PRE-FAB HOUSE WITH HYBRID READY-TO-ASSEMBLE STRUCTURAL SYSTEM AND SHELL

MAISON PRE-USINEE, SYSTEME HYBRIDE DE STRUCTURE ET D'ENVELOPPE PRET A MONTER

Abrégé français

La manière de construire son abri n'a pas tellement évolué. Aujourd'hui nous construisons encore notre maison avec des murs porteurs. Ce système de construction nous donne un espace habitable très rigide et presque sans flexibilité. Nous ne pouvons déplacer une partie de mur ou de plancher sans compromettre la stabilité structurale de la maison. Notre habitation manque de flexibilité, elle n'arrive pas à suivre l'évolution de l'occupant,elle devrait être à l'exemple du corps humain, un ensemble de cellules qui se développent selon le besoin et avec une flexibilité poussée à son maximum. Pour y arriver, je propose donc à madame et monsieur tout le monde, un système de construction hybride, soit une structure indépendante de l'enveloppe du bâtiment, composé d'éléments moyens pouvant être assemblés manuellement. Ce système d'éléments leur permet de construire eux-mêmes leur espace habitable et de pouvoir le modifier au besoin.

Abrégé anglais

The method for building a home has not evolved all that much. We still build our homes today with weight-bearing walls. This construction system gives us a living space that is very rigid and virtually without flexibility. There is no way of moving a part of a wall or floor without compromising the structural stability of the house. Lacking flexibility, our house cannot follow the evolution of the occupant; it should be in the image of the human body, a set of cells which develop according to need and maximal flexibility. To achieve this, I thus suggest to Mr. and Mrs. Everyone a hybrid construction system, namely a structure independent from the building envelope, composed of elements apt to be manually assembled. This system of elements allows the owners to build their own living space and to modify it according to their needs.

Revendications

REVENDICATION
Je revendique les droits exclusifs sur:
1 - Un système hybride de construction de maison pré-usinée comprenant : une
structure
composée de deux unités, une colonne tubulaire et une poutre de métal en "C"
pouvant être
des fractions de module dont l'assemblage donne une structure de cellules qui
peuvent se
développer dans tous les sens, incluant la verticale et une enveloppe composée
de panneaux
de plancher et de toit isolés, de panneaux de murs isolés avec ou sans porte
et fenêtre
intégrées, et avec tubulure intégrées dans le panneau pour y glisser les
services, le tout fixé
mécaniquement à la structure et servant de contreventement à celle-ci et un
cloisonnement
composé de panneaux servant à définir des murs internes de la maison, et des
unités de
meubles de rangement pouvant être déplacées à volonté à l'intérieur de
l'enveloppe de la
maison.
5

Description

CA 02207030 2001-04-20
DESCRIPTION
MAISON PRÉ-USINÉE, SYST~ME HYBRIDE DE STRUCTURE ET D'ENVELOPPE
PRÉT Ä MONTER
1 - La présente conception se rapporte à la maison pré-usinée et plus
particulièrement à un
système de construction prêt à monter ne nécessitant pas de machinerie lourde
ni main
d'oeuvre spécialisée et à flexibilité maximum.
2 - L'industrie de la construction de maisons usinées s'est consacrée jusqu'à
présent à
différents types de construction en usine. On retrouve entre autres les
systèmes de
préfabrication modulaire, sectionnel, monocoque, en panneaux et quelques
systèmes pièces
sur pièces.
Les constructions modulaires ou sectionnelles se composent de deux sections de
maisons ou
plus, fabriquées à l'usine. Puis à l'aide de fardiers, elles sont transportées
sur le site et avec
des grues géantes, sont installées sur des fondations. Ce système donne une
bonne qualité de
construction puisque fabriqué en usine, mais ne donne pas de flexibilité quant
à des modifica-
tions que l'occupant voudrait lui faire subir, comme de déplacer des murs qui
portent des toits
ou des planchers. Le transport et l'installation des modules de grandes
dimensions nécessitent
de l'équipement et une main d'oeuvre spécialisée et coûteuse.
Les constructions monocoques sont des cellules rigides fabriquées en usine qui
offrent une
bonne qualité de construction. Elles sont transportées sur le site et érigées
par empilage et
juxtaposition à l'aide d'équipement lourd. La flexibilité de ces cellules
monocoques est limitée
à la dimension des cellules qui sont à la fois structure et enveloppe
indivisibles.
Les constructions en panneaux se composent de murs et parfois de planchers et
de plafonds
qui sont fabriqués en usine sous forme de panneaux. Ces composantes sont
ensuite transpor-
tées et montées sur les chantiers comme un élément préfabriqué tel que fermes
de toit et
autres unités de construction standard. Ce système donne un peu plus de
flexibilité puisqu'il
introduit des éléments préfabriqués de moyenne dimension. Cependant la
flexibilité n'est pas
totale puisque les panneaux de mur demeurent des supports de toit et de
plancher.
1

CA 02207030 2001-12-28
Les constructions en pièces sur pièces se composent d'arbres équarris, empilés
les uns sur les
autres. La dimension des unités est relativement petite mais très lourde et
multiplie les joints
de construction. Le principe de l'empilage n'offre aucune flexibilité puisque
aucune pièce ne
peut être déplacée sans compromettre la stabilité structurale de la maison.
Tous ces systèmes de préfabrication, que ce soit des murs porteurs ou des
cellules monoco-
ques rigides juxtaposées, manquent de flexibilité et nécessitent une main
d'oeuvre spécialisée,
pour faire le montage d'éléments trop petits dans le cas de la construction
conventionnelle ou
de l'équipement lourd pour des éléments trop gros.
3 - J'ai découvert que les inconvénients des systèmes précités peuvent étre
éliminés en
créant un : système hybride, soit une structure indépendante de l'enveloppe du
bâtiment
composé d'éléments moyens pouvant étre assemblés manuellement.
Le fait de créer une petite structure indépendante de l'enveloppe permet de
concevoir une
infinité d'éléments moyens pour créer une enveloppe au goût de chaque
occupant.
La flexibilité du système et l'utilisation d'éléments moyens permettent aussi
de répondre à un
besoin qu'ont les gens de bâtir eux-mémes leur habitation.
Bâtir eux-mémes
Pour ce faire j'ai conçu un système simple d'éléments moyens qui se montent
par boulonnage
comme un jeu de construction, sans équipement lourd ni main d'oeuvre
spécialisée et par
quatre à six personnes, permettant une flexibilité de la structure, de
l'enveloppe et du
cloisonnement.
La structure est composée de deux unités, une colonne tubulaire et une poutre
en C qui peut
aussi être à la demi et au tiers de son unité de base dont l'assemblage donne
une ossature de
cellules qui peuvent se développer dans tous les sens.
L'enveloppe est composée de panneaux de plancher et de toit, de panneaux de
murs plats,
sculptés, moulés aux finis multiples, avec tubulure intégrée permettant d'y
glisser les services
et avec ou sans porte et fenêtre intégrées qui viennent se boulonner à la
structure. Un
système de moulures viennent dissimuler l'espace du boulonnage. La dimension
moyenne des
2

CA 02207030 2001-12-28
panneaux de toit me permet de diversifier la conception des toits en pignon,
en arc de cercle,
en toit cathédrale ou en toit terrasse.
Le cloisonnement est composé de panneaux avec ou sans porte et de meubles de
rangement à
tête extensible qui peuvent être déplacés à volonté puisque aucun d'eux n'est
porteurs.
Pour permettre à l'habitation d'évoluer avec l'occupant, un premier noyau de
cellules peut être
installé sur des murs de fondation avec sous-sol, puis des cellules
accessoires sur pieux
peuvent venir s'ajouter ou se soustraire selon les besoins de l'occupant.
4 - Pour illustrer le concept décrit plus haut, voici une description des
dessins qui ont servi à
la fabrication d'un prototype qui démontre l'une des multiples façons de
développer le système
hybride d'une structure indépendante de l'enveloppe du bâtiment.
La figure 1 représente une vue en isométrie de l'ensemble des éléments du
système de
structure et d'enveloppe pour fabriquer une cellule, soit : une poutre de
métal en C ou une
fraction de celle-ci 1, une colonne de métal tubulaire 2, un élément de toit
terrasse isolé avec
garde-corps 3, un élément de toit plat avec isolant intégré 4, un élément de
toit en arc de
cercle avec isolant 5, un élément de toit en pente avec isolant 6, un élément
de mur extérieur
avec isolant intégré 7, un élément de mur extérieur avec isolant et fenêtre
intégrés 8, un
élément de mur extérieur avec isolant et porte intégrés 9, un élément de
plancher avec ou
sans isolant 10, un élément de marquise 11, un élément de balcon ou galerie
12.
La figure 2 représente une vue en isométrie des éléments nécessaires au
cloisonnement
intérieur soit des meubles et des panneaux à tête extensible comme des
éléments de cloison-
rangement 13, des éléments de cloison avec ou sans porte 14, des éléments en
fraction de
module 15.
La figure 3 représente l'assemblage des éléments de structure du système qui a
servi de
prototype pour les études. Ces deux éléments de structure soit une colonne 2
et une poutre en
C 1 sont joints entre eux mécanique par boulonnage, les extrémités des
membrures étant déjà
usinées pour recevoir les boulons.
3

CA 02207030 2001-12-28
La figure 4 représente l'assemblage des éléments de panneaux d'enveloppe qui
ont servi de
prototype pour les études. Ces éléments d'enveloppe, soit des panneaux de
plancher 10 et de
toit 3,4,6, des panneaux de mur 7,8,9 plats, sculptés ou moulés aux finis
multiples avec ou
sans porte et fenêtre intégrées, viennent se boulonner aux éléments de
structure. L'extrémité
des panneaux est usinée pour recevoir les boulons.
Tous ces panneaux fixés à la structure quadrangulaire servent de
contreventement à cette
dernière et viennent compléter la structure
4

Dessin représentatif