, caractérisé en ce que ledit panneau de construction comporte au moins :
- un corps de panneau, comprimé, réalisé dans ledit premier matériau de construction, moins dense et moins résistant mécaniquement, mais plus résistant thermiquement que le deuxième matériau de construction,
- une ossature, nervurée et armée, noyée dans ledit corps de panneau, réalisée dans ledit deuxième matériau de construction, plus dense et plus résistant mécaniquement, mais moins résistant thermiquement que le premier matériau de construction, et
- des planelles de coffrage agencées pour couler sur chantier des zones de jonction avec d’autres panneaux de construction et/ou un plancher du bâtiment, lesdites planelles de coffrage étant formées dans ledit corps de panneau, et étant intrinsèquement résistantes thermiquement, de sorte à créer une rupture de pont thermique au droit desdites zones de jonction, et
en ce que ladite ossature et ledit corps de panneau sont liés intimement par surmoulage de sorte à former un panneau de construction monobloc, superposable, transportable et autoportant.For this purpose, the invention relates to a prefabricated hybrid construction panel of the type indicated in the preamble, characterized in that said construction panel comprises at least:
- a compressed panel body, made of said first construction material, less dense and less mechanically resistant, but more thermally resistant than the second construction material,
- a framework, ribbed and reinforced, embedded in said panel body, made of said second construction material, denser and more mechanically resistant, but less thermally resistant than the first construction material, and
- formwork boards arranged to pour on site junction zones with other construction panels and/or a floor of the building, said formwork boards being formed in said panel body, and being intrinsically thermally resistant, so as to create a thermal break to the right of said junction zones, and
in that said framework and said panel body are closely linked by overmolding so as to form a one-piece construction panel, stackable, transportable and self-supporting.
Ainsi, la conception de ce nouveau panneau de construction préfabriqué permet de répondre à tous les objectifs visés ci-dessus, en privilégiant un matériau léger et isolant pour réaliser la majorité du panneau dont sa peau extérieure et son épaisseur, combiné à un matériau plus classique et résistant pour réaliser sa structure rigide.Thus, the design of this new prefabricated construction panel makes it possible to meet all the objectives targeted above, by favoring a light and insulating material to make the majority of the panel including its outer skin and its thickness, combined with a more traditional material and resistant to achieve its rigid structure.
Dans une forme préférée de l’invention, ledit premier matériau de construction est un béton biosourcé, et ledit deuxième matériau de construction est un béton armé, permettant ainsi une réduction de l’empreinte carbone par le remplacement d’un matériau carboné (béton armé) par un matériau biosourcé et donc moins carboné.In a preferred form of the invention, said first construction material is a biosourced concrete, and said second construction material is a reinforced concrete, thus allowing a reduction in the carbon footprint by replacing a carbon material (reinforced concrete ) by a biosourced and therefore less carbon-intensive material.
Ledit béton biosourcé peut être défini par tout ou partie des propriétés suivantes : une résistance mécanique à la compression comprise entre 3Mpa et 6Mpa, une résistance mécanique à la traction comprise entre 0,5Mpa et 3Mpa, une densité après compression comprise entre 400kg/m3et 1500kg/m3, et une conductivité thermique entre 0,08W/m.K. et 0,20W/m.K. En outre, ledit corps de panneau est avantageusement obtenu par moulage dudit béton biosourcé comprimé à une valeur comprise entre 80 et 150kN/m2. Ainsi, le panneau de construction obtenu peut être défini au moins par les propriétés suivantes : une résistance mécanique à la compression comprise entre 400 et 500kN/ml, et une densité d’environ 1250kg/m3, permettant d’atteindre des performances mécaniques adaptées à tout type de façade porteuse dans le cas de bâtiments à un ou plusieurs étages, pour un poids réduit de moitié.Said biosourced concrete can be defined by all or part of the following properties: a mechanical compressive strength of between 3Mpa and 6Mpa, a mechanical tensile strength of between 0.5Mpa and 3Mpa, a density after compression of between 400kg/m 3 and 1500kg/m 3 , and a thermal conductivity between 0.08W/mK and 0.20W/mK In addition, said panel body is advantageously obtained by molding said biosourced concrete compressed to a value between 80 and 150kN/m 2 . Thus, the construction panel obtained can be defined at least by the following properties: a mechanical resistance to compression of between 400 and 500kN/ml, and a density of approximately 1250kg/m 3 , making it possible to achieve suitable mechanical performances to any type of load-bearing facade in the case of buildings with one or more floors, for a weight reduced by half.
Ledit béton biosourcé peut comporter un mélange de charges végétales, de liant minéral et d’eau, lesdites charges végétales étant choisies dans le groupe comportant le bois, le miscanthus, la chènevotte de chanvre ou une combinaison d’au moins deux de ces composants, et ledit liant minéral étant choisi dans le groupe comportant le ciment, le ciment Portland, le laitier de haut fourneau, la chaux, le métakaolin, les argiles calcinées ou une combinaison d’au moins deux de ces composants, permettant là encore de réduire l’impact carbone en fonction du choix du liant notamment en limitant l’emploi du ciment Portland.Said biosourced concrete may comprise a mixture of vegetable fillers, mineral binder and water, said vegetable fillers being chosen from the group comprising wood, miscanthus, hemp hemp or a combination of at least two of these components, and said mineral binder being chosen from the group comprising cement, Portland cement, blast furnace slag, lime, metakaolin, calcined clays or a combination of at least two of these components, again making it possible to reduce the carbon impact depending on the choice of binder, in particular by limiting the use of Portland cement.
Dans la forme préférée de l’invention, ledit béton biosourcé est un béton de bois comportant des particules de bois sous une forme choisie dans le groupe comportant des copeaux, des plaquettes, des granulés, présentant une granulométrie inférieure à 20mm, et une quantité comprise entre 160kg/m3et 250kg/m3dans le mélange béton de bois, le béton de bois représentant un bon compromis entre résistance, isolation, puits de carbone, disponibilité, coût et mise en œuvre.In the preferred form of the invention, said biosourced concrete is a wood concrete comprising wood particles in a form chosen from the group comprising chips, plates, granules, having a particle size less than 20mm, and a quantity comprised between 160kg/m 3 and 250kg/m 3 in the wood concrete mixture, wood concrete representing a good compromise between resistance, insulation, carbon sink, availability, cost and implementation.
En outre, ledit béton armé peut être choisi parmi un béton ordinaire, un béton à faible empreinte de dioxyde de carbone, un béton fibré, ou une combinaison d’au moins deux de ces matériaux, renforcé par des armatures.In addition, said reinforced concrete can be chosen from ordinary concrete, concrete with a low carbon dioxide footprint, fiber-reinforced concrete, or a combination of at least two of these materials, reinforced with reinforcement.
De manière avantageuse, ladite ossature comporte un réseau de nervures de renfort s’étendant dans deux directions sécantes, dont au moins une nervure inférieure de rive alignée avec le bord inférieur dudit panneau, une nervure supérieure décalée avec le bord supérieur dudit panneau, et au moins deux nervures latérales décalées avec les bords latéraux dudit panneau. Ainsi, ce réseau de nervures associé au corps du panneau assure la stabilité dimensionnelle et le contreventement du panneau, le rendant à lui-seul résistant aux efforts horizontaux et/ou verticaux, et ce quelles que soient sa géométrie et la position des ouvertures qu’il comporte.Advantageously, said framework comprises a network of reinforcing ribs extending in two intersecting directions, including at least one lower edge rib aligned with the lower edge of said panel, an upper rib offset with the upper edge of said panel, and at least two lateral ribs offset with the side edges of said panel. Thus, this network of ribs associated with the body of the panel ensures the dimensional stability and bracing of the panel, making it in itself resistant to horizontal and/or vertical forces, whatever its geometry and the position of the openings that it has. it comprises.
Ledit corps du panneau comporte avantageusement un épaulement prévu au moins dans les bords latéraux et le bord supérieur dudit panneau, lesdits épaulements formant lesdites planelles de coffrage, qui forment intrinsèquement une rupture de pont thermique au droit des zones de jonction.Said body of the panel advantageously comprises a shoulder provided at least in the side edges and the upper edge of said panel, said shoulders forming said formwork planes, which intrinsically form a thermal break to the right of the junction zones.
Ledit panneau de construction peut comporter en outre, dans la nervure de renfort inférieure de l’ossature, au moins deux réservations borgnes, agencées pour recevoir des moyens de positionnement dudit panneau sur un plancher, facilitant sa mise en œuvre, et/ou au moins deux réservations traversantes réparties de part et d’autre d’une nervure de renfort centrale, agencées pour recevoir un béton de clavetage avec un plancher, assurant une continuité des armatures des nervures de renfort avec des armatures verticales en attente prévues dans ledit plancher.Said construction panel may further comprise, in the lower reinforcing rib of the framework, at least two blind reservations, arranged to receive means for positioning said panel on a floor, facilitating its implementation, and/or at least two through reservations distributed on either side of a central reinforcing rib, arranged to receive a keying concrete with a floor, ensuring continuity of the reinforcements of the reinforcing ribs with pending vertical reinforcements provided in said floor.
La présente invention et ses avantages apparaîtront mieux dans la description suivante de plusieurs modes de réalisation donnés à titre d'exemples non limitatifs, en référence aux dessins annexés, dans lesquels :The present invention and its advantages will appear better in the following description of several embodiments given by way of non-limiting examples, with reference to the appended drawings, in which:
Dans les exemples de réalisation illustrés, les éléments ou parties identiques portent les mêmes numéros de référence. En outre, les termes qui ont un sens relatif, tels que vertical, horizontal, droite, gauche, avant, arrière, au-dessus, en-dessous, etc. doivent être interprétés dans des conditions normales d’utilisation de l’invention, et telles que représentées sur les figures. Les axes X, Y et Z sont quant à eux définis par un repère orthonormé illustré à la
En référence aux figures, le panneau de construction 1, 1’ de l’invention est un panneau dit « hybride » ou « composite » car il est issu d’un assemblage judicieux d’au moins deux matériaux de construction différents non miscibles, dont les propriétés physiques se complètent pour atteindre les objectifs visés ci-dessus. En outre, le panneau de construction 1, 1’ est préfabriqué, ce qui permet de maitriser le processus de fabrication de bout en bout, d’obtenir une qualité élevée, contrôlée et reproductible, d’assurer le respect du cahier des charges, de pouvoir fabriquer des panneaux sur-mesure et personnalisés pour tenir compte des ouvertures (fenêtre, porte, porte-fenêtre, balcon) et ainsi d’optimiser et de simplifier la mise en œuvre sur chantier.With reference to the figures, the construction panel 1, 1' of the invention is a so-called "hybrid" or "composite" panel because it comes from a judicious assembly of at least two different immiscible construction materials, including the physical properties complement each other to achieve the objectives set above. In addition, the construction panel 1, 1' is prefabricated, which makes it possible to control the manufacturing process from start to finish, to obtain high, controlled and reproducible quality, to ensure compliance with the specifications, be able to manufacture tailor-made and personalized panels to take into account openings (window, door, French window, balcony) and thus optimize and simplify implementation on site.
Le panneau de construction 1, 1’ est défini au moins par une hauteur H, une longueur L, une épaisseur E, une face externe FE orientée vers l’extérieur du bâtiment, une face interne FI orientée vers l’intérieur du bâtiment. Ainsi, le panneau de construction 1 est encadré au moins par deux bords latéraux BL, et deux bords longitudinaux, dont un bord inférieur BI et un bord supérieur BS. Il présente dans l’exemple représenté une forme de parallélépipède rectangle, dans laquelle les bords longitudinaux sont destinés à être posés horizontalement et les bords latéraux BL verticalement. Bien entendu, la forme représentée n’est pas exclusive puisque d’autres formes géométriques ou non peuvent être définies en fonction de l’architecture du bâtiment. En outre, le panneau de construction 1 peut être plein, comme dans les figures 1 à 7, ou le panneau de construction 1’ peut comporter des ouvertures, telles qu’au moins une ouverture de fenêtre 9 et/ou une ouverture de porte 10, comme dans les figures 8 à 10.The construction panel 1, 1' is defined at least by a height H, a length L, a thickness E, an external face FE oriented towards the exterior of the building, an internal face FI oriented towards the interior of the building. Thus, the construction panel 1 is framed at least by two lateral edges BL, and two longitudinal edges, including a lower edge BI and an upper edge BS. In the example shown, it presents a rectangular parallelepiped shape, in which the longitudinal edges are intended to be placed horizontally and the lateral edges BL vertically. Of course, the shape represented is not exclusive since other geometric or non-geometric shapes can be defined depending on the architecture of the building. Furthermore, the construction panel 1 may be solid, as in Figures 1 to 7, or the construction panel 1' may have openings, such as at least one window opening 9 and/or one door opening 10 , as in Figures 8 to 10.
Selon l’invention, le panneau de construction 1, 1’ comporte un corps de panneau 2 réalisé dans un premier matériau de construction, de préférence un béton dit biosourcé, et une ossature 3 nervurée et noyée dans le corps de panneau 2, réalisée dans un deuxième matériau de construction, de préférence un béton dit armé. Le corps de panneau 2 définit ainsi la géométrie et le remplissage du panneau de construction 1, notamment sa face externe FE, sa face interne FI, son épaisseur E, ses deux bords latéraux BL, son bord supérieur BS et son bord inférieur BI. L’ossature 3 définit ainsi la rigidité du panneau de construction 1. Cependant et comme expliqué ci-après, la conception du panneau de construction 1, 1’ permet de combiner les propriétés physiques des deux matériaux de construction, pour atteindre des performances globalement meilleures que les panneaux de construction bi-matériaux connus, puisqu’il est possible d’envisager de construire des bâtiments à plusieurs niveaux au moyen du panneau de construction selon l’invention qui a l’avantage d’être porteur.According to the invention, the construction panel 1, 1' comprises a panel body 2 made from a first construction material, preferably a so-called biosourced concrete, and a framework 3 ribbed and embedded in the panel body 2, made in a second construction material, preferably so-called reinforced concrete. The panel body 2 thus defines the geometry and filling of the construction panel 1, in particular its external face FE, its internal face FI, its thickness E, its two side edges BL, its upper edge BS and its lower edge BI. The framework 3 thus defines the rigidity of the construction panel 1. However, and as explained below, the design of the construction panel 1, 1' makes it possible to combine the physical properties of the two construction materials, to achieve overall better performance. than the known bi-material construction panels, since it is possible to envisage constructing buildings on several levels using the construction panel according to the invention which has the advantage of being load-bearing.
Le béton biosourcé formant le premier matériau de construction du panneau de construction 1, 1’ comporte de préférence un mélange de charges végétales, de liant minéral et d’eau. Les charges végétales peuvent être choisies dans le groupe comportant le bois, le miscanthus, la chènevotte de chanvre, ou une combinaison d’au moins deux de ces composants, cette liste n’étant pas exhaustive. Le liant minéral peut être choisi dans le groupe comportant le ciment, le ciment Portland, le laitier de haut fourneau, la chaux, le métakaolin, les argiles calcinées, ou une combinaison d’au moins deux de ces composants, cette liste n’étant pas exhaustive. Il peut être un béton de bois. Dans ce cas, il comporte des particules de bois, qui peuvent se présenter sous une forme choisie dans le groupe comportant des copeaux, des plaquettes, des granulés, ou similaire. La granulométrie des particules de bois peut être inférieure à 20mm, et représenter une quantité comprise entre 160kg/m3et 250kg/m3dans le mélange béton de bois.The biosourced concrete forming the first construction material of the construction panel 1, 1' preferably comprises a mixture of vegetable fillers, mineral binder and water. The vegetable fillers can be chosen from the group comprising wood, miscanthus, hemp hemp, or a combination of at least two of these components, this list being not exhaustive. The mineral binder may be chosen from the group comprising cement, Portland cement, blast furnace slag, lime, metakaolin, calcined clays, or a combination of at least two of these components, this list not being not exhaustive. It can be a wood concrete. In this case, it comprises wood particles, which can be in a form chosen from the group comprising chips, chips, pellets, or the like. The grain size of the wood particles can be less than 20mm, and represent a quantity between 160kg/m 3 and 250kg/m 3 in the wood concrete mixture.
Le béton biosourcé et plus particulièrement le béton de bois ciblé est intéressant du fait de ses propriétés physiques qui sont complémentaires à celles du deuxième matériau de construction, à savoir le béton armé. Il présente en effet une résistance mécanique à la compression comprise entre 3Mpa et 6Mpa, une résistance mécanique à la traction comprise entre 0,5Mpa et 3Mpa, une densité après compression comprise entre 400kg/m3et 1500kg/m3, et une conductivité thermique entre 0,08W/m.K. et 0,20W/m.K. Lors de sa mise en œuvre, le béton de bois est mis sous pression mécanique après coulage dans un banc de moulage, à un niveau de pression pouvant être compris entre 80 et 150kN/m2. Le choix d’un matériau totalement ou partiellement biosourcé permet de répondre aux objectifs environnements, de créer des puits de carbone, et de réduire ainsi l’empreinte carbone de l’ensemble du panneau de construction 1, 1’, de même que son poids jusqu’à environ 50%. d’un panneau classique en tout béton.Biosourced concrete and more particularly targeted wood concrete is interesting due to its physical properties which are complementary to those of the second construction material, namely reinforced concrete. It indeed has a mechanical resistance to compression of between 3Mpa and 6Mpa, a mechanical resistance to traction of between 0.5Mpa and 3Mpa, a density after compression of between 400kg/m 3 and 1500kg/m 3 , and a thermal conductivity between 0.08W/mK and 0.20W/mK During its implementation, the wood concrete is put under mechanical pressure after pouring in a molding bench, at a pressure level which can be between 80 and 150kN/m 2 . The choice of a totally or partially biosourced material makes it possible to meet environmental objectives, to create carbon sinks, and thus to reduce the carbon footprint of the entire construction panel 1, 1', as well as its weight. up to about 50%. a classic all-concrete panel.
Toutes les valeurs caractérisant les propriétés physiques des matériaux entrant dans la composition du panneau et du panneau obtenu sont issues d’essais réalisés en laboratoire conformément aux normes en vigueur.All values characterizing the physical properties of the materials used in the composition of the panel and the panel obtained are taken from tests carried out in the laboratory in accordance with current standards.
Le béton armé formant le deuxième matériau de construction du panneau de construction 1, 1’ peut être choisi parmi un béton ordinaire, un béton à faible empreinte de dioxyde de carbone, un béton fibré, ou une combinaison d’au moins deux de ces matériaux. Il est renforcé par des armatures 8 en acier noyées dans le béton, ayant pour fonctions de renforcer ce deuxième matériau de construction et de conférer au panneau de construction 1, 1’ des propriétés mécaniques de résistance à la flexion, à la compression et à la traction. Les armatures 8 peuvent être choisies parmi des barres, des cages, des treillis ou similaires, constitués d’armatures en acier, d’armatures à haute adhérence, d’armatures composites chargées en fibres, ou tout autre type d’armatures équivalentes et compatibles.The reinforced concrete forming the second construction material of the construction panel 1, 1' can be chosen from ordinary concrete, concrete with a low carbon dioxide footprint, fiber-reinforced concrete, or a combination of at least two of these materials. . It is reinforced by steel reinforcements 8 embedded in concrete, having the functions of reinforcing this second construction material and giving the construction panel 1, 1' mechanical properties of resistance to bending, compression and traction. The reinforcements 8 can be chosen from bars, cages, trellises or the like, made up of steel reinforcements, high-adhesion reinforcements, fiber-filled composite reinforcements, or any other type of equivalent and compatible reinforcements. .
Le béton armé présente en effet une résistance mécanique à la compression comprise entre 25Mpa et 60Mpa avec des armatures classiques du marché, une résistance mécanique à la traction comprise entre 1.5 Mpa et 4.5 Mpa, une densité de l’ordre de 2500kg/m3, et une conductivité thermique de l’ordre de 2W/m.K.Reinforced concrete has a mechanical compressive strength of between 25Mpa and 60Mpa with conventional market reinforcements, a mechanical tensile strength of between 1.5Mpa and 4.5Mpa, a density of around 2500kg/ m3 , and a thermal conductivity of around 2W/mK
Le panneau de construction 1, 1’ ainsi obtenu aura une densité d’environ 1250 kg/m3, soit un poids allégé d’environ 50% par rapport à un panneau tout béton, et une résistance mécanique à la compression comprise entre 400 et 500 kN/ml.The construction panel 1, 1' thus obtained will have a density of approximately 1250 kg/m 3 , i.e. a weight reduced by approximately 50% compared to an all-concrete panel, and a mechanical resistance to compression of between 400 and 500 kN/ml.
Le panneau de construction 1, 1’ est de préférence fabriqué sur un banc de moulage dans une usine de préfabrication, ou dans une installation de préfabrication foraine sur le chantier ou à proximité du chantier. Plus particulièrement, le corps de panneau 2 est obtenu par coulage du premier matériau de construction dans le banc de moulage sur une épaisseur E, la peau en fond de coffrage définissant la face externe FE du panneau, et la face supérieure définissant la face interne FI du panneau. Des rainures 4, 5 ont été aménagées du côté de la face interne FI et dans l’épaisseur E par un système de réservations (non représenté). Après l’opération de coulage et avant l’opération de séchage, le corps du panneau 2 est mis sous une pression déterminée par tout système de presse adapté, pour compacter le matériau ayant pour effet d’augmenter la densité et les propriétés de résistance mécanique du premier matériau de construction, comme énoncé ci-dessus. Après l’opération de compression, l’ossature 3 est obtenue par coulage du deuxième matériau de construction pour former des nervures 6, 7 dans les rainures 4, 5 du corps de panneau 2 servant de coffrage. Préalablement au coulage du corps de panneau 2 et/ou de l’ossature 3, des armatures 8 sont positionnées dans le banc de moulage sur des cales ou/ou directement dans les rainures 4, 5 pour armer les nervures 6, 7 de l’ossature 3. L’ossature 3 est coulée avant le séchage complet du corps de panneau 2 pour obtenir une adhérence forte entre les deux matériaux du corps de panneau 2 et de l’ossature 3. Le panneau de construction 1, 1’ peut intégrer en fonction du cahier des charges, des réservations pour les ouvertures 9, 10, et des réservations pour les passages des gaines techniques (plomberie, électricité, etc.). Ce procédé de fabrication permet une adhérence forte entre les différents matériaux de construction et les armatures 8, créant ainsi une liaison intime entre deux parties constitutives dudit panneau, de sorte à obtenir un panneau de construction 1, 1’ monobloc, facilement superposable, transportable, et manipulable.The construction panel 1, 1' is preferably manufactured on a molding bench in a prefabrication factory, or in a fairground prefabrication installation on the construction site or near the construction site. More particularly, the panel body 2 is obtained by casting the first construction material in the molding bench to a thickness E, the skin at the bottom of the formwork defining the external face FE of the panel, and the upper face defining the internal face FI of the panel. Grooves 4, 5 have been provided on the side of the internal face FI and in the thickness E by a reservation system (not shown). After the casting operation and before the drying operation, the body of the panel 2 is placed under a determined pressure by any suitable press system, to compact the material having the effect of increasing the density and mechanical strength properties of the first building material, as stated above. After the compression operation, the framework 3 is obtained by casting the second construction material to form ribs 6, 7 in the grooves 4, 5 of the panel body 2 serving as formwork. Prior to casting the panel body 2 and/or the framework 3, reinforcements 8 are positioned in the molding bench on wedges or/or directly in the grooves 4, 5 to reinforce the ribs 6, 7 of the framework 3. The framework 3 is cast before the panel body 2 has completely dried to obtain strong adhesion between the two materials of the panel body 2 and the framework 3. The construction panel 1, 1' can integrate into depending on the specifications, reservations for openings 9, 10, and reservations for passages in technical ducts (plumbing, electricity, etc.). This manufacturing process allows strong adhesion between the different construction materials and the frames 8, thus creating an intimate connection between two constituent parts of said panel, so as to obtain a one-piece construction panel 1, 1', easily stackable, transportable, and manipulable.
L’ossature 3 comporte plus particulièrement un réseau de nervures de renfort 6, 7 s’étendant dans deux directions sécantes, préférentiellement perpendiculaires. Elle comporte au moins une nervure inférieure 6 de rive alignée avec le bord inférieur BI du panneau, une nervure supérieure 6 décalée avec le bord supérieur BS du panneau, et au moins deux nervures latérales 7 décalées avec les bords latéraux BL dudit panneau. Dans l’exemple de la
Les nervures de renfort 6, 7 qui constituent l’ossature 3 en béton armé permettent un fonctionnement hybride des deux matériaux de construction, tant pour les charges horizontales que verticales, et permettent d’atteindre des performances bien supérieures à celles de n’importe quel matériau de construction biosourcé utilisé seul, comme des panneaux en chanvre, des panneaux en béton de bois.The reinforcing ribs 6, 7 which constitute the reinforced concrete framework 3 allow hybrid operation of the two construction materials, both for horizontal and vertical loads, and make it possible to achieve performances much higher than those of any bio-sourced building material used alone, such as hemp panels, wood concrete panels.
Les nervures de renfort 6 horizontales peuvent présenter une section de béton armé comprise entre 15x15cm et 25x50cm, sans que ces valeurs ne soient limitatives. Les nervures de renfort 7 verticales sont adaptées aux sollicitations et peuvent être espacées entre 0.50 à 6.00m. Ainsi, leur espacement peut être adapté aux réservations pour aménager des ouvertures 9, 10 dans le panneau de construction 1, 1’. Dans le cas de petites réservations, inférieures par exemple à 1.00x1.00m, celles-ci seront traités par un simple cadre en béton armé, en remplacement des nervures de renfort filantes.The horizontal reinforcing ribs 6 can have a reinforced concrete section of between 15x15cm and 25x50cm, without these values being limiting. The vertical reinforcing ribs 7 are adapted to the stresses and can be spaced between 0.50 and 6.00m. Thus, their spacing can be adapted to the reservations to provide openings 9, 10 in the construction panel 1, 1’. In the case of small reservations, for example less than 1.00x1.00m, these will be treated with a simple reinforced concrete frame, replacing the running reinforcing ribs.
Le panneau de construction 1, 1’ comporte en outre des planelles de coffrage 11, 12 permettant de couler sur chantier des zones de jonction ZJ entre deux panneaux de construction 1, 1’ consécutifs et entre le panneau de construction 1, 1’ et un plancher P (figures 12 et 13). Dans les exemples représentés, les planelles de coffrage 11, 12 sont formées par des épaulements 11’, 12’ ménagés dans les deux bords latéraux BL et dans le bord supérieur BS du corps de panneau 2. Compte tenu de la faible conductivité thermique du béton biosourcé, entre 0,08W/m.K. et 0,20W/m.K., soit au moins 10 fois moins que le béton classique, les planelles de coffrage 11, 12 sont intrinsèquement thermiquement isolantes et permettent d’assurer une fonction de rupture de pont thermique au droit des zones de jonction ZJ. En outre, ces planelles de coffrage 11, 12, faisant partie du corps de panneau 2, dans la continuité de la face externe FE et constituées du même matériau, ne seront soumises à aucune contrainte liée à des dilations différentes, des liaisons entre matériaux différents, et assureront une intégrité de la face externe FE dans le temps.The construction panel 1, 1' further comprises formwork boards 11, 12 allowing junction zones ZJ to be poured on site between two consecutive construction panels 1, 1' and between the construction panel 1, 1' and a floor P (figures 12 and 13). In the examples shown, the formwork plates 11, 12 are formed by shoulders 11', 12' provided in the two side edges BL and in the upper edge BS of the panel body 2. Taking into account the low thermal conductivity of the concrete biosourced, between 0.08W/m.K. and 0.20W/m.K., i.e. at least 10 times less than conventional concrete, the formwork plates 11, 12 are intrinsically thermally insulating and make it possible to ensure a thermal break function at the junction zones ZJ. In addition, these formwork planels 11, 12, forming part of the panel body 2, in the continuity of the external face FE and made of the same material, will not be subject to any constraints linked to different expansions, connections between different materials , and will ensure integrity of the external face FE over time.
Les zones de jonction ZJ peuvent en outre être complétées sur chantier, en fonction du cahier des charges, par un matériau isolant thermiquement additionnel avant coulage des zones de jonction, des organes d’étanchéité pour reprendre les poussées de coulage, etc.The ZJ junction zones can also be supplemented on site, depending on the specifications, with an additional thermally insulating material before pouring of the junction zones, sealing members to take up the casting thrusts, etc.
Le panneau de construction 1, 1’ comporte en outre dans la nervure de renfort 6 inférieure au moins deux réservations borgnes 13, agencées pour s’emboiter sur deux clefs en béton prévues sur le plancher P afin de faciliter la mise en place et le maintien dudit panneau en phase provisoire. Bien entendu, tout autre moyen de positionnement du panneau sur le plancher en phase provisoire, tel qu’un système mécanique de type goujons ou similaire, peut convenir.The construction panel 1, 1' further comprises in the lower reinforcing rib 6 at least two blind reservations 13, arranged to fit onto two concrete keys provided on the floor P in order to facilitate installation and maintenance of said panel in the provisional phase. Of course, any other means of positioning the panel on the floor in the temporary phase, such as a mechanical system such as dowels or similar, may be suitable.
Le panneau de construction 1, 1’ comporte également dans la nervure de renfort 6 inférieure au moins deux réservations traversantes 14 réparties de part et d’autre d’une nervure de renfort 7 centrale, pour le coulage des zones de clavetage avec le plancher P. Ces réservations traversantes 14 sont agencées pour assurer la continuité des armatures 8 des nervures de renfort 7 et des armatures verticales en attente prévues dans le plancher P.The construction panel 1, 1' also includes in the lower reinforcing rib 6 at least two through reservations 14 distributed on either side of a central reinforcing rib 7, for pouring the keying zones with the floor P These through reservations 14 are arranged to ensure the continuity of the reinforcements 8 of the reinforcing ribs 7 and of the pending vertical reinforcements provided in the floor P.
En référence à présent aux figures 11 à 13, la pose d’un panneau de construction 1, 1’ selon l’invention fait appel aux techniques classiques, telles que le levage du panneau de construction par un engin de levage (non représenté) via des élingues 15 fixées dans des inserts de levage (non représentés) prévus dans le panneau, selon la
Le plancher P comporte en bord de rive des clés en béton 17, c’est-à-dire des pièces en relief, rapportées ou intégrées, sur lesquelles sont alignées les réservations borgnes 13 prévues dans la nervure de renfort 6 de la rive inférieure du panneau. Lorsque le panneau de construction 1 est déposé sur le plancher P, et les clés en béton 17 sont logées dans les réservations borgnes 13, le panneau est maintenu provisoirement à l’aide d’étais tire-pousse 18 (voir
Les planelles de coffrage 11, 12 en béton de bois servent à la fois d’arrêt de bétonnage pour le clavetage des zones de jonction ZJ verticales, que lors du coulage de la dalle de compression DC du plancher P (voir panneau de construction 1 de l’étage inférieur sur les figures 11 à 13). Préalablement au coulage des zones de jonction ZJ, un isolant complémentaire 22 peut être ajouté dans les planelles de coffrage 11, 12.The formwork plates 11, 12 made of wood concrete serve both as a concreting stop for the pinning of the vertical ZJ junction zones, and during the pouring of the compression slab DC of the floor P (see construction panel 1 of the lower floor in Figures 11 to 13). Prior to pouring the junction zones ZJ, additional insulation 22 can be added to the formwork plates 11, 12.
Pour finir, un béton de clavetage est coulé dans les réservations traversantes 14 en pied du panneau de construction 1 pour assurer une continuité mécanique entre les armatures 8 de la nervure de renfort 7 centrale et des armatures en attente saillante du plancher P. La partie haute des réservations traversantes 14 est rebouchée par un bloc 21 de béton de bois ou similaire collé au mortier. Lorsque le panneau de construction 1 est posé, le garde-corps 16 peut être retiré.Finally, a keying concrete is poured into the through reservations 14 at the foot of the construction panel 1 to ensure mechanical continuity between the reinforcements 8 of the central reinforcing rib 7 and the projecting reinforcements of the floor P. The upper part through reservations 14 are filled with a block 21 of wood concrete or similar glued to mortar. When the construction panel 1 is installed, the guardrail 16 can be removed.
Les travaux de finition de la façade côté face externe FE du bâtiment peuvent comporter à minima un enduit à la chaux avec entoilage au droit des joints, ou à défaut un bardage avec pare-pluie intégré. Les panneaux de construction 1, 1’ côté face interne FI peuvent être complétés par un doublage intérieur isolant.The finishing work on the façade on the external FE side of the building may include at least a lime coating with covering at the joints, or failing that, cladding with an integrated rain screen. The construction panels 1, 1’ on the internal face FI can be supplemented by an insulating interior lining.
L’assemblage et la combinaison des matériaux de construction de natures différentes permet d’optimiser l’épaisseur du panneau de construction 1, 1’ tout en répondant aux aspects environnementaux (empreinte carbone, emploi de matériaux biosourcés, recyclage, etc.), aux contraintes acoustiques et structurelles, ainsi qu’aux exigences spécifiques liées à sa fonction de mur de façade porteur dans le bâtiment.The assembly and combination of construction materials of different natures makes it possible to optimize the thickness of the construction panel 1, 1' while responding to environmental aspects (carbon footprint, use of biosourced materials, recycling, etc.), acoustic and structural constraints, as well as the specific requirements linked to its function as a load-bearing facade wall in the building.
La présente invention n'est bien entendu pas limitée aux exemples de réalisation décrits mais s'étend à toute modification et variante évidentes pour un homme du métier dans la limite des revendications annexées. En outre, les caractéristiques techniques des différents modes de réalisation et variantes mentionnés ci-dessus peuvent être, en totalité ou pour certaines d’entre elles, combinées entre elles.The present invention is of course not limited to the embodiments described but extends to any modification and variation obvious to a person skilled in the art within the limits of the appended claims. In addition, the technical characteristics of the different embodiments and variants mentioned above can be, in whole or for some of them, combined with each other.
Claims (12)
caractériséen ce que ledit panneau de construction (1, 1’) comporte au moins :
- un corps de panneau (2), comprimé, réalisé dans ledit premier matériau de construction, moins dense et moins résistant mécaniquement, mais plus résistant thermiquement que le deuxième matériau de construction,
- une ossature (3), nervurée et armée, noyée dans ledit corps de panneau (2), réalisée dans ledit deuxième matériau de construction, plus dense et plus résistant mécaniquement, mais moins résistant thermiquement que le premier matériau de construction, et
- des planelles de coffrage (11, 12) agencées pour couler sur chantier des zones de jonction (ZJ) avec d’autres panneaux de construction et/ou un plancher (P) du bâtiment, lesdites planelles de coffrage étant formées dans ledit corps de panneau (2), et étant intrinsèquement résistantes thermiquement, de sorte à créer une rupture de pont thermique au droit desdites zones de jonction (ZJ), et
en ce que ladite ossature (3) et ledit corps de panneau (2) sont liés intimement par surmoulage de sorte à former un panneau de construction monobloc, superposable, transportable et autoportant.Prefabricated hybrid construction panel (1, 1'), in particular for building facades, said panel being defined at least by an external face (FE) and an internal face (FI), a thickness (E) separating the external and internal faces , two lateral edges (BL) and two longitudinal edges, including a lower edge (BI) and an upper edge (BS), said construction panel being made of at least two different construction materials, a first and a second construction material , having complementary physical properties,
characterized in that said construction panel (1, 1') comprises at least:
- a panel body (2), compressed, made of said first construction material, less dense and less mechanically resistant, but more thermally resistant than the second construction material,
- a framework (3), ribbed and reinforced, embedded in said panel body (2), made from said second construction material, denser and more mechanically resistant, but less thermally resistant than the first construction material, and
- formwork boards (11, 12) arranged to pour on site junction zones (ZJ) with other construction panels and/or a floor (P) of the building, said formwork boards being formed in said body of panel (2), and being intrinsically thermally resistant, so as to create a thermal break at the right of said junction zones (ZJ), and
in that said framework (3) and said panel body (2) are closely linked by overmolding so as to form a one-piece construction panel, stackable, transportable and self-supporting.
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| FR2213901A FR3143638A1 (en) | 2022-12-20 | 2022-12-20 | Prefabricated hybrid construction panel, particularly for building facades |
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2023
- 2023-11-21 EP EP23211260.7A patent/EP4390000A1/en active Pending
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| Publication number | Publication date |
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