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" Dispositif de construction à ossature métallique "
La présente invention a pour objet un dispositif de construction à ossature métallique qui procure une grande écono- mie, une rapidité particulière d'exécution et un accroissement du confort, ce dernier résidant surtout dans la non-hygrométrie, l'isothermie et l'insonorité considérables de la construction obtenues par les moyens et combinaisons de moyens mis en jeu. De plus, cette construction est incombustible, légère,byperstatique, indéformable et asismique.
Quoique l'invention porte plus spécialement sur la combinaison de ces moyens pour l'obtention d'une construction présentant toutes les qualités mentionnées ci-dessus, il va de soi que l'invention porte également sur les moyens séparés de cette
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combinaison même lorsqu'ils sont mis en jeu séparément ou en com- binaison avec d'autres moyens connus ou nouveau
Aux dessins ci-joints, on a représenté, à titre d'exemples non limitatifs, diverses formes de réalisation de l'objet de l'invention.
Fig. 1 est une vue schématique en élévation d'un portique; fige 2 à 21 sont des sections transversales de divers modes de réalisation de poutres; fig. 22 à 28 sont des vues en élévation (avec vues en coupe aux fig.25 à 28)d'abouts de poutres; fig. 29 est le plan de la dalle, fig. 30 la coupe transversale de la dalle, fig. 31 le détail d'une attache; fig. 32 est la coupe transversale d'un plancher ; fig. 33 est la coupe transversale, fig. 34 le détail des attaches de lambourdes, fig. 35 un détail de panneau en plâtre staffé, fig. 36 le plan de la dalle, fig. 37 la coupe longitudinale de la dalle, dans une variante de plancher; fig. 38 est une vue en coupe horizontale et fig.39 est une vue perspective, avec arrachements partiels, d'un fragment de mur isothermique à double paroi;
fig. 40 est une vue en élévation de l'assemblage d'un poteau porteur et d'une poutre de plancher; fig.41 est une vue en élévation de l'assemblage d'un poteau non porteur et d'une poutre de plancher;
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fig. 42 est une coupe en plan du raccordement de deux murs d'angle avec tuyau de descente; fige 43 représente, en coupe verticale, la dis- position d'un tuyau de descente; fig. 44 est une élévation avec coupe partielle représentant le repos de la construction sur ses fondations; fig. 45 est une coupe en élévation d'un retrait pour mise au gabarit avec seuil -le balcon, couverture, corniche,' armée et détail d'un linteau de baie; fige 46 est une vue de détail en plan du linteau de fig. 45 ; fig. 47 représente le contreventement horizontal des planchers, et fig. 48 un détail des attaches;
fig. 49 et 50 représentent le détail des attaches des contreventements longitudinaux représentés en fig. 51 qui représente l'ossature d'un bâtiment à plusieurs étages.
La construction isothermique à ossature métallique est constituée d'une série de portiques se faisant suite à distance réduite de manière à constituer un système hyperstatique et tra- vaillant sous des charges uniformément réparties, les dits porti- ques pouvant se superposer les uns aux autres, Ces portiques (fig.l) sont constitués de deux poteaux 1 reli3s à une poutre à plancher 2 par un gousset 3 assurant le conteventement transversal. Ces gous- sets 3 sont disposés de manière à recevoir le portique immédiatement supérieur.
L'assemblage d'un portique peut se faire sur le chantier par boulonnage ou rivetage ou soudure électrique ou mieux encore être réalisé en usine par soudure, électrique de préférence, et exécutée par exemple à l'arc avec apport de métal, les profils
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à réunir se prêtant particulièrement comme ceux des poutres pro- prement dites à un assemblage de cette nature.
On saisit facilement l'intérêt du système permettant l'assemblage à l'usine d'éléments facilement transportables du fait d'un encombrement réduit à celui du volume utile ; le montage restant à exécuter sur le chantier se trouvant ramené à peu de chose et se révélant d'une exécution par- ticulièrement facile du fait de la forme des éléments, ce qui ne permet pas les'fausses manoeuvres et ne nécessite aucun personnel exercé, à part un chef monteur à qui peut suffire une main-d'oeuvre de manoeuvres inexpérimentés.
Les fig. 2 à 21 indiquent divers profils de poutres à planchers ou de poteaux, dont les éléments sont soudés. Les membrures 4 peuvent être constituées comme le montrent ces figures, ou bien par combinaison des divers profils indiqués (ronds, cor- nières, fers à U, fers à T,plats). Les ronds des membrures peuvent être pleins ou creux (tubes). Les entretoises 5 peuvent être de profils variables et emprunter ou bien la forme de barres sur toute la longueur de la poutre, ou bien celle de plaques ou de tiges aux seuls points de jonction du treillis.
Le treillis 6 peut être constitué par des fers ronds, carrés, en U, en T, cornières, plats, et emprunter la forme d'un V, d'un N, d'un 1, d'un X; chaque partie pouvant être constituée par des pièces de profils différents,
Les fige 22 à 28 montrent différentes manières de réaliser les abouts de ces poutres.
La fig. 22 qui représente la poutre de fig. 2, montre comment les repos des poutres sont constitués par le fer plat de la membrure inférieure soudé sur les éléments de la membru-
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re supérieure, ceux-ci étant maintenus à écartement et réunis par la barre prolongée 6a du treillis. L'about peut également être laissé libre et recevoir un gousset de forme quelconque soudé à la poutre et débordant ou non pour l'assemblage ou le repos sur d'autres parties.
Les poutres ci-dessus décrites peuvent être utilisées, selon leurs formes et leur constitution;:
1 ) comme ossatures métalliques avec remplissages en éléments pleins ou creux ou avec simple ou double paroi et sous forme de poutres à planchers ou de poteaux;
2 ) dans la construction métallique proprement dite comme celle d'ateliers, usines, hangars, pour les mêmes appli- cations et également comme pannes ou éléments de fermes;
3 ) dans la construction en béton armé comme armatures, les armatures soudées présentant des avantages de tous ordres sur celles simplement crochetées ou mises en place au chantier;
4 ) dans la construction an maçonnerie non seule- ment comme armatures pour les parties en béton armé, mais aussi comme poutres à planchers.
Les fig. 29 à 32 indiquent la constitution du plancherl'entretoisement des poutres 2 de planchers est réalisé en haut et en bas par des cornières ou fers à T 8 dont une aile est entaillée à la demande pour encastrer les ailes des cornières de membrure 4. On pose ensuite sur le dessus des membrures supé-
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rieures 4 des dalles 9 en béton ordinaire ou de ponce armé ou autre matériau,rang par rang en les fixant au droit de chaque poutrelle par un boulon 10 avec plaque 11 et chaque joint 12 d'extrémité est fait au ciment. On introduit, tous les deux rangs de daller les attaches 13 des lambourdes 14 : on coule enfin du ciment dans le joint 15 entre chaque rang de dalles.
Les lambour- des 14 étant posées ensuite, les extrémités de leurs attaches 13 sont rabattues (fig.34) et fixées par une pointe à tête plate.
Sur chaque lambourde est clouée un, bande 16 de matière composée de fibres végétales agglomérées,"Celotex" par exemple, s'opposant à la transmission du son et favorisant par leur élasticité la sou- @ plesse de la marche. Le parquet 17 est cloué ensuite; il peut aussi être posé sur asphalte coulé directement sur les dalles. Le sol, peut: également être constitué par un parquet sans joint ou un linoléum ou un tapis caoutchouc collé sur un léger enduit nivelant parfaitement le dessus des dalles et recouvrant le dessus des attaches de ces dalles.
Les fers sont ensuite protégés par un enrobage au lait de ciment projeté pneumatiqment, les membrures inférieures 4 reçoivent des plaques 18 en matière légère et calorifuge, les dessous des membrures étant revêtus de ciment 19 sur treillage et l'ensemble recevant l'enduit plâtre 20, ou mieux encore le plafond peut pâtre constitué de panneaux en plâtre staf- fé 21 (comme représenté en fig. 35) accrochés aux poutrelles et jointoyés en 22 à la filasse et au plâtre à modeler. Les dits panneaux peuvent d'ailleurs se dédoubler en deux plaques après sciage longitudinal,ce qui donne un plafond plus léger et moins cher.
Les fig. 33 à 37 montrent une variante de plancher.
Lentretoisement des poutres àplanchers 2 est constitué de la
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même façon mais à la partie inférieure seulement; les membrures supérieures 4 se trouvant encastrées dans les dalles 9. Après avoir fixé les attaches 13 des lambourdes 14, on coule le ciment dans les joints. On pose le parquet 17 comme ci-dessus; on enrobe ensui- te les fers et on constitue le plafond soit par des plaques de "Celotex" par exemple, soit par un enduit plâtre 20 appliqué sur un lattis 23 en lamelles de bambou accroché à la membrure infé- rieure, soit sur lattis métallique verni ou protégé par un enduit ciment, soit par les panneaux en plâtre staffé 21 de la fig.35.
Ces planchers légers, insonores, isothermiques et rigides peuvent être utilisés dans la construction en maçonnerie ordinaire ou en béton armé.
Les fig. 38 et 39 montrant comment est constitué le mur isothermique à double paroi. Le matelas;d'air de ce mur est rendu statique :
1 ) par un cloisonnement au droit de chaque pièce et plafond;
2 ) par son épaisseur suffisamment réduite;
3 ) par un système spécial permettant sa dilata- tion sous certaines conditions au moyen d'une ouverture d'un diamètre approprié placée au quartenviron de la hauteur de chaque pièce mais abritée des mouvements de l'air extérieur; cette ouverture pouvant être pratiquée sur la face inférieure de la gaine moyenne d'aération;
4 ) - et le cas échéant quand on recherche une isothermie parfaite - par un autre système permettant le maintien d'une siccité parfaite obtenue en provoquant la condensation de l'humidité de ll'air du matelas et l'évacuation immédiate de cette eau condensée à l'extérieur. A cet effet, les tuyauteries d'eau froide, exécutées de préférence en bi-métal ou mieux encore
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en fer galvanisé pour une raison de rigidité, ne sont pas calori- fugées. On les fait passer à égale distance des deux parois du mur, ce qui fait que ces tuyauteries ne sont distantes que de quelques centimètres'seulement de la paroi la plus voisine. La condensation, au lieu de se faire sur la paroi extérieure qui reste ainsi toujours sèche, se fait sur la tuyauterie qui est plus froide.
Les goutte- lettes descendent le long du tuyau et sont recueillies par des col- lerettes en forme d'entonnoir munies d'une petite tuyauterie évacuant cette eau à 1'extérieur. Il va sans dire que les canali- sation d'eau chaude sont calorifugées par des moyens convenables; dans les planchers, toutes les canalisations, y compris celles d'eau froide, sont soigneusement calorifugées.
Les qualités statiques du matolas d'aire sont donc améliorées par le maintien de la siccité de l'air et sa possibilité de dilatation en évitant les rentrées de l'air extérieur.
Si l'on se reporte à ces figures 38 et 39, on voit que la paroi extérieure du mur est formée par une dalle armée par les membrures extérieures des poteaux et obtenue par projection au "cement gun" de part et d'autre d'un treillage 25 en métal déployé par exemple tendu à l'extérieur des fers ronds des mem- brures pour former voile pour la projection et armature de réparti- tion, d'un béton de ciment, de préférence léger, isothermique et insonore (béton de ponce par exemple) enrobant les membrures 4 des poteaux. Un enduit hydrofuge peut être appliqué ensuite à l'extérieur, également au "cement gun" . Ce béton ou autre 26, forme, en combinaison avec les membrures externes 4 des poteaux et l'enduit 24,une sorte de dalle monolithe armée et nervures par les poteaux de l'ossature métallique.
La paroi extérieure ainsi cons- tituée est donc imperméable, légère et calorifuge. Le béton
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de la couche 26 peut être remplacé par des dalles assemblées entre les nervures des poteaux. Le revêtement extérieur 24 peut être remplacé par des plaques de marbre, pierre, carrreaux de faience ou céramique, mosaïques ou autres matériaux.
Les parties métalliques peuvent être protégées de l'oxydation par un enrobage au lait de ciment projeté pneuma- tiquement.
La paroi intérieure peut être constituée par des panneaux 27, creux en plâtre staffé, sciés intérieurement pour recevoir les ailes des membrures internes 4 des poteaux 2 d'ossa- ture. Au lieu des panneaux 27, on pourrait employer, tous autres matériaux d'origine minérale de préférence et possédant des propriétés isothermiques comme les briques de diatomées Kieselgur, béton de ponce,etc..enduits ensuite du côté apparent ; ces maté- riaux étant encastrés entre les ailes des membrures internes des poteaux, ou mieux établis à l'extérieur pour ne pas subir les effets de la dilatation des poteaux. Le contreventement horizontal des membrures intérieures 4 des poteaux 2 est constitué par un ou plusieurs rangs,,de fers cornières ou de fers à 1'.-¯29, boulonnés, au droit de chaque poteau.
Le mur pourra recevoir des gaines d'aération d'un modèle quelconque augmentant le confort de l'habitation.
La fig. 40 montre le détail de l'assemblage d'un poteau porteau et d'une poutre à planchero La membrure externe 4 en aciers ronds du poteau peut recevoir une cornière soudée 30 permettant sa fixation au chantier sur le gousset 31,par boulonnage,
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rivetage ou soudure. Cependant, ceci peut être évité par l'assem- blage à l'usine et par soudure des poteaux sur la poutre à plan- chers de manière à constituer des portiques. Le gousset 31 est soudé ;,sur la poutre à planchers 2.
La fig.41 montre le détail de l'assemblage des poteaux non porteurs et de la poutre à plancher attenante.Le gous- set 32 est soudé à l'usine entre les mambrures 4 du poteau in- férieur 1; le bas du poteau du dessus 1' est constitué et attaché au gousset de la même façon que les poteaux porteurs. Ce gousset
32 reçoit deux clavettes coudées et soudées 33 s'accrochant dans l'intérieur des membrures de la poutre à plancher 2. Au cas où, en un certain point, le treillis empêcherait l'introduction de ces clavettes, la liaison serait assurée par une ligature en fils galvanisés ou protégés de l'oxydation par enrobage et de même section totale.
La fig. 42 montre le détail d'un angle du bâti- ment. Des pièces en U 34 formant à la fois linteau, chaînage et répartition des charges sont assemblées en bout par une équerre
35; les membnures externes des poteaux d'anglesreçoivent des cornières 36 à raison de deux groupes par hauteur d'étage, des- tinées à tenir la cornière d'angle 37. Un tuyau de chute ou de descente 38, en fibres d'amiante et ciment comprimés par exemple, peut être placé ensuite; il comporte à chaque étage un tampon de visite 39 (fig. 43) avec trappe 40, et autour de lui on coule du béton 41 de manière à former ainsi un poteau d'angle creux en béton armé. L'angle du bâtiment peut être à l'équerre,ou arrondi, ou en pan coupé.
Ce poteau d'angle en béton armé, indispensable pour résister aux chocs pouvant se produire au ez-de-chaussée, n'est plus utile pour les étages où la cornière d'angle suffit à maintenir le métal déployé qui reçoit la dalle extérieure année comme dans les parties droites.
La fig, 44 montre le repos des poteaux sur les
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fondations avec un remplissage en béton maigre 42 entre les gous- sets 43 soudés à l'usine sur les poutres de planchers 2 et reçus par une cornière 44 formant semelle de répartition et recevant des équerres 45 boulonnées sur chaque gousset. Le tout repose sur une semelle en béton armé 46 reposant elle-même sur un feutre asphaltique 47 empêchant l'ascension par capillarité de l'humidité.
La fige 45 représente le détail d'un seuil de balcon par exemple. 48 est l'armature d'une corniche pleine ou creuse fixée simplement par son accrochage sur deux tiges en aciers ronds 49 dont l'une traverse tous les goussets 50 et dont l'autre (autour de laquelle les extrémités de l'armature sont repliées) repose sur la partie débordante du treillis du poteau 1. La même figure donne également le détail d'un seuil de balcon formé par une masse de béton 80, d'un retrait pour mise au gabarit, de la couverture sur plancher, assurée par un revêtement imperméable en dalles armées 51 imperméabilisées par exemple posées sur forme en béton calorifuge 52; une aération est prévue en 53.
Le linteau en de baie, dont la vue plan est indiquée par la fig. 46 comporte une cornière 54 boulonnée et une cornière 55 soudée sur la pièce 56 for- mant à chaque étage chaînage, linteuau des baies, attache du contre- ventement longitudinal et assurant la répartition des charges; cette pièce 56 étant boulonnée sur chaque élément de la membrure interne 4 des poteaux 1.
Les fig. 47 et 48 indiquent le contreventement transversal réalisé à l'aide de fers ronds 57, à l'intérieur de chaque plancher et au-dessus de la membrure inférieure 4 des poutres 2, les membrures supérieures se trouvant encastrées dans
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les dalles armées du plancher qui, s'il s'agit du plancher de fig.55, forme hourdis horizontal nervuré transmettant sur les pignons les efforts dus au vent et reçus par les façades ou réciproquement.
La fig. 47 indique également la poutre au vent qui peut être prévue à chaque pignon et qui serait constituée par la réunion des membrures supérieures et inférieures des deux dernières poutres à planchers par un treillis 58 soudé formant poutre à caisson. Les poteaux porteurs correspondants pourraient être reliés de la même façon pour former également poutres à caisson mais verticales.
Les fig. 49 et 50 montrent le détail de l'attache sur goussets 59 soudés à l'usine sur la pièce 60 du contreventement longitudinal du bâtiment réalisé à chaque étage comme le montre la fig. 51. Ce contreventement est assuré par les attaches du fer à U 60 sur les cornières de membrures 4 des poteaux 1 et surtout par la dalle armée formant paroi extérieure. Les barres incli- nées 61 fixées sur goussets 59 ne sont à prévoir que pour les constructions sur terrains sujets aux déformations (terrains mou- vants, terrains miniers). Pour les pays soumis aux séismes les dits contreventements sont calculés en conséquence. La fig. 51,en même temps qu'elle indique ce contreventement, donne un schéma d'un bâtiment de sept étages (plus un rez-de-chaussée) et de 8m,80 seulement de façade.
Pour une construction d'une plus grande lon- gueur, ce contreventement peut n'être pas plus considérable; il est toujours facile au cas où l'une des barres gênerait l'empla- cement d'une baie de la déplacer sans inconvénient et de réaliser par exemple ce contreventement sur les faces internes et externes des poteaux en jumelant les barres deux par deux pour supprimer les barres centrales ou en les disposant en X ou en supprimant ces dernières et en doublant la section de celles d'angle. Il
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est à considérer de plus que le contreventement longitudinal est renforcé par la résistance propre de la dalle en béton armé frettant les poteaux et n'étant pas susceptible de flambage du fait de la proximité de deux poteaux consécutifs, ce qui ajoute encore à la sécurité.
D'ailleurs, et dans les cas ordinaires, la dalle constituant la paroi extérieure suffit amplement à elle seule comme contreventement résistant aux efforts dus au vent ou à tous autres.
L'un des étages ou plusieurs de ceux Indiqués sur la fig. 51 peuvent être superposés sur un ou plusieurs étages d'une construction existante, pour surélévation, après avoir pris soin de noyer le repos inférieur de la construction isothermique dans un chaînage général en béton armé appliqué sur les parties anciennes.
Enfin ,il est facile de couvrir autrement qu'en terrasse, au moyen de poteaux appropriés,et on peut réaliser les balcons, windows, parties cintrées, porte-à-faux pour fenêtres d'angles jumelées sans poteau d'angle, ou baies de très grandes dimensions en combinant au besoin avec l'ossature de la construc- tion isothermique, des parties en béton armé ou en ossature métal- lique ordinaire passant à l'intérieur des deux parois.
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