Bâtiment préfabrique, modulaire, pliant et transportable

Abstract

 La présente invention concerne un module de construction préfabriqué pliant, de plain-pied, selon le gabarit conteneur et transportable par voie routière, ferroviaire ou maritime, pouvant occuper deux volumes extrêmes, lesdits volumes correspondant d'une part à une position entièrement repliée et d'autre part à une position entièrement déployée, suivant la position de ses éléments constitutifs ; comprenant des éléments plans rigides (2,3,4 ; 5,6,7 ; 16,17 ; 18,19) articulés entre eux et autour d'une partie centrale rigide (1), comprenant une ossature, de préférence métallique, ladite partie centrale rigide, en combinaison avec lesdits éléments rigides articulés se trouvant en position repliée, ayant essentiellement la forme d'un parallélépipède rectangle définissant le gabarit de chargement ; lesdits éléments rigides articulés s'agençant sous la forme de deux ensembles pliants constituants les portions latérales du module et comprenant chacun un élément de toiture (2,5), un élément de plancher (4,7) et un élément de paroi latérale extérieure (3,6) et sous la forme d'éléments de pignons (16,17 et 18,19) ; les portions latérales se repliant de manière à ce que les éléments rigides correspondants se trouvent essentiellement en position verticale et les éléments de pignons se trouvant le long du grand axe du module, en position entièrement repliée du module ; caractérisé en ce que, dans chacune des deux portions latérales, l'élément de toiture (2,5) est articulé autour d'un élément de toiture fixe de la partie centrale (1), l'élément de plancher (4,7) est articulé autour d'un élément de plancher fixe de la partie centrale (1) et l'élément de paroi latérale extérieure (3,6) est articulé simultanément d'une part à l'élément de toiture (2,5) et d'autre part à l'élément de plancher (4,7) correspondants, toutes les articulations se faisant selon des axes parallèles au grand axe du module ; la connexion entre les éléments susdits (3,6 ; 2,5 et 4,7) étant maintenue en permanence lors du pliage et du dépliage du module.

Description

Objet de l'invention

[0001] La présente invention se rapporte à un bâtiment préfabriqué et pliant en vue d'un transport, par exemple routier, ferroviaire ou maritime, en un seul trajet et pouvant être monté rapidement sur site à l'aide de moyens propres.

Etat de la technique

[0002] Le problème des bâtiments pliants et transportables a déjà souvent été étudié et de nombreuses solutions ont été proposées.

[0003] Cependant, les solutions existantes sont peu convaincantes, de par les complications mécaniques qu'elles présentent et ne font d'ailleurs pas souvent l'objet d'une production industrielle et/ou d'une commercialisation étendue.

[0004] Le document EP-A-0 362 323 propose une solution extrêmement fouillée pour un bâtiment préfabriqué de plain-pied ou à au moins un étage, repliable, compatible avec le transport par route, pouvant occuper deux volumes extrêmes. Un premier volume correspond au bâtiment complètement replié et ses dimensions sont réduites au gabarit de chargement. Un second volume correspond au bâtiment complètement déployé sur site et habitable. Le bâtiment est constitué d'une structure rigide et indéformable, formée d'un châssis, d'au moins un platelage mobile, de piliers et de montants sur lesquels sont articulés les divers panneaux rigides. Lorsque le bâtiment est déployé, on obtient un plancher ou plusieurs planchers superposés, définissant la surface habitable. De nombreuses formes d'exécution de l'invention sont décrites. Toutefois celles-ci présentent une grande complexité d'agencement, ce qui entraîne une mise en oeuvre sur site longue, complexe ou délicate ainsi que des coûts de fabrication importants.

[0005] Le document FR-A-2 557 620 propose une maison pliante dont certains éléments constitutifs de la structure permettent, une fois la maison repliée, d'obtenir un conteneur conforme aux normes ISO. La structure comporte une travée axiale réalisée sous forme d'une poutre-échelle qui procure à la maison stabilité et contreventement en position déployée et une tenue longitudinale à la flexion du conteneur en position repliée.

[0006] Le document GB-A-2 031 045 divulgue un bâtiment repliable au gabarit routier, comportant une partie centrale et deux parties latérales. Le toit de chaque partie latérale est articulé sur la partie centrale pour permettre le repliage vers le bas tandis que le plancher de chaque partie latérale est articulé sur la partie centrale pour permettre le repliage vers le haut. Le bâtiment est par ailleurs pourvu de moyens provoquant le mouvement simultané du toit et du plancher de façon à équilibrer les charges et donc à permettre le repliage par une ou deux personnes.

[0007] De manière similaire, dans le document EP-A-138 722, on propose un bâtiment pliant et transportable comportant une partie centrale rigide, autour de laquelle sont articulés, selon des axes parallèles, des éléments de toit et de plancher, ces derniers étant eux-mêmes articulés à des éléments de parois latérales. Lorsque le bâtiment est replié pour en faciliter le transport, ces éléments mobiles sont disposés selon des plans parallèles entre eux et parallèles aux parois verticales de la partie centrale.

[0008] Enfin, le document DE-A-26 55 677 propose un bâtiment pliant et transportable à toit incliné pouvant être manipulé aisément sur chantier au moyen d'une grue. A cet effet, les différents éléments rigides constituant le bâtiment sont articulés sur une série d'axes parallèles à l'axe faîtier. Le bâtiment peut alors être replié sous forme très compacte.

[0009] Les différentes solutions proposées ont toutes l'inconvénient de présenter des systèmes complexes et vraisemblablement fragiles d'articulation des éléments ou panneaux fixes permettant le pliage ou dépliage.

Buts de l'invention

[0010] La présente invention a pour but de proposer une maison préfabriquée, modulaire, pliante, transportable et d'implantation aisée sur site, dont l'encombrement est compatible avec les mécanismes de repli et de dépose et qui ne présente pas les inconvénients de l'état de la technique.

[0011] En particulier l'invention vise à proposer une solution consistant en un ou plusieurs modules prêts à être assemblés en vue d'assurer le volume final désiré.

[0012] Un but complémentaire de la présente invention est de proposer un module pliant construit avec des matériaux présentant un optimum en termes de résistance et rigidité, de poids, d'isolation thermique ou phonique et d'étanchéité aux intempéries.

[0013] Un autre but complémentaire de l'invention est de proposer une solution de pliage qui présente une grande simplicité mécanique et qui permet de découpler le mécanisme moteur du bâtiment modulaire pliant.

[0014] Enfin, l'invention vise à proposer une solution bon marché ou tout au moins compétitive par rapport aux solutions de l'état de la technique.

Principaux éléments caractéristiques de l'invention

[0015] La présente invention se rapporte à un module de construction préfabriqué pliant, de plain-pied, selon le gabarit conteneur et transportable par voie routière, ferroviaire ou maritime, pouvant occuper deux volumes extrêmes, lesdits volumes correspondant d'une part à une position entièrement repliée et d'autre part à une position entièrement déployée, suivant la position de ses éléments constitutifs ; comprenant des éléments plans rigides articulés entre eux et autour d'une partie centrale rigide, comprenant une ossature, de préférence métallique, ladite partie centrale rigide, en combinaison avec lesdits éléments rigides articulés se trouvant en position repliée, ayant essentiellement la forme d'un parallélépipède rectangle définissant le gabarit de chargement ; lesdits éléments rigides articulés s'agençant sous la forme de deux ensembles pliants constituants les portions latérales du module et comprenant chacun un élément de toiture, un élément de plancher et un élément de paroi latérale extérieure et sous la forme d'éléments de pignons ; les portions latérales se repliant de manière à ce que les éléments rigides correspondants se trouvent essentiellement en position verticale et les éléments de pignons se trouvant le long du grand axe du module, en position entièrement repliée du module ; caractérisé en ce que, dans chacune des deux portions latérales, l'élément de toiture est articulé autour d'un élément de toiture fixe de la partie centrale, l'élément de plancher est articulé autour d'un élément de plancher fixe de la partie centrale et l'élément de paroi latérale extérieure est articulé simultanément d'une part à l'élément de toiture et d'autre part à l'élément de plancher correspondants, toutes les articulations se faisant selon des axes parallèles au grand axe du module ; la connexion entre les éléments susdits étant maintenue en permanence lors du pliage et du dépliage du module.

[0016] De manière avantageuse, au cours de la phase de déploiement dudit module pour passer du volume correspondant à l'état entièrement replié au volume correspondant à l'état complètement déployé, les éléments rigides constituant chacune des parties latérales dépliables, articulés entre eux et autour de la partie centrale rigide, prennent pendant le dépliage une série de positions intermédiaires telles que :

• l'élément de toiture, l'élément de plancher et l'élément de paroi latérale extérieure quittent progressivement leur position essentiellement verticale, dans ou contre la partie centrale rigide, de sorte que d'une part l'angle alpha entre l'élément de plancher et l'élément de paroi latérale augmente, et que d'autre part l'angle beta entre l'élément de paroi latérale et l'élément de toiture reste presque nul, l'élément de paroi latérale et l'élément de toiture restant quasi accolés;
• lorsque l'angle alpha dépasse la valeur de 90°, l'élément de plancher s'écarte significativement de la position verticale et l'angle beta commence à augmenter, tout en restant constamment aigu ;
• dans la situation de déploiement total, l'angle alpha est inférieur ou égal à 270° et l'angle beta est, inférieur ou égal à 90° ;
• les éléments de pignons, qui, dans la situation entièrement repliée, sont rabattus dans ou contre la partie centrale rigide, sont déployés, dans la position finale correspondant à l'état du module entièrement déployé, suite à un mouvement de rotation de l'intérieur vers l'extérieur.

[0017] De préférence, ledit module est muni d'un kit de montage muni de deux mécanismes moteurs, comprenant chacun au moins un câble de commande et un palan ou treuil, afin de permettre le dépliage du module sur site.

[0018] L'invention concerne également un bâtiment préfabriqué, constitué de modules tels que décrits ci-dessus, lesdits modules étant juxtaposés au sol et/ou empilés en hauteur.

[0019] Dans aucune des solutions de l'état de la technique, on ne trouve la connexion simultanée par des articulations d'au moins un élément de plancher, de paroi latérale externe et de toiture.

Brève description des dessins

[0020] La figure 1 représente une vue en perspective d'un bâtiment de type module pliant selon l'invention, montrant en particulier les éléments structuraux.

[0021] La figure 2.a représente une vue en coupe transversale du bâtiment de type module pliant selon l'invention, dont les deux sections latérales sont complètement déployées.

[0022] La figure 2.b représente une vue en coupe transversale du bâtiment de type module pliant selon l'invention, avec ses sections latérales respectivement en position pliée, en position déployée et en position intermédiaire.

[0023] Les figures 2.d et 2.e représentent, selon une vue en coupe transversale, le détail d'un ensemble de panneaux articulés, selon l'invention, respectivement en position déployée et totalement repliée, dont les éléments sont représentés à la figure 2.c.

[0024] La figure 2.f représentent, selon une vue en coupe transversale, deux ensembles de trois panneaux articulés, selon la figure 2.e, assemblés sur une ossature centrale.

[0025] Les figures 3.a à 3.e représentent la séquence de dépliage d'un ensemble de trois panneaux articulés selon l'invention.

Description détaillée de l'invention

[0026] Afin de vérifier la faisabilité de l'invention, on a mené une étude comprenant une analyse de la cinématique et un calcul sommaire de la structure prenant en compte les efforts dus au dépliage.

Design et choix des matériaux

[0027] Le choix des matériaux s'effectue à plusieurs niveaux : mécanisme, ossature, éléments de couverture, isolation, étanchéité, etc. Une recherche approfondie a été réalisée en particulier dans le domaine des panneaux préfabriqués. Des comparaisons chiffrées (résistance, poids, isolation et rigidité) ont été effectuées pour sélectionner les matériaux, tout en tenant compte des possibilités de pliage.

[0028] On a sélectionné des composants répondant aux critères de résistance et présentant également des atouts en matière de coûts et d'esthétique.

[0029] Les composants choisis sont :

• des panneaux sandwich avec noyau en mousse de polyuréthane et revêtements variables : il s'agit de panneaux composés de deux « peaux » collées par une mousse de polyuréthane ;
• des panneaux sandwich avec ossature en bois (cadre et traverses) sur laquelle sont fixées de part et d'autre des plaques en bois. Une isolation peut être insérée à l'intérieur du panneau ;
• pour les éléments de cuisine et salle de bains, de façon à limiter les coûts de fabrication et de montage, nous avons choisi des solutions entièrement préfabriquées (« prêtes à poser ») dans des modules spécifiques.

Principe structurel

[0030] La particularité de l'invention est la liaison permanente, dans chaque module, des panneaux de toiture, de paroi et de plancher. Cette liaison permanente est réalisée à travers la connexion simultanée par des articulations d'au moins un élément de plancher, de paroi latérale externe et de toiture. Ceux-ci forment avec l'ossature centrale un polygone fermé (vue en coupe). Cet ensemble constitue un mécanisme à un degré de liberté, analogue à un mécanisme à quatre barres.

[0031] Cette particularité permet une grande simplicité et rapidité de montage. Une seule opération est requise pour le déploiement des panneaux de toiture, paroi et plancher.

[0032] La liaison des panneaux évite également les porte-à-faux lors du montage. Les panneaux restent en effet appuyés en permanence sur leurs éléments adjacents, les plis évitant la flexion longitudinale des panneaux.

[0033] Les assemblages et l'étanchéité des panneaux sont dès lors obtenus dès la fabrication en atelier, ce qui réduit les opérations de montage.

[0034] Le bâtiment pliant est modulaire, en ce sens qu'il est obtenu en juxtaposant au sol et/ou juxtaposant en hauteur des structures élémentaires dont le repliage et le déploiement est décrit par la présente invention.

Avantages et utilisations potentielles

[0035] Les avantages de la présente invention sont les suivants :

• simplicité de conception et construction ;
• simplicité et rapidité des opérations de montage, et donc faible coût en termes de main d'oeuvre ;
• éléments mécaniques de pliage et dépliage placés à l'extérieur et pouvant donc être démontés pour d'autres utilisations ;
• emploi rationnel des éléments structuraux ;
• absence de porte-à-faux ;
• fabrication et finition entièrement réalisées en atelier, ce qui permet de mieux résoudre d'éventuels problèmes d'étanchéité ou d'insonorisation ;
• construction aux normes parasismiques en vertu de l'existence d'une ossature métallique extérieure ;
• prix de revient inférieur à celui des solutions de l'état de la technique ;
• solution modulaire donc adaptable aux besoins.

[0036] La présente invention peut être utilisée pour de nombreuses applications telles que :

• habitations de petite taille avec sanitaires et cuisine;
• abris provisoires pour organisations humanitaires, employant des matériaux légers. Cette solution offre une alternative intéressante aux tentes, généralement utilisées. Ce système est plus facilement montable et offre un meilleur confort et une meilleure résistance aux intempéries et séismes;
• maisons ou bureaux de chantier ;
• auvents de camions-magasins ou de caravanes.

Description d'une forme d'exécution préférée de l'invention

[0037] Selon une forme particulièrement préférée de l'invention, le bâtiment comprend l'ensemble des composants immeubles conventionnels tels que planchers, parois, toitures, portes, fenêtres, revêtements de finition, chauffage et installation électrique.

[0038] La destination définitive du bâtiment est de servir d'habitation, d'atelier, de bureau, de commerce ou encore de vestiaire. Toutefois, le projet vise plus particulièrement une petite habitation unifamiliale. Une vue en perspective d'un module pliable selon l'invention est représenté de manière simplifiée à la figure 1.

[0039] Le principe de pliage des éléments mobiles constitutifs d'un module est représenté à la figure 2.a, en version complètement déployée. La position des éléments mobiles à l'état complètement replié est représentée en pointillé.

[0040] L'ensemble comprend :

• une partie centrale 1 dont le gabarit extérieur est approximativement un parallélépipède rectangle, correspondant à une ossature fixe, par exemple métallique ;
• deux sous-ensembles de trois panneaux mobiles 2,3,4 et 5,6,7, articulés entre eux, autour de pivots 8,9 et 10,11, respectivement, et fixés aux arêtes longitudinales, 12,13 et 14,15 respectivement, de la partie centrale 1;
• deux mécanismes moteurs (non dessinés) disposés sur les pignons du bâtiment, c'est à dire sur les faces perpendiculaires aux ensembles de trois panneaux 2,3,4 et 5,6,7 respectivement.

[0041] Les trois panneaux articulés correspondent aux éléments de plancher 4,7 (articulés sur l'arête basse, 13,15 de la partie centrale 1), de toiture 2,5 (articulés sur l'arête haute 12,14 de la partie centrale 1) et à un élément de « paroi » 3,6, qui assure la liaison permanente des deux premiers éléments et qui peut éventuellement constituer la paroi latérale extérieure du bâtiment.

[0042] Les trois panneaux articulés de plancher 4,7, de toiture 2,5 et de paroi 3,6 sont représentés individuellement à la figure 2.c. Lesdits panneaux sont représentés de manière articulée entre eux, en position déployée à la figure 2.d (deux panneaux articulés) et en position totalement repliée à la figure 2.e. La figure 2.f montre deux ensembles de trois panneaux solidarisés à la partie centrale 1.

[0043] Lors des mouvements de pliage/dépliage, ces trois panneaux restent en permanence reliés par des charnières 8,9,10 et 11. Le dépliage d'une structure individuelle articulée de trois panneaux passe par toute une série de positions intermédiaires entre la position initiale repliée et la position finale complètement déployée. Une de ces positions intermédiaires est illustrée à la figure 2.b. Chaque position particulière de l'ensemble se caractérise par une valeur déterminée des angles que forment les trois éléments entre eux, prix deux à deux.

[0044] Les figures 3.a à 3.f montrent en 5 étapes la séquence de dépliage du bâtiment de type module pliant selon l'invention.

[0045] Les parois de pignons 16,17,18,19 et les parois intérieures mobiles (parois verticales non dessinées) sont repliées à l'intérieur de la partie centrale où peuvent aussi être installés les équipements du bâtiment (cuisine, sanitaires, etc.). La mise en place définitive des parois 16,17,18 et 19 se fait tout à la fin. du dépliage (non représenté).

[0046] Le dépliage des panneaux 2,3,4 et 5,6,7, qui constitue en partie l'originalité de la présente invention, s'effectue comme suit. Pour fixer les idées, raisonnons sur l'assemblage 2,3,4. Au départ, les panneaux 2,3 et 4 sont repliées essentiellement verticalement contre la structure centrale 1. Dans un premier temps, le déploiement se fait de telle sorte que l'angle alpha 20 entre 4 et 3 augmente et que simultanément l'angle beta 21 entre 3 et 2 reste presque nul, les deux panneaux 3 et 2 restant quasi accolés (Figure 3.a, b, c, d). Il s'ensuit que l'angle alpha 20 atteint 90°, alors que l'angle beta 21 reste voisin de 0. Lorsque le mouvement se poursuit, l'angle alpha 20 dépasse 90° et l'élément 4 commence à quitter significativement sa position verticale. Son extrémité fixée à l'articulation 9 décrit un arc de cercle C1 dont le centre correspond à la position de l'articulation 13, fixe. A ce moment, l'angle beta 21 commence à augmenter, tout en restant aigu (Figure 3.e). Cependant, l'articulation 9 décrit à son tour un arc de cercle C2, dont le centre correspond à la position (variable au cours du temps) de l'articulation 8, mobile. A tout moment, l'articulation 9 est contrainte de se trouver à l'intersection des deux cercles C1,C2, les articulations 12 et 13 restant fixes dans l'espace. A tout moment, l'articulation 8 se trouve sur un arc de cercle centré sur l'articulation 12 et dont le rayon correspond à la largeur de l'élément de toiture (2,5). Lorsque l'angle alpha 20 atteint et dépasse 180° (voir figure 2.b), les éléments 2,3,4 entament le mouvement qui conduira à leur positionnement définitif, en position complètement déployée. Lorsque le déploiement des parties latérales est terminé, l'angle beta 21 approche 90° (environ 80° dans notre exemple) et l'angle alpha 20 reste inférieur à 270° (environ 240° dans notre exemple).

Revendications

1. Module de construction préfabriqué pliant, de plain-pied, selon le gabarit conteneur et transportable par voie routière, ferroviaire ou maritime, pouvant occuper deux volumes extrêmes, lesdits volumes correspondant d'une part à une position entièrement repliée et d'autre part à une position entièrement déployée, suivant la position de ses éléments constitutifs ; comprenant des éléments plans rigides (2,3,4 ; 5,6,7 ; 16,17 ; 18,19) articulés entre eux et autour d'une partie centrale rigide (1), comprenant une ossature, de préférence métallique, ladite partie centrale rigide, en combinaison avec lesdits éléments rigides articulés se trouvant en position repliée, ayant essentiellement la forme d'un parallélépipède rectangle définissant le gabarit de chargement ; lesdits éléments rigides articulés s'agençant sous la forme de deux ensembles pliants constituants les portions latérales du module et comprenant chacun un élément de toiture (2,5), un élément de plancher (4,7) et un élément de paroi latérale extérieure (3,6) et sous la forme d'éléments de pignons (16,17 et 18,19) ; les portions latérales se repliant de manière à ce que les éléments rigides correspondants se trouvent essentiellement en position verticale et les éléments de pignons se trouvant le long du grand axe du module, en position entièrement repliée du module ; caractérisé en ce que, dans chacune des deux portions latérales, l'élément de toiture (2,5) est articulé autours d'un élément de toiture fixe de la partie centrale (1), l'élément de plancher (4,7) est articulé autour d'un élément de plancher fixe de la partie centrale (1) et l'élément de paroi latérale extérieure (3,6) est articulé simultanément d'une part à l'élément de toiture (2,5) et d'autre part à l'élément de plancher (4,7) correspondants, toutes les articulations se faisant selon des axes parallèles au grand axe du module ; la connexion entre les éléments susdits (3,6 ; 2,5 et 4,7) étant maintenue en permanence lors du pliage et du dépliage du module.

2. Module préfabriqué selon la revendication 1, caractérisé en ce que, au cours de la phase de déploiement dudit module pour passer du volume correspondant à l'état entièrement replié au volume correspondant à l'état complètement déployé, les éléments rigides constituant chacune des parties latérales dépliables, articulés entre eux et autour de la partie centrale rigide, prennent pendant le dépliage une série de positions intermédiaires telles que :

- l'élément de toiture (2,5), l'élément de plancher (4,7) et l'élément de paroi latérale extérieure (3,6) quittent progressivement leur position essentiellement verticale, dans ou contre la partie centrale rigide (1), de sorte que d'une part l'angle alpha (20) entre l'élément de plancher (4,7) et l'élément de paroi latérale (3,6) augmente, et que d'autre part l'angle beta (21) entre l'élément de paroi latérale (3,6) et l'élément de toiture (2,5) reste presque nul, l'élément de paroi latérale (3,6) et l'élément de toiture (2,5) restant quasi accolés;

- lorsque l'angle alpha (20) dépasse la valeur de 90°, l'élément de plancher (4,7) s'écarte significativement de la position verticale et l'angle beta (21) commence à augmenter, tout en restant constamment aigu ;

- dans la situation de déploiement total, l'angle alpha (21) est inférieur ou égal à 270° et l'angle beta est inférieur ou égal à 90° ;

- les éléments de pignons (16, 17, 18, 19), qui, dans la situation entièrement repliée, sont rabattus dans ou contre la partie centrale rigide (1), sont déployés, dans la position finale correspondant à l'état du module entièrement déployé, suite à un mouvement de rotation de l'intérieur vers l'extérieur.

3. Module préfabriqué selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que ledit module est muni d'un kit de montage muni de deux mécanismes moteurs, comprenant chacun au moins un câble de commande et un palan ou treuil, afin de permettre le dépliage du module sur site.

4. Bâtiment préfabriqué, caractérisé en ce que ledit bâtiment est constitué de modules préfabriqués selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, lesdits modules étant juxtaposés au sol et/ou empilés en hauteur.

Dessins