Brevet FR2459427A1 — publié le 19810109

La présente invention se rapporte à un rail de fixation pour les tubes chauffants d'une installation de chauffage par le sol, qui est composé d'une semelle et d'en- coches prévues sur cette semelle, orientées transversalement à la direction longitudinale de la semelle et dans lesquelles on peut encastrer et fixer les tubes chauffants. Pour exécuter une installation de chauffage par le sol, on pose-sur le sol de la pièce à chauffer des tubes chauffants en matière plastique souple. La pose s'effectue suivant un schéma de pose déterminé qui comprend des boucles et coudes dirigés alternativement dans un sens et dans l'au- tre. Les branches des boucles sont placées à des écartements mutuels déterminés qui sont calculés en fonction des besoins locaux de chaleur et de la température extérieure. Ceci im- plique que les tubes chauffants doivent être posés suivant un schéma de pose déterminé et doivent être bloqués dans la position correspondant à ce schéma. Pour ce blocage des tu- bes chauffants, il a déjà été proposé un rail de fixation qui est réalisé par extrusion d'un profilé de matière plas- tique à profil en U. Le profilé forme un caisson comprenant une âme et deux ailes et les encoches sont formées dans les ailes par découpage ou perçage. Un tube chauffant posé dans une encoche s'appuie donc contre les parois des ailes. Du fait de la faible épais- seur de paroi des ailes, de fortes pressions peuvent appa- raître. Ces pressions peuvent se traduire par un entaillage de la matière des tubes chauffants. Dans ces rails de fixa- tion connus, les chambres délimitées par les ailes des rails s'ouvrent sur l'extérieur par les encoches. Lorsqu'on pose les rails sur une dalle et que l'on coule ensuite le béton de la chape, ce béton pénètre dans les chambres ou entre les ailes à travers les encoches ouvertes. Le béton de la chape est donc ancré par pénétration dans les chambres ou entre les ailes, en un nombre de points qui dépend de l'écartement mutuel des encoches ouvertes, c'est-à-dire de celles qui ne sont pas occupées par des tubes chauffants. Ceci apporte le grand avantage d'absorber et d'annuler les contraintes ther- miques résultant de la différence de coefficient de dilatation thermique entre la matière plastique formant le rail de fixa- tion et le béton de la chape. Le risque de formation de fis- sures est ainsi largement éliminé. L'invention vise à perfectionner les rails de fixation à ces deux points de vue. Les tubes chauffants doivent être retenus sans que se développent de fortes pressions et le rail de fixation doit avoir le même coefficient de dilata- tion thermique que le béton de la chape. Suivant l'invention ce problème est résolu dans un rail de fixation du genre défini au début par le fait que ce rail est réalisé en mous- se de matière plastique avec moulage des encoches et que des barres ou fils d'armature métalliques sont noyés dans la semelle du rail. Les encoches sont donc formées par mou- lage dans la masse du rail, c'est-à-dire dans la mousse qui forme ce rail. Les encoches sont formées ou délimitées par des surfaces larges. Grâce à cette disposition, un tube chauffant emboîté dans une encoche est appuyé contre un élé- ment de paroi de l'encoche en tous points d'une grande sur- face. Il est tenu et soutenu sur toute cette surface par la paroi de l'encoche. Il ne se développe donc pas de fortes pressions ni de risques d'entaillage du tube chauffant. Ceci est particulièrement important parce que les tubes chauf- fants sont réalisés en une matière plastique toujours rela- tivement tendre, ceci entre autres pour faciliter la pose. Les matières plastiques tendres sont particulièrement su- jettes à l'entaillage. Les barres d'armature qui sont no- yées suivant l'invention dans la semelle du rail conférent à ce rail le coefficient de dilatation thermique du béton de la chape. L'acier et le béton de la chape possèdent le même coefficient de dilatation thermique. Le surmoulage de la mousse de matière plastique sur les fils de l'armature assemble la mousse aux fils par une liaison si intime que les barres imposent leur coefficient de dilatation thermi- que à la mousse. Il en résulte que, en cas de variation de la température, le béton de la chape et le rail subissent des déplacements identiques. La cause de la formation de fissures est donc ainsi supprimée. De même que dans les rails de fixation connus, lors de la coulée du béton de la chape sur la dalle-support, ce béton pénètre dans les en- coches ouvertes et non occupées par des tubes chauffants. le béton de la chape se trouve ainsi ancré dans les rails de fixation et rendu solidaire de ces derniers en des points espacés de la distance d'écartement entre les encoches ou- vertes. De ce fait, les rails assurent la fonction d'une armature du béton. Le rail peut assurer entièrement cette fonction puisque les barres d'armature noyées dans sa masse lui confèrent une haute résistance à la traction. Il s'éta- blit entre le béton de la chape et le rail de fixation sui- vant l'invention une liaison analogue à celle que l'on ob- serve dans le béton armé. En pratique, il arrivait fréquem- ment que le béton de chape se fissure en raison d'une mau- vaise préparation et/ou d'une surcharge thermique ou mécani- que. Après la formation de ces fissures, les contraintes devaient être absorbées par les tubes chauffants noyés dans le béton; ceci entraînait fréquemment une détérioration des tubes chauffants. Avec le rail de fixation suivant l'in- vention, cette détérioration n'est plus à craindre. Même si le béton se fissure dans la couche qui surmonte les rails de fixation des tubes chauffants, ces fissures s'arrêtent au niveau des rails suivant l'invention et les contraintes de traction sont maintenues hors des tubes chauffants. Les barres d'armature qui sont noyées dans les rails de fixa- tion absorbent toutes les contraintes de traction. Les con- traintes de compression sont absorbées par la mousse de matière plastique contitutive des rails. A ceci s'ajoute le fait que, étant noyés dans le béton de la chape, les rails de fixation ne risquent pas de s'éloigner les uns des autres en fléchissant latéralement. Pour la construction des rails de fixation et suivant une caractéristique avantageuse de l'invention, des plots espacés les uns des autres sont prévus sur la semelle ou rail; les flancs de plots qui se font face forment les parois latérales ou flancs des encoches et divergent vers les deux bords longitudinaux de la semelle. Les encoches n'ont donc pas une largeur constante sur toute la largeur du rail de fixation, d'un bord longitudinal à l'autre bord longitudinal. Elles n'ont une largeur constante que dans une région centrale. Dans cette région, les tubes chauffants sont appliqués par toute leur surface contre les flancs des encoches et sont soutenus par ces encoches sur toute leur surface. Latéralement à cette zone centrale, les tubes chauf- fants sont libres, du moins s'ils sont rectilignes. En revanche, s'ils sont incurvés, ils peuvent également entrer en contact avec les régions marginales des flancs des en- coches et prendre appui sur ces régions. Ceci améliore la fixation des tubes chauffants dans les rails de fixation et, en même temps, réduit la pression qui s'exerce sur les tubes chauffants. Dans une forme particulière de réalisation de l'invention les plots sont composés d'une partie centrale ayant une largeur constante et de pyramides qui prolongent cette partie centrale sur ses deux côtés et s'étendent jus- qu'aux bords longitudinaux de la semelle, les côtés de la partie centrale formant les flancs à écartement constant des encoches tandis que les facettes latérales des pyramides forment les flancs des ouvertures divergentes. Les pyramides ont une forme géométrique simple. La fabrication du moule et le démoulage des pièces fabriquées ne posent donc aucun problème particulier. Le fait que les encoches sont formées ou délimitées par une région centrale de largeur constante et par les deux pyramides adjacentes à la région centrale apporte, comparativement à un rail de fixation ayant une sec- tion massive, par exemple rectangulaire, l'avantage d'une grande économie de matière. Le rail ne comporte de matière plastique que dans les zones o cette matière est nécessaire pour donner appui aux tubes chauffants. Il est souhaitable que les tubes chauffants prennent appui dans les encoches par toute leur circonférence. C'est pourquoi, dans une forme avantageuse de réalisation, le fond de chaque encoche, qui est formé par la face supérieure de la semelle du rail, présente la forme d'un demicercle et se raccorde aux flancs de l'encoche. Ce raccordement est progres- sif. Il n'existe donc pas de limite nette entre le fond et les flancs des encoches. Il en résulte que les tubes chauf- fants sont appuyés sur toute leur circonférence. Pour obtenir une fixation encore meilleure des tubes chauffants, et Suivant une autre caractéristique de l'invention, sur le bord supérieur des flancs des encoches, sont prévus des becs qui font saillie dans le volume intérieur des encoches. Ces becs s'appuient de haut en bas sur les tubes chauffants et retiennent ces tubes dans les encoches. L'écartement entre les deux bords intérieurs des becs peut être légèrement inférieur au diamètre d'un tube chauffant. En raison de la souplesse du rail ainsi que de celle de la matière plastique constitutive du tube chauffant, on peut enfoncer un tube chauffant même légèrement surdimensionné dans une en- coche en le faisant passer au droit de deux becs, ou entre ces deux becs. Les becs sont, après le moulage du rail de fixa- tion dans un moule et son démoulage, formés par repoussage et/ou refoulement de la matière de la couch- supérieure de la région centrale des plots, sous l'action de la pression et de la chaleur. Pour cela, on presse un po:-nçon chaud sur le rail de fixation. On peut également faire passer le rail sous un cylindre chaud. Dans cette opération, la matière de la région marginale supérieure du rail est légèrement com- primée et elle est refoulée dans les encoches, en se déformant vers le bas et vers l'intérieur, pour former les becs. Pour assurer une meilleure liaison entre la mousse qui forme le rail de fixation et les barres d'armature, il est préférable que ces barres présentent un crantage, ou crénelage, ou qu'ils soient rendus rugueux d'une autre façon. Il est avantageux de prévoir deux barres d'armature aui s'étendent le long des bords latéraux de la semelle du rail. Dans le premier mode d'exécution qui vient d'être décrit des plots espacés sont formés sur la face supérieure de la semelle. Ces plots délimitent les encoches. Leurs faces tournées l'une vers l'autre sont conformées de façon corres- pondante, ce qui donne naissance à la forme circulaire des encoches. Dans ces encoches les tubes chauffants sont em- boités avec serrage. Du fait que les plots sont plus étroits que la semelle, les tubes chauffants n'ont de contact avec les flancs d'une encoche que sur une faible longueur qui cor- respond à la largeur de l'encoche. Dans de nombreuses ap- plications cette disposition est avantageuse, mais il y a des cas dans lesquels le tube chauffant doit être retenu et appuyé sur une longueur aussi grande que possible. Une telle situation se présente lorsque le tube chauffant est cintré suivant un profil déterminé, dans une région située à l'exté- rieur du rail de fixation et que, par conséquent, il est soumis à une contrainte propre, Pour que, malgré cette con- trainte le tube chauffant présente la forme voulue, il doit être maintenu dans le rail de fixation sur une longueur aussi grande que possible et il doit faire un angle de 90 à sa sortie du rail. Ceci veut dire qu'à l'intérieur de l'entaille le tube souvent ne doit pas déjà présenter une courbure. Pour satis- 1Q faire à cette condition est prévu le deuxième mode d'exécution selon l'invention, dans lequel des rebords s'étendent sur la face supérieure de la semelle, le long des rives de cette dernière et au-dessus des barres d'armature. Les encoches sont formées dans ces rebords. Le rail de fixation présente donc, en coupe, la forme d'un U. Les deux rebords, et par conséquent également les encoches qui y sont formées, sont écartés en correspondance avec la largeur de la semelle. Corrélativement le tube chauffant est retenu dans les deux encoches en deux points espacés l'un de l'autre, c'est-à-dire sur une grande longueur. A cet égard il n'y a pas lieu de tenir compte de la longueur libre -du tube chauffant situé entre les deux encoches. Ainsi, alors que le tube chauffant est retenu dans une seule encoche suivant le premier mode d'exécution, il est retenu par les deux rebords dans deux encoches espacées l'une de l'autre, suivant le second mode d'exécution. Dans la mesure o la dimension transversale globale des deux rebords est in- férieure à la dimension correspondante des plots délimitant les encoches du premier mode d'exécution, on obtient une économie de matière. A cet égard on doit considérer que des rebords larges ne sont nullement nécessaires à la rigidité et à la résistance à la torsion du rail de fixation, car des rebords étroits donnent un moment d'inertie élevé du fait de leur canalisation sur les deux rives de la semelle et immédiatement au-dessus des barres d'armature. Le rail de fixation est en matière plastique mousse et les encoches sont produites par introduction de noyaux dans le moule. Toutefois il n'est pas possible d'obtenir directe- ment une encoche de forme circulaire ou à contre-dépouille. L'invention prévoit en conséquence que pour façonner les en- coches du second mode d'exécution des fentes à parois paral- lèles soient formées au moulage, dans les rebords, et qu'ensuite ces fentes soient élargies au moyen d'un mandrin ou poinçon. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la description aui va suivre. Aux dessins annexés donnés uniquement à titre d'exemple, - la Fig. 1 est une vue en perspective d'un rail de fixation dans lequel est logé un tube chauffant selon un premier mode d'exécution; - la Fig. 2 est une coupe suivant la ligne II-II de la Fig. 1, avec une vue en élévation de côté du rail de fixation; - la Fig. 3 est une vue de dessus du rail de fixation et du tube chauffant logé dans ce rail; - la Fig. 4 est une vue schématique en perspec- tive d'une dalle-support sur laquelle sont posés des rails de fixation dans lesquels son fixation dans lesquels sont - la Fig. 5 rail de fixation suivant la montrant également le béton rail; - la Fig. 6 5 et montrant également les la chape; - la Fig. 7 tive d'un rail de fixation, barres d'armature; emboîtés des tubes chauffants. est une coupe longitudinale d'un ligne V-V de la Fig. 4, la vue de la chane déj.à coulé sur ce est une coupe correspondant à la Fig. plaques de revêtement posées sur est une vue partielle en perspec- qui montre en particulier les - la Fig. 8 est une coupe longitudinale du rail de fixation avant la formation des becs; - la Fig. 9 est une coupe longitudinale du rail de fixation, prise au moment de la formation des becs par compression de la couche superficielle; - la Fig. 10 est une coupe longitudinale du rail de fixation au moment de la formation d'une autre forme de réalisation des becs obtenus par compression de la couche superficielle; - la Fig. 11 est une vue en perspective du rail de fixation selon le second mode d'exé-ution - la Fig. 12 est une vue en élévation suivant la flèche 12 de la Fig. 11; - la Fig. 13 est une vue en plan selon la direc- tion de la flèche 13 de la Fig. Il; - la Fig. 14 est une vue en perspective du rail de fixation immédiatement après le démoulage, dans lequel sont formées des fentes à parois parallèles avant aue ne soit intro- duit le mandrin conformateur; - la Fig. 15 est une vue correspondante, après l'attaque du mandrin. Les Fig. 1 à 3 montrent le rail de fixation 12, avec sa semelle 14, sa face supérieure et les deux barres d'ar- mature 18 qui courent dans ce rail. Dans l'exemple de réalisa- tion représenté, les barres présentent des crans 20. Les plots 22 sont prévus sur la face supérieure 16 de la semelle 14, avec un certain écartement mutuel. Ces plots sont d'une seule pièce avec la semelle 14 et ils délimitent entre eux une encoche 24. Ces encoches présentent un fond semi-circulaire 26 et des flancs 28. Des becs 30 font saillie sur le bord supérieur des flancs 28 vers l'intérieur. Les plots 22 comprennent chacun une région centrale 32 et deux pyramides couchées 34. Ces pyra- mides sont limitées latéralement par des facettes latérales 36. Leurs extrémités intérieures se raccordent aux flancs 28. Vers l'extérieur, les facettes latérales 36 des pyramides divergent en direction des bords de la semelle 14 et forment donc un élargissement des encoches 24. Dans l'exemple représenté sur les Fig. 1 à 3, un tube chauffant 38 est engagé dans une encoche. La Fig. 4 montre un plancher 40 qui peut être. constitué, par exemple par une dalle en béton d'un bâtiment, et des rails de fixation 12 posés sur cette dalle. Des tubes chauffants 38 sont encastrés dans ces rails. La Fig. 5 montre la même disposi- tion en coupe, avec le béton 42 de la chape coulée sur la dalle. La Fig. 6 représente le même ensemble avec un revêtement de sol 44 posé sur la chape. Ce revêtement de sol peut être composé de plaques en matière plastique. Sur la Fig. 7, on a représenté en particulier les deux barres 18 d'armature du rail de fixa- tion. La Fig. 7 montre clairement les crans 20. Ces crans peuvent s'étendre sur toute la circonférence des fils 18 ou sur une partie de cette circonférence seulement. La Fig. 8 montre le rail de fixation directement après le démoulage. Les flancs 28 ont encore un profil rectiligne s'étendant vers le haut. Les becs 20 ne sont pas encore formés. La formation de ces becs est représentée schématiquement sur les Fig. 9 et 10. Pour former ces becs, on refoule le rail de fixation 12 au moyen d'une plaque chauffante 46. Dans cette opération, le rail rail est appuyé sur une plaque de forme 48. Sous l'effet de la pression exercée par la plaque chauffante, et de l'échauf- fement simultané, la couche superficielle est refoulée. La matière qui est comprimée dans cette opération cède laté- ralement et pénètre dans les encoches 24 en formant les becs 30. Dans l'exemple de réalisation représenté sur la Fig. 9, la matière est refoulée légèrement au-dessous du niveau de la face supérieure du rail 12. Il en résulte que les becs 30 se trouvent légèrement au-dessous du niveau de la face supé- rieure du rail. Au contraire dans la forme de réalisation représentée sur la Fig. 10, la matière est refoulée directe- ment au niveau du bord supérieur. De ce fait, les becs 30 sont également formés au niveau du bord supérieur. Après cette description générale du premier mode d'exécution du rail de fixation, il convient de souligner encore certains détails. Sur la Fig. 3 est représenté en traits mixtes un tube chauffant coudé. Si la courbure était encore plus forte, ce tube s'appuierait au moins partiellement contre la facette latérale 36 d'une pyramide couchée 34 et serait encore soute- nu par cette facette. La Fig. 4 montre un ensemble analogue. Elle représente une boucle qui relie deux branches rectilignes d'un tube chauffant 38. Cette boucle s'appuie également partiellement contre les facettes latérales des pyramides couchées 34. Les Fig. 5 et 6 représentent le béton 42 de la chape coulé dans les encoches ouvertes 24. Ce béton coulé dans les encoches 24 définit des ancrages. Les contraintes thermiques qui se développent dans le béton 42 de la chape sont donc absorbées par ces ancrages et transmises au rail de fixation 12. Les barres d'armature 18 novées dans le rail absorbent ces contraintes et les réduisent. Elles jouent donc dans le béton 42 de la chape le même rôle que les armatures d'un béton armé. -4 10 La liaison intime établie entre le béton 42 de la chape et les barres 18 est assurée, d'une part, par la coulée du béton dans les encoches ouvertes 24 et, d'autre part, par le crantage ou crénelage 20. Les Fig. 2 et 3 représentent clairement les becs 30. Lorsqu'on encastre un tube chauffant 38 dans une encoche 24, ces becs fléchissent latéralement. Lorsque le tube 38 a été entièrement enfoncé dans son encoche, les becs se rabat- tent sur ce tube. Pour fabriquer le rail de fixation 12 suivant l'invention, on peut utiliser toutes les matières plastiques pouvant être transformées en mousse et qui, en même temps, permettent la formation des becs 30 par compression à chaud. On peut utiliser, entre autres, les mousses du groupe du polystyrène et du polyuréthane. Suivant le second mode d'exécution (Fig. 11 à 13) le rail de fixation 12 comprend une semelle 14 avec face supérieure 16, deux barres d'armature 18 et deux rebords ayant une face intérieure 52 qui présente une légère obliquité vers l'intérieur et vers le bas. Les encoches 24 se trouvent dans les rebords 50. Elles comportent un fond 26, des flancs curvilignes. 8 et des becs 30 en saillie vers l'intérieur. Les figures représentent également un tube chauffant 38 engagé dans deux encoches 24. La description qui précède se suffit à elle-même et on peut simplement ajouter que les rails de fixation sont posés sur un plancher-support, par exemple sur une dalle en béton. Les tubes chauffants qui sont en une matière plastique souple,résistanteà la chaleur et stable, sont engagés dans les encoches suivant un tracé déterminé. L'ensemble est ensuite recouvert, par exemple, d'une chape de béton. La Fig. 14 représente un tronçon de rail de fixa- tion suivant le second mode d'exécution, dans la forme qui lui est donnée à la sortie du moule. Les encoches 24 ont alors des flancs parallèles l'un à l'autre. Dans ces encoches on engage à force un mandrin, ou poinçon 54, de sorte qu'en raison de la compressibilité de la mousse plastique consti- tuant le rail de fixation les encoches subissent un élargis- sement et que leurs flancs prennent la forme curviligne représentée à la Fig. 15. R E V E N D I C A T I O N S 1. Rail de fixation pour les tubes chauffants d'une installation de chauffage par le sol, ce rail comprenant une semelle et des encoches prévues sur cette semelle, orientées transversalement à sa direction longitudinale et servant à recevoir et à retenir les tubes chauffants, caractérisé en ce qu'il est réalisé en mousse de matière plastique, avec des encoches (24) venues de moulage, et en ce que les barres d'armature (18) sont noyées dans la semelle (14) du rail. 2. Rail de fixation suivant la revendication 1, caractérisé en ce aue la semelle (14) porte des plots (22) espacés les uns des autres, les faces tournées l'une vers l'autre des plots (22) constituant les flancs (28) des en- coches (24) et ces encoches s'élargissant en direction des deux bords longitudinaux de la semelle (14). 3. Rail de fixation suivant la revendication 2, caractérisé en ce crue les plots (22) comprennent une région centrale (32) de largeur constante et des pyramides (34) adjacentes aux deux faces latérales de ces plots s'étendant jusqu'aux bords longitudinaux de la semelle (14),les faces latérales de la région centrale (32) formant les flancs (28) des encoches (24) qui sont espacées d'une distance constante tandis que les facettes latérales des pyramides (34) déli- mitent des ouvertures divergentes. 4. Rail de fixation suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce aue le fond (26) des encoches (24) qui est formé par la face supérieure (7) de la semelle (14) présente la forme d'un demi-cercle et se raccorde progressivement aux flancs (28) de ces encoches. 5. Rail de fixation suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que des becs (30) prévus sur le bord supérieur des flancs (28) des encoches (24) font saillie dans ces encoches. 6. Rail de fixation suivant la revendication 5, caractérisé en ce que les becs (30) sont formés par refoulement de la matière de la couche supérieure de la région centrale (32) des plots (22) par compression à chaud. 7. Rail de fixation suivant l'une quelconque des 2459427- revendications 1 à 6, caractérisé en ce aue les barres d'armature (18) présentent un crantage ou crénelage (20). 8. Rail de fixation suivant l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que chaque rail renferme deux barres d'armature (18) et en ce que ces barres s'étendent le long des bords latéraux de la semelle (14). 9. Rail de fixation suivant la revendication 1, caractérisé en ce aue des rebords (50) s'étendent sur la face supérieure (16) de la semelle (14) le long des rives de cette dernière et au-dessus des barres d'armature (18), les encoches (24) étant formées dans ces rebords. 10. Rail de fixation suivant la revendication 9, caractérisé en ce que les encoches (24) de forme curviligne sont obtenues sous l'effet de l'élargissement de fentes à flancs parallèles, au moyen d'un mandrin ou poinçon (54).