EP1388624A1 - Système de construction de murs et enceintes extérieurs en caissons et en mode préfabriqué. - Google Patents

Système de construction de murs et enceintes extérieurs en caissons et en mode préfabriqué. Download PDF

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EP1388624A1
EP1388624A1 EP02102106A EP02102106A EP1388624A1 EP 1388624 A1 EP1388624 A1 EP 1388624A1 EP 02102106 A EP02102106 A EP 02102106A EP 02102106 A EP02102106 A EP 02102106A EP 1388624 A1 EP1388624 A1 EP 1388624A1
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EP
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walls
envelopes
plastic
tie rods
concrete
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Withdrawn
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EP02102106A
Other languages
German (de)
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Inventor
M. Paul De Vadder
M. Adrian Serafim
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Classifications

    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E04—BUILDING
    • E04B—GENERAL BUILDING CONSTRUCTIONS; WALLS, e.g. PARTITIONS; ROOFS; FLOORS; CEILINGS; INSULATION OR OTHER PROTECTION OF BUILDINGS
    • E04B2/00—Walls, e.g. partitions, for buildings; Wall construction with regard to insulation; Connections specially adapted to walls
    • E04B2/84—Walls made by casting, pouring, or tamping in situ
    • E04B2/86—Walls made by casting, pouring, or tamping in situ made in permanent forms
    • E04B2/8611—Walls made by casting, pouring, or tamping in situ made in permanent forms with spacers being embedded in at least one form leaf

Definitions

  • the present invention relates to a system and a mode of construction using a welded metal structure, associated and inserted in a double reinforced concrete structure forming sides or external planes and connected to this one without thermal bridge.
  • the metal structure is wrapped in a insulating. It saves on concrete and combines lightness and insulation for mechanical characteristics equal.
  • the present invention relates to a method of construction which uses a welded, associated metal structure and inserted in a double reinforced concrete structure to which it is spatially connected iso.
  • the metallic structure is wrapped in an insulating material which does not allow direct metal connection with 1 outer casing of reinforced concrete.
  • Such a structure in addition to being light and insulating, offers compressibility, buckling, twisting and very interesting bending.
  • the modules are assemblies of square or rectangular metallic structures forming between them squares or cubes whose sizes are calculated according to existing physical constraints.
  • the junction points forming squares or cubes are welded and embedded in an envelope of a suitable plastic. These envelopes join, in tension, the external walls with the structures by eight junction points described above. These points contain tie rods welded to the external reinforcements and are embedded in the enclosures so that they can slide and withstand accidental fire temperatures. These tie rods are arranged along concurrent axes and having the same angles between them. The ends of the eight tie rods therefore form the corners of a cube. We speak of an iso-spatial arrangement.
  • Plastic envelopes have their extreme walls end to end with reinforcing concrete which can thus transmit its buckling and compression.
  • the axis links are extended to the walls by suitable plastic end caps.
  • the tips are then linked to 1 reinforcement of the outer walls and to central metal structures by snab fit adequate.
  • the residual volume between the modules, the tie rods and the internal faces of the reinforced concrete walls is preferably filled with a good insulator, preferably rot-proof, non-hydrolyzable, not attractive to insects and other vermin.
  • the assembly thus obtained is easy to pre-assemble, to transport, to implement. It is solid, durable and light while it is good insulator and resistant in case of fire.
  • the dimensions obtained in mass production can be very precise. It is suitable in whole or in part for the construction of multi-storey buildings even in earthquake-resistant constructions.
  • FIG. 1A is a succession of modules (1) sandwiched between the walls (2) of concrete, provided with a welded frame (3). These modules are interconnected by median metallic structures (4), of square shape in the present example. The connections on the axes (5) are united to 1 frame by plastic heads (6), fitted with snab fit (7).
  • the tie rods (8) of the modules are welded (9) to 1 frame (3), and are fixed in the module by an insulating thermosetting resin (10), resistant to high temperatures which traps a reinforced protrusion (11), made of fiber glass.
  • Figure 1B shows the metal structure (4).
  • Figure 1C shows the plastic envelopes E.
  • Figure 1D shows the tie rods (8) and 1 frame (3).
  • These mounted modules form walls of exterior walls of a two-story building.
  • the diameter of the reinforcing wires (3) used in the concrete walls (2) is 4 mm.
  • the meshes are quadratic of 100 mm. next to.
  • the thickness of the concrete walls (2) is 30 mm.
  • the circumference of the module is 93 mm. of diameter.
  • the profile squares are 50 mm. next to.
  • the tie rods are 6 mm. of diameter.
  • the external thickness of the module is 235 mm.
  • the insulation will cover 1 interior of the module to a thickness of 76 mm, in its thinnest part and 119 mm. in its thickest part.
  • the type of concrete used conforms to standard C 25 or C 30.
  • the internal tensile strength will be 75 kN / m 2 .
  • the bending resistance exerted at the central point, when it is only supported at its 4 corners, will be 350 Pascal. Its general insulation will have 7.5 1 / k. kcal / minC.
  • the total weight per square meter will be 201 kg.
  • the structure of the wall thus formed will resist fire until reaching 250 ° C in 1 plastic envelope, a temperature which is difficult to reach taking into account the established fire-fighting instructions.
  • Figure 2 represents a median section of a corner connection profile calculated on the ground floor of the same building and it could still reach 4 floors.
  • L we see at the ends (21) of each structural profile (4), sandwiched between the external walls (22), a threaded rod (23) with connecting bolt (24) and joint in composite material respecting dilations that may occur.
  • the junction lines are provided with grooves and slides that 1 can be seen in Figure 3 in (31) and (32). These slides are made airtight by the use of a correctly affixed resin net (33).
  • the diameter of the reinforcing wires (3) used is 8 mm.
  • the meshes are quadratic with a side of 100 mm.
  • the thickness of the concrete (2) is 40 mm.
  • the circumference of the module is 93 mm in diameter.
  • the profile squares are 70 mm wide.
  • the tie rods (8) are 6 mm in diameter.
  • the external thickness of the module is 235 mm.
  • the insulation will cover the interior at a thickness of 56 mm, at its thinnest part and 100 mm at its thickest part.
  • the type of concrete used conforms to standard C 25 or C 30.
  • the internal tensile strength will be 150 kN / m 2 .
  • the bending resistance exerted at the central point, when it is only supported at its 4 corners, will be 1350 Pascal. Its general insulation will have 15.5 1 / k. kcal / minC.
  • the total weight per square meter will be 215 kg.

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Abstract

Système et mode de construction qui utilisent une structure métallique (4) soudée, associée et insérée entre une double structure de béton armé (2) formant côtés ou plans extérieurs et reliée à cette double structure de béton armé (2) sans pont thermique. La structure métallique (4) est enveloppée d un isolant. Elle permet des économies de béton et associe légèreté et isolation pour des caractéristiques mécaniques égales. <IMAGE>

Description

Domaine de l invention
La présente invention se rapporte à un système et un mode de construction qui utilisent une structure métallique soudée, associée et insérée dans une double structure de béton armé formant côtés ou plans extérieurs et reliée à celle ci sans pont thermique. La structure métallique est enveloppée d un isolant. Elle permet des économies de béton et associe légèreté et isolation pour des caractéristiques mécaniques égales.
Description de l art antérieur.
Il existe bien des modules de liaisons spatiales, des structures iso stables ou des panneaux masse qui ne s utilisent que pour des constructions mono ou bi étagées . Aucune de ces inventions ne combine une bonne isolation, sans pont thermique avec une association de structure solide, pouvant être préfabriquée et unie en un seul panneau ou un seul profil, ne nécessitant pas ou très peu de coffrages. Ces panneaux ou profils sont interconnectables par simple vis en bout de profils médians. Elles incluent portes, fenêtres et vides. Le reste est formé d une structure en damier unie par liaisons spatiales solidaires aux parois des côtés. C est 1 objet de la présente invention.
Résumé de l invention:
La présente invention se rapporte à un mode de construction qui utilise une structure métallique soudée, associée et insérée dans une double structure de béton armé à laquelle elle est reliée iso spatiallement. La structure métallique est enveloppée d un matériau isolant ne permettant pas une liaison métallique directe avec 1 enveloppe extérieure de béton armé.
Une telle structure, en plus d être légère et isolante, offre des caractéristiques de compressibilité, flambage, torsion et flexion très intéressantes.
Elle résiste bien au feu, de par sa conception isolante et, du fait d être en outre iso spatiale, elle est aussi utilisable dans des constructions antisismiques.
Bien sûr, il est tenu compte des dilatations extrêmes possibles entre les différents matériaux et de la nécessité de leur cohésion même dans ces circonstances.
Les structures sont associées par vissage et/ou soudage.
Les formes usuelles sont faites de panneaux ou profils de différentes dimensions et formes. Les dimensions des composants peuvent varier en fonction des charges et différentes contraintes à supporter. Ces dimensions sont établies par des spécialistes du métier de la construction mais elles tiennent compte des caractéristiques suivantes :
  • Les charges sont toutes rapportées aux centres de ce qui sera appelé modules
  • Les pressions des parois extérieures sont rapportées à ces centres par des compressions exercées sur les parties extrêmes de ces modules par les armatures de béton. Les compressions sont aussi transformées en tensions sur les parois inverses par des tirants qui solidarisent parois et structure métallique. Ces contraintes se reportent aussi sur la structure métallique centrale, à laquelle elles sont répercutées par des unions métalliques enveloppées dans une matière plastique spéciale.
  • Les tensions entre les faces externes et la structure métallique centrale sont retenues par huit liaisons ou tirants ayant des angles égaux entre eux et ces liaisons ont la même configuration dans tous leurs plans.
  • Les dimensions de ces liaisons sont aussi égales dans tous leurs plans.
  • Les épaisseurs des parois extérieures en béton armé sont minimalisées et calculées sur base des dimensions des mailles métalliques du béton et des charges qu elles devront recevoir (cadres, meubles, etc.) ainsi que des points de compression auxquels elles seront soumises.
  • Les fers structurés de formes carrées ou rectangulaires métalliques croisées et soudées sont calculés en fonction des stress, flambages, flexions, poids auxquels les parois et les profils seront soumis. Les enveloppes des points de jonction sont calculées en fonction des compressions, tensions et torsions qui pourront être exercées entre les parois extérieures et la structures ou qui peuvent être exercées sur les points de jonction des structures métalliques médianes dont elles sont solidaires.
  • Les calculs de construction d édifice peuvent se faire en choisissant un squelette de support de construction adéquat, construit de la même façon. Ils peuvent aussi se faire en considérant que les liaisons spatiales sont assemblées de telles façon qu elles forment des caissons structurellement exploitables.
  • La protection thermique du métal est assurée par un bon isolant adéquat. Ce qui retarde sa phase plastique en cas d incendie accidentel et ce qui rend la construction faible consommatrice d énergie.
Les modules sont des assemblages de structures métalliques carrées ou rectangulaires formant entre eux des carrés ou des cubes dont les grandeurs sont calculées en fonction des contraintes physiques existantes. Les points de jonction formant carrés ou cubes sont soudés et noyés dans une enveloppe d un plastique adéquat.
Ces enveloppes solidarisent, en tension, les parois extérieures avec les structures par huit points de jonction décrits ci dessus. Ces points contiennent des tirants soudés aux armatures extérieures et sont noyés dans les enveloppes de telle façon qu ils peuvent coulisser et résister aux températures d incendie accidentelle. Ces tirants sont disposés selon des axes concourants et ayant les mêmes angles entre eux . Les extrémités des huit tirants forment donc les coins d un cube. On parle de disposition iso spatiale.
Les enveloppes en matière plastique ont leurs parois extrêmes en bout à bout avec le béton d armature qui peut ainsi leur transmettre ses flambages et compressions.
Parfois, les liaisons d axe sont étendues jusqu aux parois par des embouts de plastiques adéquats. Les embouts sont alors liés à 1 armature des parois extérieures et aux structures métalliques centrales par des snab fit adéquats.
Le volume résiduel issu entre les modules , les tirants et les faces internes des parois de béton armé est préférablement rempli d un bon isolant, de préférence imputrescible, non hydrolysable, n attirant pas les insectes et autre vermine.
L ensemble, ainsi obtenu est facile à pré assembler, à transporter, à mettre en uvre.
Il est solide, durable et léger en même temps qu il est bon isolant et résistant en cas d incendie. Les dimensions obtenues en production de masse peuvent être très précises. Il convient en tout ou en partie pour la construction d immeubles multi étages même dans les constructions antisismiques.
Description détaillée de modes de réalisation préférés
Le choix de cet exemple n est nullement exhaustif mais est dicté par le fait qu il peut être utilisé, dans beaucoup d applications, pour la construction d édifices de moins de 5 étages. Il est complété par des schémas susceptibles d éclaircir ou de compléter la description. Dans 1 exemple cité, des modules montés forment des parois de murs extérieurs portants d un immeuble de deux étages et d autres modules en forment les profils de coins, plafonds, etc. La figure 1A est une succession de modules (1) pris en sandwich entre les parois (2) de béton, munis d une armature (3) soudée. Ces modules sont interconnectés par des structures métalliques médianes (4), de forme carrée dans le présent exemple. Les liaisons sur les axes (5) sont unies à 1 armature par des têtes de plastique (6), munies de snab fit (7). Les tirants (8) des modules sont soudés (9) à 1 armature (3), et sont fixés dans le module par une résine thermodurcissable (10) isolante, résistant aux hautes températures qui emprisonne une excroissance (11) renforcée, en fibre de verre. La figure 1B représente la structure métallique (4). La figure 1C représente les enveloppes E en matière plastique. La figure 1D représente les tirants (8) et 1 armature (3).
Ces modules montés forment des parois de murs extérieurs portant d un immeuble de deux étages. Le diamètre des fils d armature (3) employés dans les parois (2) de béton est de 4 mm. Les mailles sont quadratiques de 100 mm. de côté. L épaisseur des parois (2) de béton est de 30 mm. La circonférence du module a 93 mm. de diamètre. Les carrés des profils ont 50 mm. de côté. Les tirants ont 6 mm. de diamètre. L épaisseur extérieure du module est de 235 mm. L isolant recouvrira 1 intérieur du module sur une épaisseur de 76 mm, en sa partie la plus mince et de 119 mm. en sa partie la plus épaisse. Le type de béton employé est conforme au type C 25 ou C 30 normalisé. La résistance à la traction interne sera de 75 kN/m2. La résistance en flexion exercée au point central, lorsqu il n est soutenu qu à ses 4 coins sera de 350 Pascal. Son isolation générale aura 7,5 1/k. kcal/ minC. Le poids total par mètre carré sera de 201 kg. La structure du mur ainsi formée résistera au feu jusqu au moment d atteindre 250°C dans 1 enveloppe en plastique, température qu il est difficile d atteindre en tenant compte des indications anti feu établies.
La figure 2 représente une coupe médiane d un profil de liaison de coin calculé au rez de chaussée du même immeuble et celui ci pourrait encore atteindre 4 étages. L on voit aux extrémités (21) de chaque profil de structure (4), pris en sandwich entre les parois externes (22), une tige filetée (23) avec boulon de jonction (24) et joint de jonction en matériau composite respectant les dilatations qui pourront se produire. Les lignes de jonction sont munies de gorges et de glissières que 1 on peut voir sur la figure 3 en (31) et (32). Ces glissières sont rendues hermétiques par 1 emploi d un filet de résine (33) correctement apposé.
Le diamètre des fils d armature (3) employés est de 8 mm. Les mailles sont quadratiques de 100 mm de côté. L épaisseur du béton (2) est de 40 mm. La circonférence du module a 93 mm de diamètre. Les carrés des profils ont 70 mm de côté. Les tirants (8) ont 6 mm de diamètre. L épaisseur extérieure du module est de 235 mm. L isolant recouvrira l intérieur sur une épaisseur de 56 mm, en sa partie la plus mince et de 100 mm en sa partie la plus épaisse. Le type de béton employé est conforme au type C 25 ou C 30 normalisé. La résistance à la traction interne sera de 150 kN/m2. La résistance en flexion exercée au point central, lorsqu il n est soutenu qu à ses 4 coins sera de 1350 Pascal. Son isolation générale aura 15,5 1/k. kcal/ minC. Le poids total par mètre carré sera de 215 kg.
En résumé, 1 invention peut être décrite comme suit:
  • système et mode de construction qui utilisent une structure métallique (4) soudée, associée et insérée entre une double structure de béton armé (2) formant côtés ou plans extérieurs et reliée à cette double structure de béton armé (2) sans pont thermique. La structure métallique (4) est enveloppée d un isolant. Elle permet des économies de béton et associe légèreté et isolation pour des caractéristiques mécaniques égales.

    • Claims (9)

    1. Système modulaire de structure métallique (4) insérée entre des parois (2) de béton auxquelles la structure (4) est reliée et fixée par des enveloppes (E) en matière plastique enveloppant des points de jonction de la structure (4).
    2. Système selon la revendication 1, caractérisée en ce que les enveloppes (E) en matière plastique sont fixées aux parois (2) par huit tirants (8) ayant des angles égaux entre eux et ayant la même configuration dans tous leurs plans.
    3. Système selon la revendication 2, caractérisé en ce que les tirants (8) sont fixés dans les enveloppes (E) par une résine thermodurcissable (10).
    4. Système selon l une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les enveloppes (E) ont des têtes unies à une armature (3) des parois (2).
    5. Enveloppe (E) pour une système selon 1 une quelconque des revendications 1 à 4.
    6. Structure de profils soudés dont les points de jonction soudés sont enveloppés par des enveloppes en matière plastique, les enveloppes ayant des excroissances qui touchent des parois intérieures de béton armé.
    7. Structure selon la revendication 6, caractérisée en ce que les modules iso spatiaux sont reliés aux tirants de jonction par des matières plastiques et d une manière telle qu il est difficile de la détruire dans des conditions normales d incendie accidentel, normalement combattu.
    8. Structure comme décrite ci dessus.
    9. Enveloppe comme décrite ci dessus.
    EP02102106A 2002-08-07 2002-08-07 Système de construction de murs et enceintes extérieurs en caissons et en mode préfabriqué. Withdrawn EP1388624A1 (fr)

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