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WO2014140479A1 - Système de construction modulaire - Google Patents

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WO2014140479A1
WO2014140479A1 PCT/FR2014/050562 FR2014050562W WO2014140479A1 WO 2014140479 A1 WO2014140479 A1 WO 2014140479A1 FR 2014050562 W FR2014050562 W FR 2014050562W WO 2014140479 A1 WO2014140479 A1 WO 2014140479A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
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vertical uprights
uprights
vertical
construction system
assemblies
Prior art date
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Ceased
Application number
PCT/FR2014/050562
Other languages
English (en)
Inventor
Owen CLUS
Alexandre BUSCH
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sas DHOMINO
Original Assignee
Sas DHOMINO
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority to BR112015021761A priority Critical patent/BR112015021761A2/pt
Priority to EP14713219.5A priority patent/EP2971389B1/fr
Priority to CA2905191A priority patent/CA2905191C/fr
Priority to AU2014229889A priority patent/AU2014229889A1/en
Priority to CN201480026395.0A priority patent/CN105189884B/zh
Priority to RU2015137609A priority patent/RU2693626C2/ru
Application filed by Sas DHOMINO filed Critical Sas DHOMINO
Priority to HK16103290.3A priority patent/HK1215461B/zh
Priority to US14/775,559 priority patent/US20160024779A1/en
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    • E04B1/2604—Connections specially adapted therefor
    • E04B2001/2692—End to end connections of elongated members along their common longitudinal axis

Definitions

  • the present invention relates to an industrialized timber frame construction system for the construction of buildings.
  • the present invention more particularly relates to a construction system whose performance allows stacks on many levels of floors without reported bearing structure.
  • the assembly of solid laminated wood walls is known, where continuous wood panels are reconstituted from wood assemblages of small sections in crossed layers.
  • the panels thus obtained are used as a load-bearing structure or as a load-bearing structure according to clean assembly standards.
  • Pole-beam structures are also known, including a wood structure of large section which is assembled in stages, its dimensioning for the vertical elements (posts) and horizontal (beams) as well as their connections in assemblies takes all the necessary efforts at the completion of the building, the slabs reported and the wall panels complete the envelope of the building and can possibly provide bracing functions of the structure posts-beams carrier.
  • wood frame type constructions are also known, namely that a wall panel consists of vertical wood uprights taken on a low rail and a high rail for the constitution of a panel.
  • the panel consists of this structure braced by a bracing panel, or two, fixed on the structure.
  • the panels thus obtained are used as a load-bearing structure or as a supporting structure with clean assembly standards.
  • wood-framed walls can be installed on intermediate floors or on post-beam structures.
  • the low and high rails of the panel have several mechanical and structural functions, namely:
  • the low and high rails are used to sew the material or bracing system in the low and high borders of the panel.
  • the wood carries a lot more load per unit area in the direction of its fiber than in the direction perpendicular to its fiber, it results in a crushing of the smooth or solid wood elements to the horizontal fibers to the occasional descents of load.
  • a conventional framework system with load transfer on wood with horizontal fibers allows to carry buildings in wood frame up to level +2, that is to say three levels, beyond there is risk of punctual crushing of these massive woods that arrive at the structural limit.
  • the object of the present invention is to propose a prefabricated wooden frame construction system which is transportable and which is very largely stackable without reported bearing structure and without being limited in number of achievable levels.
  • the modular construction system according to the invention is characterized in that it consists of a construction system where the shell consists of several prefabricated units assembled in superposition; and in that each of said units consists of a wood frame structure, comprising a succession of vertical uprights spaced at a standardized spacing, said vertical uprights are spinning any height between floors, and in that said vertical uprights of the floor wall N + 1 each rest directly on a vertical upright of the level N, while lateral assemblies vertical uprights and / or assemblies on elements inserted between uprights provide the functions of maintaining and bracing said amounts.
  • the modular construction system according to the invention, it is characterized in that it consists of a construction system where the shell consists of several prefabricated units assembled in superposition; and in that each of said units consists of a wood frame structure, comprising a succession of vertical uprights spaced at a standardized spacing, said vertical uprights are spinning any height between floors, and in that said vertical uprights of the floor wall N + 1 each rest on a vertical upright of the level N after having intercalated between them an element capable of ensuring the transfer or descent of charges and made of a material or a composite of several materials, which is chosen so as to preserve its mechanical properties under the load stresses of the upper stage (s), while lateral assemblies vertical uprights and / or assemblies on elements inserted between vertical uprights provide the functions of maintaining and bracing said vertical uprights.
  • the interposed elements made of a material, or a composite of several materials, metal for example, may also constitute fixing means.
  • These elements may consist of sheets, or profiles not limited to metal, angles for example. They can also be made of materials such as reinforced or unreinforced concrete, fiber-reinforced or non-reinforced resin, reconstituted wood panels, butted and laminated industrial woods, laminated industrial woods, wood species selected for offer the required compression properties, polymeric or biobased materials based on polymeric or natural binders, ferrous or non-ferrous metals, assemblies of many of these materials, one of which may provide compressive or shear strength for example, the other offering resistance at a time, or one of the composites can be selected to provide fire resistance for example.
  • materials such as reinforced or unreinforced concrete, fiber-reinforced or non-reinforced resin, reconstituted wood panels, butted and laminated industrial woods, laminated industrial woods, wood species selected for offer the required compression properties, polymeric or biobased materials based on polymeric or natural binders, ferrous or non-ferrous metals, assemblies of many of these materials, one of which may provide
  • a vertical amount is not in the exact extension of the corresponding vertical amount of the upper and / or lower level. These elements are intended to allow the catching of an offset in the longitudinal direction of the wall.
  • the vertical uprights are assembled on a low horizontal spar that is intended to carry floor joists.
  • the vertical uprights are assembled on a high horizontal beam which is intended to carry ceiling joists or roof.
  • the vertical uprights directly carry ceiling or roof joists.
  • the prefabricated units are intended to be superimposed between them, and sets of superposed units can be juxtaposed, which can be achieved in many and varied ways, such as for example, not limited to, between spars, between spars and joists, between spars and uprights, between uprights and uprights, between studs and joists, etc.
  • FIG. 1 shows a schematic perspective view of a structure made according to the construction system according to the invention.
  • FIG. 2 shows a schematic perspective view of a variant of the same structure.
  • FIG. 3 shows a schematic perspective view of another embodiment of a structure according to the construction system according to the invention.
  • FIG. 4 shows a partial schematic perspective view of the same other embodiment of a structure according to the building system according to the invention.
  • This structure comprises two modules 1 superimposed, which are identical designs.
  • Each module 1 comprises vertical uprights 2, parallel and spaced at a given spacing for the formation of a load-bearing wall, which distance can be provided, without limitation by spacers, not shown.
  • the uprights 2 of the same wall of a module 1 are assembled in the lower part by a horizontal spar 3, and the two horizontal spars 3 of two facing walls carry floor joists 4, and while the uprights 2 of the two walls are at the top of the ceiling joists or roof 5.
  • each of the walls is reinforced by internal bracing 20 and / or outside 21.
  • the upper module 1 rests on the lower module 1 by direct abutment of each of the vertical uprights 2 of the upper module 1 with a vertical upright 2 of the lower module 1.
  • the vertical uprights 2 are therefore, from one level to another, in the extension of one another, without interposition of wood to the horizontal fibers in load recovery and therefore no risk of crushing.
  • each of the uprights 1 of a module 1 upper are not directly abutting a vertical upright 1 of the lower module 1, but is interposed an element 6 made of a material, or a composite of several materials, which is chosen in order to be able to preserve its properties mechanical under the constraint of the load of the upper stage or stages, and which may consist, without limitation, in a sheet.
  • the elements 6 may be envisaged to offset the vertical uprights 2 of a lower module 1 with respect to those of a higher module 1, the elements 6 providing the load transfer, and being chosen so as to resist the compressive and shear stresses generated by the building.
  • the two superposed modules 1 share two horizontal spars 30 and the same joists 40, which for the lower module 1 constitute high spars and respectively ceiling joists, whereas for the upper module they constitute bottom rails and floor joists respectively.
  • FIG. 4 which concerns the same embodiment, shows that, on the one hand, the elements 6 interposed between the vertical uprights 2 of a lower module 1 and those of a higher module 1 consist, without limitation, in shaped profiles, and secondly that the assemblies of the various components of the structure are made through connectors C.
  • the construction system according to the invention allows structures without limitation in number of levels.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Architecture (AREA)
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  • Structural Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Rod-Shaped Construction Members (AREA)
  • Joining Of Building Structures In Genera (AREA)
  • Load-Bearing And Curtain Walls (AREA)
  • Conveying And Assembling Of Building Elements In Situ (AREA)

Abstract

Système de construction modulaire consistant en un système de construction où le gros œuvre est constitué de plusieurs unités (1) préfabriquées assemblées en superposition, chacune des unités (1) est constituée d'une structure ossature bois, comprenant une succession de montants verticaux (2) espacés selon un entraxe normalisé, dont les montants verticaux (2) sont filants toute hauteur entre planchers, les montants verticaux (2) du mur en étage N+1 reposant chacun directement sur un montant vertical (2) du niveau N, tandis que des assemblages (3) latéraux aux montants verticaux (2) et/ou des assemblages sur des éléments insérés entre montants (2) assurent les fonctions de maintien et d'entretoisement des montants verticaux (2).

Description

SYSTEME DE CONSTRUCTION MODULAIRE
La présente invention a pour objet un système de construction ossature bois industrialisé pour la réalisation de bâtiments .
La présente invention a plus particulièrement pour objet un système de construction dont les performances permettent des empilements sur de nombreux niveaux d' étages sans structure porteuse rapportée.
On connaît déjà des systèmes construction en bois, ils sont essentiellement au nombre de trois, et présentent chacun des avantages et des inconvénients.
On connaît ainsi l'assemblage de murs en bois massif contre-collé, où des panneaux de bois continus sont reconstitués à partir d' assemblages de bois de petites sections en couches croisées. Les panneaux ainsi obtenus sont utilisés en remplissage de structure porteuse ou en tant que structure porteuse suivant des normes d'assemblages propres.
On connaît également les structures poteaux-poutres, comprenant une structure de bois de grande section qui est assemblée en étages, son dimensionnement pour les éléments verticaux (poteaux) et horizontaux (poutres) ainsi que leurs liaisons en assemblages reprend l'ensemble des efforts nécessaires à la réalisation du bâtiment, les dalles rapportées ainsi que les panneaux de mur viennent achever l'enveloppe du bâtiment et peuvent éventuellement assurer des fonctions de contreventement de la structure poteaux-poutres porteuse.
Enfin, on connaît également les constructions de type ossature bois, à savoir qu'un panneau de mur est constitué de montants bois verticaux pris sur une lisse basse et une lisse haute pour la constitution d'un panneau. Le panneau est constitué de cette structure contreventée par un panneau de contreventement, ou deux, fixé sur la structure. Les panneaux ainsi obtenus sont utilisés en remplissage de structure porteuse ou en tant que structure porteuse suivant des normes d' assemblages propres .
Ces murs ossature bois peuvent être posés sur les planchers intermédiaires ou sur des structures poteaux-poutres .
Les lisses basse et haute du panneau ont plusieurs fonctions mécaniques et structurelles, à savoir :
- fixation et maintien des montants à l'entraxe voulu les uns par rapport aux autres
- fixation de la lisse basse pour le maintien en alignement et en descente de charges du panneau.
- fixation des éléments de construction supérieurs sur la lisse haute du panneau.
Les lisses basses et hautes permettent de couturer le matériau ou système de contreventement en bordures basse et haute du panneau.
La construction ossature bois conventionnelle, présente toutefois des limites. Ainsi, les lisses basses et hautes d'un panneau ossature bois reprennent la charge portée par chaque montant dans le sens perpendiculaire à la fibre du bois .
Le bois porte beaucoup plus de charge par unité de surface dans le sens de sa fibre que dans le sens perpendiculaire à sa fibre, il en résulte un écrasement des lisses ou éléments de bois massifs aux fibres horizontales aux descentes ponctuelles de charge .
Typiquement, un système ossature conventionnel avec transfert de charges sur des bois aux fibres horizontales permet de porter des bâtiments en ossature bois jusqu'en niveau +2, c'est-à-dire trois niveaux, au-delà il y a risque d'écrasement ponctuel de ces bois massifs qui arrivent en limite structurelle.
La présente invention a pour but de proposer un système de construction préfabriqué de structure ossature bois qui soit transportable et qui soit très largement empilable sans structure porteuse rapportée et sans être limité en nombre de niveaux réalisables . Le système de construction modulaire selon l'invention se caractérise en ce qu'il consiste en un système de construction où le gros œuvre est constitué de plusieurs unités préfabriquées assemblées en superposition ; et en ce que chacune desdites unités est constituée d'une structure ossature bois, comprenant une succession de montants verticaux espacés selon un entraxe normalisé, dont lesdits montants verticaux sont filants toute hauteur entre planchers, et en ce que lesdits montants verticaux du mur en étage N+l reposent chacun directement sur un montant vertical du niveau N, tandis que des assemblages latéraux aux montants verticaux et/ou des assemblages sur des éléments insérés entre montants verticaux assurent les fonctions de maintien et d' entretoisement desdits montants.
La descente de charge autorisée par montant est bien supérieure dans cette configuration, il n'y a pas de bois aux fibres horizontales en reprise de charge et donc pas d' écrasement .
Il n'y a pas de poteaux de reprise nécessaires comme dans un système poteau-poutre, on reste dans de l'ossature bois standard, sections de montants et entraxe, classe structurelle de bois selon la législation en vigueur.
Selon une autre version du système de construction modulaire selon l'invention, il se caractérise en ce qu'il consiste en un système de construction où le gros œuvre est constitué de plusieurs unités préfabriquées assemblées en superposition ; et en ce que chacune desdites unités est constituée d'une structure ossature bois, comprenant une succession de montants verticaux espacés selon un entraxe normalisé, dont lesdits montants verticaux sont filants toute hauteur entre planchers, et en ce que lesdits montants verticaux du mur en étage N+l reposent chacun sur un montant vertical du niveau N après avoir intercalé entre eux un élément apte à assurer le report ou la descente de charges et réalisé dans un matériau ou dans un composite de plusieurs matériaux, qui est choisi en sorte de conserver ses propriétés mécaniques sous les contraintes de charges du ou des étages supérieurs, tandis que des assemblages latéraux aux montants verticaux et/ou des assemblages sur des éléments insérés entre montants verticaux assurent les fonctions de maintien et d' entretoisement desdits montants verticaux.
Les éléments intercalés, réalisés dans un matériau, ou dans un composite de plusieurs matériaux, du métal par exemple, sont susceptibles de constituer également des moyens de fixation .
Leur nature et leurs caractéristiques dimensionnelles , sont bien entendu choisis et calculées en fonction des caractéristiques du bâtiment, et notamment de la charge à laquelle ils peuvent être soumis. Cela exclut les bois massifs qui, comme cela a été évoqué précédemment, peuvent arriver en limite structurelle de compression, et ainsi présenter des risques d'écrasement ponctuel.
Ces éléments peuvent consister en des tôles, ou des profilés non limitâtivement en métal, des cornières par exemple. Ils peuvent également être réalisés dans des matériaux tels que du béton, armé ou non, une résine renforcée ou non de fibres, des panneaux de bois reconstitué, des bois industriels aboutées et ou contrecollés, des bois industriels laminés, des essences de bois sélectionnées pour offrir les propriétés de compression exigées, des matériaux polymères ou biosourcés à base de liants polymères ou naturels, des métaux ferreux ou non ferreux, des assemblages de plusieurs de ces matériaux, l'un pouvant offrir une résistance à la compression ou au cisaillement à titre d'exemple, l'autre offrant une résistance à un moment, ou bien un des composites peut être sélectionné pour offrir une résistance au feu par exemple.
II est possible qu'un montant vertical ne soit pas dans le prolongement exact du montant vertical correspondant du niveau supérieur et/ou inférieur. Ces éléments ont pour but de permettre le rattrapage d'un décalage dans le sens longitudinal du mur.
Selon une caractéristique additionnelle du système de construction selon l'invention, les montants verticaux sont assemblés sur un longeron horizontal bas qui est destiné à porter des solives de plancher.
Selon une autre caractéristique additionnelle du système de construction selon l'invention, les montants verticaux sont assemblés sur un longeron horizontal haut qui est destiné à porter des solives de plafond ou de toiture .
Selon une autre caractéristique additionnelle du système de construction selon l'invention, les montants verticaux portent directement des solives de plafond ou de toiture.
Les unités préfabriquées sont destinées à être superposées entre elles, et des ensembles d'unités superposées peuvent être juxtaposés, ce qui peut être réalisé selon des manières nombreuses et variées, comme par exemple, non limitativement , entre longerons, entre longerons et solives, entre longerons et montants, entre montants et montants, entre montants et solives, etc....
Les avantages et les caractéristiques du système de construction selon l'invention, ressortiront plus clairement de la description qui suit et qui se rapporte au dessin annexé, lequel en représente plusieurs modes de réalisation non limitatifs .
Dans le dessin annexé :
- la figure 1 représente une vue schématique en perspective d' une structure réalisée selon le système de construction selon l'invention.
- la figure 2 représente une vue schématique en perspective d'une variante de la même structure.
- la figure 3 représente une vue schématique en perspective d' un autre mode de réalisation d' une structure selon le système de construction selon l'invention.
- la figure 4 représente une vue schématique partielle en perspective du même autre mode de réalisation d'une structure selon le système de construction selon l'invention.
En référence à la figure 1, on peut voir une structure réalisée selon le système de construction selon l'invention. Cette structure comprend deux modules 1 superposés, qui sont de conceptions identiques.
Chaque module 1 comprend des montants verticaux 2, parallèles et espacés suivant un entraxe déterminé pour la constitution d'un mur porteur, entraxe qui peut être assuré, non limitativement par des entretoises, non représentées.
Dans le mode de réalisation représenté, les montants 2 d'un même mur d'un module 1 sont assemblés en partie basse par un longeron horizontal 3, et les deux longerons horizontaux 3 de deux murs en regard portent des solives de plancher 4 , et tandis que les montants 2 des deux murs portent en partie haute des solives de plafond ou de toiture 5.
Par ailleurs, chacun des murs est renforcé par contreventement intérieur 20 et/ou extérieur 21.
Ces assemblages peuvent être de toute nature, ils seront calculés pour être suffisants pour garantir la cohésion de la structure de l'unité modulaire au transport et ensuite dans son usage en tant qu'élément structurel du bâtiment.
Selon l'invention, le module 1 supérieur repose sur le module 1 inférieur par aboutement direct de chacun des montants verticaux 2 du module 1 supérieur avec un montant vertical 2 du module 1 inférieur. Les montants verticaux 2 sont donc, d'un niveau à un autre, dans le prolongement l'un de l'autre, sans interposition de bois aux fibres horizontales en reprise de charge et donc pas de risque d' écrasement .
En référence maintenant à la figure 2, on peut voir une variante, où les montants verticaux 2 d'un même mur sont assemblés en partie haute sur un longeron horizontal 50, lequel porte les solives de plafond ou de toiture 5.
En référence maintenant à la figure 3, on peut voir un autre mode de réalisation d'une structure selon l'invention. Ainsi, chacun des montants verticaux 1 d'un module 1 supérieur ne sont pas aboutés directement à un montant vertical 1 du module 1 inférieur, mais est intercalé un élément 6 réalisé en un matériau, ou dans un composite de plusieurs matériaux, qui est choisi en sorte d' être apte à conserver ses propriétés mécaniques sous la contrainte de la charge du ou des étages supérieurs, et qui peut consister, non limitativement , en une tôle.
Selon les propriétés mécaniques des éléments 6, il peut être envisagé de décaler les montants verticaux 2 d'un module 1 inférieur par rapport à ceux d'un module 1 supérieur, les éléments 6 assurant le report de charge, et étant choisis en sorte de résister aux contraintes de compression et de cisaillement générées par le bâtiment .
Dans ce mode de réalisation on notera que les deux modules 1 superposés partagent deux longerons horizontaux 30 et les mêmes solives 40, qui pour le module 1 inférieur constituent des longerons hauts et respectivement des solives de plafond, tandis que pour le module supérieur ils constituent des longerons bas et respectivement des solives de plancher .
La figure 4, qui concerne le même mode de réalisation permet de constater que d' une part que les éléments 6 intercalés entre les montants verticaux 2 d'un module 1 inférieur et ceux d'un module 1 supérieur consistent, non limitativement, en des profilés en forme de cornière, et d'autre part que les assemblages des différents composants de la structure sont réalisés au travers de connecteurs C.
Quel que soit le mode de réalisation considéré, le système de construction selon l'invention permet de réaliser des structures sans limitation en nombre de niveaux.

Claims

REVENDICATIONS
1) Système de construction modulaire caractérisé en ce qu'il consiste en un système de construction où le gros œuvre est constitué de plusieurs unités (1) préfabriquées assemblées en superposition ; et en ce que chacune desdites unités (1) est constituée d'une structure ossature bois, comprenant une succession de montants verticaux (2) espacés selon un entraxe normalisé, dont lesdits montants verticaux (2) sont filants toute hauteur entre planchers, et en ce que lesdits montants verticaux (2) du mur en étage N+l reposent chacun directement sur un montant vertical (2) du niveau N, tandis que des assemblages (3, 30, 50, 20, 21) latéraux aux montants verticaux (2) et/ou des assemblages sur des éléments insérés entre montants (2) assurent les fonctions de maintien et d' entretoisement desdits montants verticaux (2).
2) Système de construction modulaire caractérisé en ce qu'il consiste en un système de construction où le gros œuvre est constitué de plusieurs unités (1) préfabriquées assemblées en superposition ; et en ce que chacune desdites unités (1) est constituée d'une structure ossature bois, comprenant une succession de montants verticaux (2) espacés selon un entraxe normalisé, dont lesdits montants verticaux (2) sont filants toute hauteur entre planchers, et en ce que lesdits montants verticaux du mur en étage N+l reposent chacun sur un montant vertical (2) du niveau N après avoir intercalé entre eux un élément (6) apte à assurer le report ou la descente de charges et réalisé dans un matériau ou dans un composite de plusieurs matériaux, qui est choisi en sorte de conserver ses propriétés mécaniques sous les contraintes de charges du ou des étages supérieurs, tandis que des assemblages (3, 30, 50, 20, 21) latéraux aux montants verticaux (2) et/ou des assemblages sur des éléments insérés entre montants (2) assurent les fonctions de maintien et d' entretoisement desdits montants verticaux (2). 3) Système de construction modulaire selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'élément (6) réalisé dans un matériau, ou dans un composite de plusieurs matériaux, consiste en une tôle ou en un profilé métallique.
4) Système de construction modulaire l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les montants verticaux (2) sont assemblés sur un longeron horizontal bas (3 ; 30) qui est destiné à porter des solives de plancher (4 ; 40) .
5) Système de construction modulaire selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que, les montants verticaux (2) sont assemblés sur un longeron horizontal haut (50 ; 30) qui est destiné à porter des solives de plafond ou de toiture (5 ; 40) .
6) Système de construction modulaire selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les montants verticaux (2) portent directement des solives de plafond ou de toiture (5) .
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