Brevet FR2376931A1 — publié le 19780804

L'invention est relative à un élément de toiture porteur composé de plusieurs couches dont une large bande en acier profilé. Cette bande est liée sur une ou sur ses deux faces par un produit organique ou inorganique/organique et jointe à un noyau en matière minérale expansée pourvu d'une mince couche de couverture armée de fibre. Les exigences requises pour un élément de toiture porteur concernent aussi bien la géométrie et la statique que la physique de la construction (fermeture du local, déformation, sécurité à la rupture, isolation thermque et acoustique, protection contre l'incendie). Les matériaux porteurs usuels tels que l'acier, l'aluminium, le béton armé ou le bois ne remplissent que la fonction de porteur (éventuellement la fermeture du local si 1' exécution est plane), tandis que les exigences spéciales de la physique des constructions ne sont réalisées que par adjonction ultérieure de matières et d' éléments de protection. L'invention résout le problème en recouvrant une tble profilée étroite et comparativement basse par une couche de matière protectrice extremement légère, de quelques centimètres d'épaisseur, qui constitue une bonne protection contre la chaleur et protege également la talle contre le feu. En plus, il appartenait au système cherché d'allier conception et composition des matières utilisées de telle façon que la couche de protection, malgré sa résistance et sa dureté faibles, supporte sans dommage les déformations de la tble profilée et participe statiquement à la reprise des charges. L'accrochage du liant de la couche centrale ne permet pas d'assurer une liaison solide entre cette dernière et la tble d'acier profilée. De plus, cette couche centrale ne supporte pas les efforts localisés à cause de sa relative fai liesse. Pour ces raisons, la liaison s'obtient par un chevillage de surface finement réparti, au moins sur une des faces de la tdle d'acier. Ce chevillage peut entre réalisé par une armature métallique soudée sur le profil, par un nombre élevé de trous poinçonnés rappelant une rape à pommes de terre, ou par des bandes de ttle découpées et pliées. La tôle ainsi chevillée s'agrippe à la couche centrale et la liaison réalisée dépasse la limite d'accrochage. Alors que pour les structures portantes usuelles, la densité des bétons légers (argiles ou schistes expansés) est voisine de 1,4 à 1,8 Mp/m3, la densité de la couche centrale de l'élément développé ici est extremement faible et n'atteint que 0,3 à 0,4 Mp/m . On obtient cette valeur en employant des minéraux à densité apparente extrêmement faible, comme la perlite par exemple. Comme liant1 on utilise du ciment ou un mélange ciment/polyuréthane. Grâce à l'introduction de polyuréthane dans le mélange minéral expansé/ciment, la densité apparente de la couche de protection permet en un sens une meilleure protection contre la chaleur, la dureté diminue et l'accrochage est amélioré. Le temps devise réellement réduit du béton perlitique, grace à la réaction exothermique engendrée par le polyuréthane, est un avantage spécifique à cette méthode pour l'exécu- tion rapide de l'élément porteur. Grâce à la couche de perlite liée par du ciment, et malgré le caractère inflammable du polyuréthane organique inclu dans des substancesinorganiques, la classe de résistance au feu F,90 est atteinte. La bonne résistance au feu de la couche de perlite liée par du ciment/polyuréthane n'est pas affectée par une proportion de polyuréthane allant jusqu'à 20 à 30% en poids. Si cette proportiSn est limitée à 8 % du poids total de la couche centrale, on est dans la classe d'inflammabilité A2 du matériau de construction. Pour maintenir la couche centrale exempte de fissure au delà de la charge de service, (malgré sa résistance réduite) résultant de la faible densité) et pour pouvoir transmettre ces sollicitations, les efforts de traction sont repris par une couche de couverture armée de fibres. On utilise de préférence un treillis de fibre de verre placé dans une couche de ciment d'environ 2 mm. d'épaisseur. Une couche de couverture aussi fine est capable de reprendre un effort de traction relativement élevé lorsque la tôle profilée se trouve dans la zone de compression. Des essais ont montré qu'un élément porteur composé de trois couches, dont une couche centrale de 7 cm. atteignant une isolation thermique de h = 0,8 kcal/m2hC et la classe F 90 de résistance au feu à une capacité portante environ deux fois plus élevée que celle de la tble profilée seule dans des conditions identiques. L'élément porteur présenté ici peut entre aussi bien plan que plié par exemple en forme de chapeau ou de Z. Un élément porteur en forme de chapeau de 2,4 m de largeur de base et d'environ 1,0 m. de haut permet des portées de plus de 25 m., avec une épaisseur de talle de 2 mm et compte tenu d'une charge de neige de 75 kg/m2. La portée réelle de 1' invention réside dans le choix de tales profilées, jouant le rible de raidisseur, combiné avec l'utilisation d'un noyau central inorganique extrêmement léger et d'une couche de couverture fine, armée de fibre minérale et résistant à la traction. Les propriétés exigées d'une toiture sont ainsi obtenues "in toto" et "in situ" dans le sens d'un système de construction intégré : fermeture des locaux, transmission des charges, limitation de la flèche, la protection contre le feu, l'isolation thermique et acoustique. Les figures 1 et 2 montrent des plaques composées respectivement de trois et cinq couches, la figure 3 un élément plié en forme de chapeau, la figure 4 une perspective de ce dernier. L'élément porteur consiste en une tble 1 à profilage de préférence de forme trapézoidale avec un treillis soudé en acier 2 ou un poinçonnage 11, une couche centrale de matière minérale expansée 3 et une couche armée de fibres de verre 4. Si un élément porteur peut subir une attaque du feu sur ses deux faces, la talle profilée est liée des deux cotés à une couche de protection. La couche désignée sous 32, ne participant pas statiquement, est plus fine que la couche intérieure sandwich 31 et il n'est par conséquent pas nécessaire de doubler l'épaisseur du revêtement, En lieu et place d'une couche armée de fibre de verre résistant à la traction, la couche de protection extérieure est couverte d'une matière isolante étanche à liteau, 5. Dans le cas d'un élément plié en forme de chapeau (figure 3), la tble d'acier profilée est composée de deux parties non pliées 12 et d'un fattage formé de trois auges géométriquement semblables 13. Si un ElEment-est équipé d'une bande lumineuse (figure 4), la partie 12 est remplacée par un porte-chassis 6 ayant mbme capacité portante et méme résistance au feu. Le porte-châssis 6 est constitué du profilé 61, soudé à la tble profilée 1 de l'élément composé 13 et des montants en acier 62 assembles à l'encadrement porte-ch ssis 61. Les profilés métalliques 6n du porte-ch ssis peuvent être ouverts, creux ou formés de fers à béton crénelés. Ils sont recouverts de la couche de protection ou de béton normal, en tenant compte du fait que cette enveloppe doit recevoir les vitrages. Dans la couche de@tière expansée, on peut inclure des gaines techniques telles que tuyaux de chauffage 7 ou cables électriques 8, par exemple. REVENDICATIONS. 1. Elément porteur composé multicouche comprenant une tôle profilée en acier, liée sur une ou sur ses deux faces à une couche de protection, caractérisé en ce que la couche de protection consiste en une couche de minéral expansé à liant inorganique ou inorganique/organique d'une densité inférieure à 0,4 Mp/k3 et est munie drune fine couche de couverture armée de fibre, alors que l'ancrage de la tble profilée dans la couche le protection s'opère mécaniquement, au moyen d'un chevillage finement réparti de la tle. 2. Elément porteur composé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la couche de protection est réalisée en perlite liée par du ciment. 3. Elément porteur composé, selon la revendication 1, caractérisé en ce que la couche de protection est réalisée en perlite liée par du ciment/polyuréthane. 4. Elément porteur composé, selon les revendications 1 et 3, caractérisé en ce que la proportion de polyuréthane représente au maximum 8 % du poids de la couche de couverture. 5. Elément porteur composé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la couche de couverture armée de fibres est un treillis de fibres de verre. 6. Elément porteur composé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le chevillage de la tble profilée est réalisé par un treillis métallique à fines mailles, soudé à cette dernière. 7. Elément porteur composé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le chevillage de la tle profilée est obtenu par poinçonnage de cette dernière, sous forme de cratères disposés à intervalles réduits. 8. Elément porteur composé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qutune couche isolante imperméable est prévue sur chacune des couches de protection. 9. Elément porteur composé selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'il est réalisé sous forme plane. composé 10. Elément porteur/selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'il est plié en forme de chapeau ou de Z. 11. Elément porteur composé, selon la revendication 10, caractérisé en ce que dans la face inclinée de l'élément plié est monté un cassis porteur de méme capacité portante et de meme résistance au feu que celles du dit élément. 12. Elémant porteur composé selon les revendications 10 et 11, caractérisé en ce que l'encadrement du porte-chassis est constitué en profilés métalliques ouverts ou creux, et est entouré d'une couche de protection ou de béton normal, et soudé à la tole d'acier profilée. 13. Elément porteur composé selon les revendications 11 ou 12, caractérisé en ce qu'une rigidification des noeuds est assurée par boulonnage des montants sur des plaques de tales sou dées aux membrures. 14. Elément porteur composé selon l'une quelconque des revendications 1 à 8 et 10 à 13, caractérisé en ce que des gaines technique et d'installations électriques sont prévues dans la couche de protection.