Brevet FR2431010A1 — publié le 19800208

l'invention a pour objet des éléments pour la réalisation de toitures, sous formé de blocs volumétriques profilés, et leur procédé d'assemblage. l'objet de l'invention se rattache au secteur technique du bâtiment, notamment aux toits, plafonds, isolation au autres protections des bâtiments. Il est bien connu d'utiliser pour certains bâtiments à usage notamment d'industrie, de services, de collectivités, des toitures, au moyen d'éléments connus sous le nom de "coque". Généralement ces coques monobloc constituent des profils sous forme de V renversé que l'on assemble entre eux en intercalant ou non des coques horizontales. Ces coques, qu'elles soient utilisées en construction traditionnelle ou industrielle, présentent certains inconvénients. Elles sont le plus souvent réalisées avec une structure portante formée par une tôle profilée, en un matériau s'autoprotègeant par oxydation. Cette oxydation est-limitée dans le temps en atmosphère normale. De plus, plusieurs années sont nécessaires pour acquérir une atitoprotection totale. Par conséquent, la pelli- cule d'oxydation (rouille) est présente, et.disparait progressivement avec l'eau de pluie. Ces coques offrent en outre des performances technologiques limitées. leur stabilité, sous l'action de sollicitations climatiques, d'exploitation ou accidentelles, est pratiquement impossible à déterminer mathématiquement. Seuls des essais grandeur nature, peuvent résoudre ce problème. Toutefois, il n'est pas possible de prévoir le comportement de coques de dimensions différentes, ou avec des sollicitations et des appuis différents de ceux pris en compte lors des essais. On note également l'impossibilité : - d'adjoindre des charges locales relativement importantes, telles que palans, appareil de levage, monorail... - d'encastrer des poteaux de structure identique à celle que lton utilise couramment en construction métallique, - de reprendre d'une manière rationnelle les effets du vent, notamment sur les façades parallèles aux coques, - de prévoir des ouvertures supplémentanres nuisibles à la résistance de l'ensemble. De plus, les coques présentent des raidisseurs sous forme de V renversé, réalisés par des profils creux, carrés ou rectangulaires, ce qui engendre des inconvénients supplémentaires. En effet, les raidisseurs sont hyperstatiques, d'où l'influence des variations de température est particulièrement défavorable, car elle se traduit par des efforts supplémentaires. Il apparait également des difficultés pour la mise en oeuvre d'une protection contre le feu, car l'on ne peut utiliser des peintures ignifugées ou moyens équivalents, puisque le matériau constituant les coques, doit rester nu pour s'autoprotèger contre la corrosion. enfin, l'évacuation des eaux pluviales notamment, s'avère difficile par le manque de pente résiduelle que présentent les coques. Dans les cas où les coques sous forme de V renversé, sont montées en combinaison avec des plans horizontaux intercalés, on souligne que ces derniers ont une couverture en acier ordinaire, ce qui rend l'ensemble de la toiture hétérogène eu égard aux profils en V renversé généralement de couleur brune plus ou moins foncée. De plus, il subsiste toujours un problème de pente, d'o la nécessité de prévoir des dispositifs spéciaux d'étanchéité, avecmalgré tout, des risques de fuites. les éléments selon l'invention pour une construction industrialisée de toiture, sous forme de profils en V renversé, en combinaison ou non avec des éléments horizontaux, obvient à ces inconvénients. Suivant une première caractéristique, les éléments comprennent respectivement des panneaux plans indépendants présentant intérieurement des poutres composées formant structure, et des moyens autorisant leur assemblage, en vue de constituer une série de profils sous forme de V renversé en alternance ou non avec des panneaux horizontaux, pour former après assemblage, une toiture à structure métallique incorporée avec couverture, isolation thermique et plafond. Une autre caractéristique réside dans le fait que les panneaux plans sont établis avec une poutre composée, formée de membrures profilées, supérieure et inférieure, reliées à intervalles réguliers par une série de montants verticaux autorisant la fixation et le montage suivant l'un des côtés, d'un plafond tandis que le côté opposé reçoit en superposition, un pare-vapeur, un moyen assurant l'isolation thermique, et enfin une couverture pour l'étanchéité aux agents atmosphériques extérieurs. Ces caractéristiques et d'autres encore ressortiront de la suite de la description. Pour bien fixer l'objet de l'invention, sans toutefois le limiter dans les dessins annexés : La figure i est une vue de face d'un bâtiment dont la toiture est formée par les éléments réalisés et assemblés selon l'invention la figure 2 est une vue partielle en perspective, d'un panneau plan pour constituer après assemblage avec son homologue, un profil en V renversé ; les différents éléments composant ce panneau étant représentés décalés avant montage ; la figure 3 est une vue en perspective correspondant à la figure 2; mais après montage des différents éléments composant le panneau ; la figure 4 est une vue partielle en perspective de la structure métallique relative à un panneau horizontal plan ; la figure 5 est à une échelle plus importante, une vue partielle en perspective montrant l'extrémité d'un montant relatif à un panneau plan horizontal la figure 6 montre par une vue de face et en coupe, l'assemblage des différents éléments selon l'invention, pour constituer une toiture à profils en V renversé, avec panneaux plans intercalés ;; la figure 7 est une vue en coupe à une échelle plus importante, montrant un exemple de fixation de la couverture, du moyen d'isolation, et du pare-vapeur, avec un élément de la structure métallique ; la figure 8 est une vue en perspective à caractère purement schématique, illustrant le montage sur le chantier, des panneaux positionnés sous forme de V renversé, sur des gabarits, pour donner la pente longitudinale nécessaire auxdits panneaux ; la figure 9 illustre par une vue partielle en coupe, le détail d'un exemple de montage d'un panneau sur une partie d'un gabarit ; la figure 10 est une vue à caractère schématique avec coupe partielle, illustrant la pente longitudinale donnée aux éléments ; la figure 11 est une vue partielle en perspective et en coupe, de l'extrémité d'un élément ;; la figure 12 est une vue à caractère schématique, illus trant la mise en place sur une infrastructure, des panneaux assemblés deux à deux pour former un V renversé, et avant le positionnement d'un panneau horizontal la figure 13 est une vue à caractère schématique correspondant à la figure 12, mais après le positionnement du panneau horizontal entre les ensembles de panneaux en V renversé où les gabarits sont enlevés. Afin de rendre plus concret l'objet de l'invention, on le décrit maintenant d'une manière non limitative en se référant aux exemples de réalisation illustrés par les figures des dessins. On voit notamment à la figure 6, que les éléments selon l'invention constituent deux types de panneaux plans respectivement désignés dans leur ensemble par A et B. les panneaux du type A (figures 2 et 3) sont assemblés au chantier, sous forme de V renversé et mis en place sur une infrastructure métallique, en béton armé ou autre. les panneaux du type 3 sont intercalés en chantier, entre les panneaux assemblés du type A, pour constituer ainsi une toiture à structure métallique incorporée suivant toute sa surface. les deux types de panneaux A et B sont établis essentiellement suivant l'exemple nullement limitatif illustré par les des sins, avec une membrure supérieure et inférieure, relié à inter- valles réguliers de préférence, par une série de montants verticaux autorisant facialement suivant l'un des côtés, le montage et la fixation d'un plafond P, tandis que le c8té opposé reçoit en superposition, un pare-vapeur a, un moyen pour l'isolation thermique b, et enfin une couverture c pour l'étanchéité aux agents atmosphériques extérieurs. Pour les panneaux du type A, (figures 2 et 3), les montants verticaux 1 en fers profilés de toute section et métal appropriés, présentent à chaque extrémité, des fentes verticales autorisant la fixation et l'encastrement de goussets 2. la partie débordant en hauteur 21 des goussets 2, permet la fixation par tout moyen connu et approprié, des membrures supérieure i et inférieure 4. la membrure supérieure 3 est fixée sur l'un des cités latéraux 22 des goussets 2, tandis que la membrure inférieure 4 est fixée sur le côté latéral opposé 23 des goussets 2. Ces goussets 2 sont positionnés perpendiculairement aux montants i en débordant latéralement de part et d'autre ou d'un seul côté des montants verticaux 1, pour la fixation de barres diagonales 2. Dans le cas-de panneaux du type 3, selon la figure 4, les montants verticaux 6 sont à chaque extrémité transversale, partiellement coupés en onglets 1 (figure 7), pour le positionnement angulaire et la fixation par tout moyen approprié, des membrures latérales et opposées 7 et8 (figure 4). De même que pour les panneaux du type A, les montants verticaux 6 présentent 'à chaque extrémité,transversale, des fentes verticales pour la fixation et l'encastrement total des goussets 9. Comme précédemment, les goussets 9 débordent latéralemeBt de part et autre ou d'un seul côté, des montants verticaux 6, pour la fixation de croisillons 10. On voit que les croisillons 5 ou 10 constituent en combinaison avec les montants 1 ou 6, une poutre composée en forme de N successifs; (figure 3), ou en forme de X (figure 4), ou éventuellement en toute autre forme telle que V. Aux exemples illustrés d'une manière non limitative, les montants 1 ou 6 sont réalisés au moyen de poutres profilées, de section en double T, les membrures et les éléments intermédiaires de treillis étant des profils en cornière. il est bien évident que tout type de profil tubulaire ou non, en creux ou autre, peut être prévu. Il est bien évident que le métal utilisé pour ces différents profils constitutifs, est de préférence l'acier présentant les qualités requises pour répondre aux sollicitations, sans toutefois exclure toute autre matière. les poutres ont pour rôle de reprendre les charges verticales (climatiques, d'exploitation et accidentelles), et éventuellement les sollicitations horizontales telles que l'action du vent en stabilité transversale, et les efforts développés par des appareils, tels que des ponts roulants ou palans monorail. la nature des appuis aux extrémités, est celle correspondant aux hypothèses de calcul Ces différents éléments constituant l'armature métallique des panneaux A ou B, sont soumis à une protection anticorrosion, en atelier. De meme, ces éléments peuvent subir en atelier, un traitement antifeu par exemple, au moyen d'une peinture ignifugée ou d'un flocage de produit approprié. On rappelle maintenant les fonctions et compositions des divers éléments recouvrant etse fixant de part et d'autre des structures métalliques précédemment définies, eu égard aux panneaux A et B, à savoir : la couverture c, le mqyen d'isolation b, le pare-vapeur a et le plafond P, éléments parfaitement connus du technicien. la couverture c assure l'étanchéité à la pluie. D'une manière préférée, elle se compose de tôles nervurées protégées contre la corrosion par galvanisation, peinture, ou autres procédés tels qu'enduction bitumeuse, électro-zingage... Cette couverture c peut être de tout métal, tel qu'aluminium, ou autre matériau simple tel qu'amiante-ciment, matière plastique, verre..., ou tout matériau composite, tel que bac acier ou aluminium floqué, à simple ou double parois, avec interposition de produit isolant. la couverture c prend appui sur les montants 1 ou 6 généralement espacés de 2,5 mètres environ, mais les exigences de bon maintien de cette couverture, en fonction des surcharges climatiques notamment, peuvent nécessiter des appuis plus rapprochés, pouvant être réalisés par adjonction de fers fixés sur la poutre. la fixation de la couverture c sur les montants t ou 6 notamment, s'effectue d'une manière connue, au moyen de boulons 11, vis, crochets, goujons, agrafes, en intercalant entre la couverture c et les montants 1 ou 6, une bague entretoise 12, pour éviter d'Qcra- ser l'isolant b (figure 7). On voit que ce mode d'assemblage lie ensemble, la couverture c, l'isolant b et la pare-vapeur a. il est possible d'incorporer à la couverture c des systèmes permettant des sorties en toiture, l'aération statique ou dynamique du bâtiment, des exutoires de fumées, des trappes, des coupoles translucides etc... De même, on peut incorporer des parties translucides ou bien transparentes, pour assurer l'éclairage naturel du bâtiment. Par exemple, dans le cas de couverture en bacs nervurés, figures des dessins, il suffit de remplacer un ou plusieurs bacs métalliques par une ou plusieurs plaques Ji en matière plastique, de même profil que les bacs, (figure 6). On peut également remplacer les bacs par des plaques de verre, ou équiper les panneaux A et/ou B de coupoles translucides. les avantages de poser la couverture c en atelier, sont les suivants : - montage hors intempéries, - limitation des manutentions, - la couverture est montée à plat et non en position inclinée, d'où une plus grande sécurité et facilité, - la mise en place aisée des accessoires de pose, - le contrôle du travail réalisé, - la facilité de transport à plat ou sur champ, des panneaux prémontés. On note également que l'isolation thermique b peut s'opérer de-différentes manières connues, parmi lesquelles on souligne: - l'utilisation d'un feutre souple de fibres minérales, - l'utilisation de panneaux semi-rigides, ou rigides, de laine minérale, - l'utilisation de panneaux en matériaux isolants à base d'amiante, de fibres végétales, de plastique multicellulaire, - l'utilisation d'un revêtement en sous-face de la couverture, d'un matériau floqué, enduit, collé ou fixé par procédé mécanique ; ce matériau pouvant être du plastique multicellulaire, des fibres minérales ou végétales avec un liant, des produits à base de plâtre... le pare-vapeur a est constitué soit par un film simple en matière plastique ou par un papier enduit, soit encore au moyen d'un ensemble-comprenant par exemple un film ou papier avec une grille en fibre, une feuille d'aluminium, une grille de verre et un film plastique... le plafond P a pour rôle de masquer la structure métallique des panneaux A et X, et les divers matériaux et appareillages équipant ces panneaux (gaines électriques, conduits pour fluides). le, plafond P peut également faire office de support au moyen d' isolation b, atténuer les bruits entraSnés lors de l'exploitation du bâtiment, assurer une réflexion convenable de la lumière, et enfin, améliorer et parfaire l'esthétique du bâtiment par ses profils et couleurs. Ce plafond est réalisé par exemple, au moyen de bacs nervurés métalliques avec ou sans revêtements de caissons ou panneaux métalliques ou autres matériaux. il est fixé par tout moyen connu et approprié, soit directement par les montants 1 et 6 (figures des dessins), soit par l'intermédiaire d'une ossature supplémentaire, elle-même fixée sur lesdits montants. il est bien évident que le plafond P, de même que le pare-vapeur a et l'isolant b, sont interrompus en regard des parties vitrées ou éclairantes. On décrit maintenant l'assemblage au chantier, des panneaux A et B précédemment définis,. lie transport de ces panneaux A et B, de l'atelier au chantier, s'effectue soit verticalement, soit horizontalement, sur des châssis qui maintiennent entre eux un écartement suffisant pour éviter de détériorer la couverture c et le plafond P pouvant être facultatif. Selon l'invention, on fixe sur le chantier, les panneaux du type A sur des gabarits 14 règlables en hauteur et agencés avec des moyens de positionnement angulaires, pour que les deux panneaux après leur mise en place sur les gabarits 14 décrivent un angle au sommet de 90 degrés de préférence, et deux angles internes à la base ss et s respectivement égaux à 45 degrés (figures 8 et 9). le réglage an hauteur des gabarits 14 permet de donner une pente longitudinale convenable aux panneaux (figure 8). On assemble ensuite le sommet des deux panneaux A, au niveau des membrures supérieures 3, par des équerres rapportées 15 fixées sur lesdites membrures i qui forment en combinaison, un angle de 90 degrés (figure 6). Au sommet des deux panneaux, les couvertures c sont reliées entre elles par une faîtière 16 en tôle pliée et posée après recouvrement des bords de l'isolation b (figure 6). les plafonds P sont également reliés entre eux par une pièce en tôle pliée 17. Sur une infrastructure métallique en béton armé, ou autre, on positionne à intervalles réguliers -, correspondant à l'encombrement transversal des panneaux 3 (figure 12), plusieurs ensembles de panneaux A assemblés comme indiqué, en V renversé. Il faut considérer qu'à cet effet, les gabarits 14 formant chevalets, comportent ou non un piètement démontable par rapport à la traverse support des panneaux assemblés, de manière à autoriser son enlèvement lors de la pose desdits panneaux sur l'infrastructure. On intercale ensuite dans les intervalles I (figure 13), les panneaux horizontaux B pour former l'ensemble de la toiture. Comme le montre la figure 6, les membrures latérales 7 et 8 des panneaux B, viennent en superposition de la partie débordant en hauteur 24 des goussets 2 où sont fixées du côté opposé 23, les membrures inférieures 4 des panneaux A. il suffit donc d'assembler les membrures 7 et 8 avec les membrures inférieures 4 (figure 6). On relie ensuite les extrémités latérales des couvertures c des panneaux B, avec les extrémités latérales inférieures de celles des panneaux A, par une pièce de raccordement 18 en tôle pliée, posée après recouvrement des bords de l'isolation. les plafonds P sont également reliés entre eux par une pièce en tôle pliée 19. Après l'assemblage des différents éléments, au droit de la rupture de pente R, on retire les gabarits 14 (figures 10 et 13). les avantages ressortent bien de la description, en particulier on souligne - ltarmature métallique de chaque panneau plan permet de calculer parfaitement la répartition des efforts, - dans son ensemble, le panneau peut entre entièrement isostatique, les effets de variation de température sont pratiquement nuls, - les poutres sont déterminées en fonction de sollicitations réelles climatiques, d'exploitation ou accidentelles, d'où une utilisation rationnelle du métal engendrant une économie, - les poutres peuvent être renforcées ou modifiées localement suivant les besoins de l'utilisateur et cela pendant la durée de vie du batiment, - les poutres peuvent participer à la stabilité d'ensemble du b ti- ment en étant encastrées sur les poteaux de structure. il en résulte une incidence rationnelle sur les plans d'économie de matières et de limitation des déformations de l'ouvrage, assurant directement une garantie du meilleur maintien et de meilleure utilisation des composants et des appareils relatifs au tels que couverture, vitrage, canalisations de fluides, ponts roulants, - les poutres peuvent être protégées contre Le feu, directement par application d'une peinture ignifugée, d'un enduit ou par flo -eage, et peintes directement en atelier, - la mise en place de la couverture s'effectuant pour l'essentiel en atelier, assure une garantie de pose parfaite, - tous les passages, ouvertures, accessoires, peuvent être prévus en toiture, - la couverture est démontable sans pour cela entrarner des inconvénients, - l'isolation peut être réalisée pratiquement sans limitation du pouvoir isolant et sans solution de continuité (absence de pont thermique), - l'éclairage peut être réalisé en matière plastique transparente ou translucide, en verre armé, blanc ou teinté, en paroi simple ou double, - pas de limitation de la surface d'éclairement, - la facilité d'équiper les panneaux de gaines électriques, de canalisations de fluides, de chemins de cabales, de supports divers pour tout type d'appareillage, - la possibilité de laisser apparent et mtme de souligner le profil général de la couverture, - la possibilité de dé bords en toiture pour former auvents par exemple, - la pente transversale donnée à la toiture est nécessaire et suffisante pour l'évacuation des eaux pluviales de la couverture, et pour assurer un autolavage des parties planes, - les eaux pluviales sont recueillies par tout moyen connu et approprié, en bas de pente, à ltexterieur du bâtiment, d'où l'absence de risques d' inondations si les descentes sont accidentellement obturées. il est bien évident que 11 assemblage successif des panneaux obliques avec les panneaux horizontaux, peut être réalisé par exemple sous forme de trapèzës successifs et opposés, de U renversés successifs ou encore en toute autre figure géométrique continue. ;'invention ne se limite aucunement à celui de ces modes d'application, non plus qu'à ceux des modes de réalisation de ses diverses parties ayant plus spécialement été indiqués ; elle en embrasse au contraire toutes les variantes. REVESWICAtION5 -1- Eléments combinés pour la réalisation de toitures sous forme de blocs volumétriques profilés, et leur procédé d' assemblage, caractérisés en ce-qu'ils comprennent respectivement des panneaux plans indépendants présentant intérieurement des poutres composées, et des moyens autorisant leur assemblage, en vue de constituer une série de profils successifs de préférence, sous forme de V renversé, en alternance ou non avec des panneaux horizontaux, pour former après assemblage, une toiture à structure métallique incorporée avec couverture, isolation thermique et plafond -2- Eléments selon la revendication t, caractérisés en ce que les panneaux plans sont établis avec une poutre composée, formée de membrures profilées supérieure et inférieure, reliées à intervalles réguliers de préférence, par une série de montants verticaux autorisant la fixation et le montage suivant l'un des côtés, d'un plafond ; tandis que le côté opposé reçoit en superposition un pare-vapeur, un moyen assurant l'isolation thermique, et enfin une couverture pour l'étanchéité aux agents atmosphériques extérieurs ;; -3- Eléments selon les revendications 1 ét 2e7ceamrbalAéri- sés en ce que dans le cas de panneaux plans disposés obliquement et utilisés pour la formation après assemblage par juxtaposition des profils en V renversé, les membrures profilées supérieure et inférieure de la poutre composée, sont fixées sur la partie débordant en hauteur des goussets, respectivement positionnés à chaque extrémité des montants verticaux partiellement coupés en onglets, lesdits goussets autorisant également la fixation d'éléments intermédiaires reliant en diagonale les montants -4- Eléments selon les revendications 1 et 2 ensemble, caractérisés en ce que les panneaux horizontaux intercalés entre les profils en V renversé formés par l'assemblage de panneaux obliques, sont établis avec des poutres composées dont les montants sont en bout partiellement coupés en onglets, pour le positionnement angulaire et la fixation des membrures supérieures et inférieures ; des goussets étant fixés latéralement à chaque extrémité des montants et positionnés en débordement pour la fixation d' éléments formant diagonales ; -5- Procédé d'assemblage des panneaux constituant le profil en V renversé, selon l'une quelconque des revendications 1, 2, 3 et 4, caractérisé en ce que lesdits panneaux sont préala blement fixés sur le chantier, sur des gabarits réglables en hauteur, et positionnés angulairement dans le sens transsersal pour définir l'angle au sommet formé par deux panneaux assemblés angulairement au niveau des membrures supérieures, par des équerres rapportées -6- Procédé d'assemblage des panneaux constituant le profil en V renversé, selon la revendication 5, caractérisé en ce que les gabarits montés sur vérins ou piètement démontable, sont écartés entre eux et décalés en hauteur par rapport au sol, pour définir les pentes longitudinales opposées, de deux groupes de panneaux assemblés transversalement, un élément intercalaire en forme de V reliant les montants adjacents symétriquement pentés ;; -7- Procédé d'assemblage des panneaux constituant le profil en V renversé, selon les revendications 1, 2, 3, 4, 5 et 6, /ceanrSaecreisé en ce qu'une fattière en tôle pliée est fixée sur les couvertures de recouvrement, après chevauchement des bordures du matériau isolant, tandis que du côté opposé, les plafonds sont reliés entre eux au droit de leur intersection, par une pièce en tale pliée -8- Procédé d'assemblage de panneaux constituant le profil en V renversé, avec les panneaux horizontaux intermédiaires, selon les revendications 3, 4, 5 et 6eMcsaeecltérisé en ce que lesdits panneaux horizontaux sont intercalés et fixés de par leurs membrures, sur les membrures inférieures des panneaux obliques placés sur l'infrastructure, tandis que les extrémités en regard des couvertures, sont reliées par une pièce de raccordement recouvrant après chevauchement, les bordures du matériau isolant ; du côté opposé, les plafonds sont raccordés entre eux par un élément en tale pliée -9- Procédé d'assemblage de panneaux selon les revendications 1, 2, 3 et 4 prises ensemble, et son application pour-la réalisation de tout profil de toiture tel que trapèzes successifs et opposés, U successifs reliés par des panneaux plans ou autres.