Brevet FR2521207A1 — publié le 19830812

DISPOSITIF DE JONCTION ANGULAIRE DE PROFILES C0! w SITES La présente invention est relative à la menuiserie métallique et a pour objet la technique de jonction des profilés métalliques utilisés dans cette industrie en vue de réaliser des assemblages d'éléments finis, tels que des châssis pour fenêtres et portes dans la construction de bâtiments. L'invention peut être utilisée dans le cas le plus général pour toute jonction de profilés métalliques creux entre eux, mais recevra parti culièrement application dans le cas où les profilés métalliques sont des profilés à coupure thermique, la jonction à réaliser étant, le plus souvent, une jonction à angle droit. Les chassies de fenêtres et portes de façades ou équivalents en menuiserie métallique sont constitués d'éléments profilés, rectilign#es, longs, en métal, le plus souvent des profilés tubulaires creux, assemblés entre eux, selon la forme géométrique désirée (le plus souvent rectangulaire). Afin de résoudre le problème de l'isolation thermique pour que ces éléments servent de coupure thermique entre l'extérieur et l'intérieur d'une construction, on utilise de façon courante des profilés composites à coupure thermique constitués d'au moins deux profilés longs assemblés entre eux, l'un étant métallique et servant de structure résistante mécanique de base, l'autre étant un matériau isolant corne, par exemple, le PVC. Des profilés composites de ce genre sont représentés par exemple dans le FR. 1 279 032 et FR. 2 100 177. Le montage ou assemblage des profilés métalliques entre eux, pour constituer des châssis, doit être réalisé simplement et économiquement. On doit également éviter toute corrosion à l'intérieur desprofilés métalliques creux, en particulier par des infiltrations liquides au niveau des jonctions d'angle. Ceci est particulièrement important lorsque le métal utilisé est, par exemple, I1 acier. Une première famille de solution consiste à protéger l'intérieur du profilé métallique creux par un traitement de surface ou un revêtement de surface, par exemple, un traitement à base de zinc dans le cas de l'acier. Avec ces profilés métalliques à protection interne, on utilise couramment des pièces de liaison angulaire en forme d'équerre comportant autant de branches qu'il y a de profilés à assembler au point considéré. Les brevets FR. 2 006 717 et FR. 2 429 350 montrent des exemples de telles pièces. Pour assurer un bon assemblage, chaque branche des pièces de liaison pénètre profondément dans le profilé tubulaire correspondant et a pour dimensions transversales celles de la section intérieure dudit profilé creux avec, cependant, un jeu minime pour permettre une introduction facile. Comme représenté dans les deux brevets cités, les branches des pièces de liaison sont généralement bloquées dans les profilés creux par une pièce auxiliaire du type vis, goujon ou téton, traversant un orifice préala: blement percé dans la paroi des profilés métalliques. Le jeu entre les branches des pièces de jonction et la surface intérieur re des profilés, le bloquage par une pièce auxiliaire nuisent à la précision de l'assemblage. En ce qui concerne la protection contre la corrosion interne des pTofi- lés métalliques creux, une deuxième famille de solutions consiste à rendre les joints d'angles parfaitement étanches à toute pénétration extérieure. On peut, par exemple, étancher la jonction par une soudure continue ou apposer un joint préfabriqué adapté à la jonction à étancher. De fait, on cherchera à cumuler les avantages des deux types de solution. En pratique, si l'on sait bien réaliser des systèmes mécaniques constituant un angle mécaniquement résistant, il est très difficile de réaliser des jonctions d'angles absolument étanches. Seul un joint préfabriqué en matériau élastique comprimé au montage pourrait probablement être satisfaisant. Le soudage n'est pas utilisable en présence de matière plastique tel que le PUC. Mais ce procédé d'assemblage conduit à deux inconvénients - l'un est d'ordre esthétique, le joint étant visible à l'extérieur, - l'autre est d'ordre technique, le joint créant une surépaîsseur péri sphérique gênant le positionnement des différentes quincailleries an nexes ou le bon fonctionnement des battements. Par ailleurs, dans le cas des profilés métalliques à coupure thermique, l'association de deux matériaux, métal et matière plastique, de carac téristiques très différentes, peut créer des problèmes d'ajustement de longueur. L'assemblage de ces deux matériaux dans le profilé pré-monté, que nous appelons le profilé composite métallique, ou plus brièvenent le profilé composite, doit donc être tel qu'un rétreint relatif du métal par rapport à la matière plastique, ou inversement, doit être évité, surtout au niveau des extrémités ou des coupes d'angles. Il est donc important de stabiliser parfaitement la liaison matière plastiquemétal, au moins au niveau des extrémités ou angles pour empêcher toute di#rence de longueur des deux constituants. La technique selon l'invention apporte une solution aux difficultés ci-dessus exposées, sur le plan de l'étanchéité interne des profilés metailiques creux, également sur le plan de la liaison métal-matière plastique dans le cas de profilés composites, enfin, également, en ce qui concerne la précision de l'assemblage. L'invention a pour objet une pièce de jonction, en particulier, de jonction angulaire pour l'assemblage d'au moins deux profilés tubulaires, en particulier de profilés composites constitués d'un profilé isolant associe à au moins un profilé métallique tubulaire dans la paroi duquel a été réalisé au moins un orifice, ceci à proximité de l'extrémité à assembler. La pièce de jonction comporte autant de branches qu'il y a de profilés composites à assembler au noeud considéré de la construction. Chaque branche de la pièce de jonction selon l'invention est constituée d'un élément principal s'introduisant dans l'extrémité du profilé mé- métallique tubulaire correspondant et d'une protubérance latérale faisant corps avec l'élément principal. L'élément principal de chaque branche a une forme qui, sur la longueur de ladite branche, correspond exactement, sans jeu au volume intérieur du profilé tubulaire, tandis que la protubérance latérale a, sur une hauteur égale à l'épaisseur de la paroi, une forme correspondant exactement au volume de l'orifice percé dans la paroi du profilé métallique tubulaire. Le plus souvent, la protubérance de l'élément principal se prolonge au-delà de l'orifice selon un volume annexe débordant le volume de ladite paroi. De préférence, l'orifice de la paroi du profilé métallique est percé du côté du profilé isolant tandis qu'un volume vide est ménagé dans ledit profilé isolant, en face de l'orifice du profilé métallique. En ce cas, le volume annexe de la pièce de jonction peut correspondre au volume vide réservé dans le profilé isolant. Le volume annexe assure alors une excellente liaison entre profilé métallique et profilé isoiant, qui interdit en particulier tout glissement longitudinal de l'un par rapport à l'autre, dt aux dilatations et contractions successives du cours des variations de température. L'invention a également pour objet # procédé qui pe-cret de réaliser les pièces de liaison avec une grande précision sans nécessiter cependant d'employer un personnel très qualifié, ni particulièrement consciencieux. Les pièces de liaison elles-memes sont réalisées "in situ" en résine durcissable avec, éventuellement, adjonction d'inserts et de pièces de renfort permettant une économie de résine avec, éventuellement, un renforcement de la rigidité de la liaison entre profilés. Le procédé de réalisation qui se comprend facilement à la vue des dessins joints, comporte les étapes suivantes a) préparation selon des procédés connus des profilés composites, c'est-à-dire coupe à dimension et perçage d'orifice dans le profilé métallique tubulaire et, éventuellement, dans le profilé isolant ; b) mise en place de bouchons dans le profilé métallique et, éventuel lement, dans le profilé isolant, ces bouchons limitant le volume occupé ultérieurement par la résine et, de ce fait, définissant les longueurs que l'on veut donner aux branches respectives de la pièce de jonction c) mise en place éventuelle d'inserts et de pièces de renfort à l'in térieur des profilés métalliques tubulaires d) montage et blocage, selon des procédés connus, dans un cadre démon table et réglable, des profilés composites (profilés métalliques tu bulaires, profilés isolants et, éventuellement, profilé auxiliaire formant parclose); e) coulée de résine durcissable dans les profilés tubulaires à travers les orifices réservés à cet effet f) traitement thermique éventuel ou addition d'un additif de polyméri sation selon des procédés connus g) démontage du cadre selon l'art antérieur. Les pinces de liaison ainsi réalisées assurent un assemblage parfaitement étanche et résistant des profilés en même temps qu'une liaison entre les profilés métalliques et les profilés isolants correspondants. Ils permettent la réalisation de châssis ou structures métalliques monobloc. L' invention sera mieux comprise par la description ci-après d'un exemple particulier de réalisation ainsi que par l'examen des figures jointes. Cet exemple fait ressortir les avantages du dispositif de jonction sans que celà ait aucun caractère limitatif. La figure 1 représente une coupe transversale du profilé composite constitué d'un profilé tubulaire métallique et d'un profilé isolant. La figure 2 représente, selon la même coupe, le même profilé composite après réalisation de la pièce de liaison. La figure 3 représente un insert et les bouchons correspondants, ceci en vue cavalière, avant montage dans le profilé métallique. La figure 4 représente, en coupe, un bouchon selon figure 3. La figure 5 représente, en vue cavalière, une variante des figures 3 et 4. La figure 6 représente, vu de dessus, l'assemblage à angle droit de deux profilés selon figures i et 2. La structure du profilé composite (1) de base, avec lequel doit être fait l'assemblage d'angle, est représentée en coupe en figure 1. Le profilé composite représenté est constitué d'un profilé métallique tubulaire (2), en acier, et d'un profilé isolant (3) en PVC, assurant la coupure thermique. Sur le profilé isolant (3), pourra venir se fixer pat 1' intermédiaire de ses branches (4, 5), un profilé extérieur (6) représenté ici en pointillé, formant parclose et permettant la mise en place d'une vitre ou d'un panneau. Le profilé (6) sera, dans le cas présent, monté ultérieurement après réalisation de l'assent > la- ge d'angle de l'invention. Le profilé isolant (3) comprend une section ouverte (7) et une partie creuse (8) à section fermée. Il est solidarisé avec le profilé métal lique (2) par collage. Il pourrait l'être aussi bien par un moyen mécanique tel que vissage ou clippage. En figure 2, on voit selon la même coupe, le même profilé composite après réalisation in situ de la pièce de jonction (9) en résine thermodurcissable, en l'occurence une résine polyuréthane à deux constituants qui durcit à l'ambiante par réaction chimique des deux constituants. La résine utilisée dans ce cas particulier était la résine PR 456 commercialisée par la Société LE JOINT FRANCAIS. Des résines époxy ou similaires coulables, à température ambiante, ont également été utilisées. Ces résines doivent être des résines liquides, mouillant bien, bullant peu et ayant un faible retrait lors du durcissement. On remarque dans cette figure un insert (10) en forme de cornière vu ici en coupe, mais représenté plus en détail en figure 3. Cet insert (10), en l'occurence en métal, est noyé dans la pièce de jonction (9). Il permet de renforcer de façon appréciable la pièce de jonction en résine tout en réduisant la quantité de résine utilisée. On peut également insérer dans fa pièce de jonction des pièces de renfort d'angle telles que la pièce (11) en métal. Avec des résines suffisaninent écononiques et résistantes, des pièces telles que l'insert (10) et la pièce de renfort (11) sont inutiles. La coupe représentée en figure 2 est faite dans l'axe des orifices (12, 13, 14) réalisés respectivement dans la paroi du profilé métallique (2) et les deux parois de la section fermée (8) du profilé isolant (3). Elle correspond à la droite AA de la figure 5. C'est par les orifices coaxiaux (12, 13, 14) qu'a été coulée "in situ" la résine constituant la pièce de jonction (9). En figure 3, est représenté en vue cavalière avant montage l'insert (10) et deux bouchons (15, 15') symétriques en PVC. Les périmètres de ces bouchons correspondent très exactement aux périmètres intérieurs des sections droites des profilés métalliques (2, 2'). Ils sont bordés par une lèvre souple (16) qui, à la fois, facilite leur mise en place dans les profilés (2) dans une position perpendiculaire à l'axe des profilés et assure une obturation suffisamment hermétique de ces profilés. Les bouchons (15, 15') comportent également des logements (17) de d#.-.nsions correspondant à la section droite de l'insert (10). Ces logements (17) facilitent grandement le maintien en place des inserts (10) avant coulée de la résine. On peut également utiliser des bouchons (15) faisant corps avec l'insert (10).On peut même utiliser des bouchons de forte section, pleins ou évidés (18) coinnie représenté en figure 5, remplissant presque entièrement le volume réservé à la pièce de jonction (9) a l'intérieur du profilé métallique (2). Ils ne laissent à l'intérieur du profilé qu'un faible volume disponible à la résine le long de la paroi du profilé (2) ainsi que dans le plan de section d'angle (19) entre les deux bouchons (18). En figure 6 est représenté l'assemblage selon un angle droit des extrémités de deux profilés composites (1, 1'). La figure est limitée à la partie voisine du plan de section d'angle (19) où a été réalisée la pièce de jonction (9) en résine. Cette réalisation s'est effectuée selon le processus suivant Les profilés métalliques (2, 2') et isolants (3, 3') ont été perforés pour réaliser les orifices, (12, 12', 13, 13', 14, 14'). Ils ont été coupés à onglet et assemblés selon le plan de section d'angle (19). Ils ont été maintenus assemblés par un cadre, non représenté ici, mais assurant un réglage angulaire rigoureux et un bon serrage le long du plan (19). Des bouchons en PVC (15, 15'), un insert (10) et une pièce de renfort (11) ont été mis en place. Des bouchons en PVC (20,20') ont été également mis en place dans la partie à section fermée (8) du profilé isolant. De la résine polyuréthane liquide a été versée par les orifices (14) du profilé isolant. Elle a pénétré par les orifices (12 et 13) d=ns le profilé métallique et rempli tout le volume libre entre les bouchons (15, 15'). Cette résine en durcissant a formé une pièce de jonction (9) à deux branches à angle droit. Chaque branche a une longueur déterminée par la position respective des bouchons (15, 15') dans les profilés (2, '). On voit que chaque branche est constituée d'un élément principal situé à l'intérieur de chacun des éléments de profilé métallique (2, 2') et d'une protubérance latérale ayant sur une hauteur égale à l'épaisseur (e) de la paroi métallique une forme correspondant exactement au volume de l'orifice (12). Dans le cas particulier représenté, cette protubérance se prolonge au-delà de l'orifice (12) par un volume annexe correspondant au volume (8, 13, 14) réservé dans l'épaisseur des profilés isolants (3, 3') ici, le volume délimité par les bouchons (20, 20').Enfin, l'élément principal de chaque branche occupant à l'intérieur des profilés métalliques tout le volume compris entre les bouchons (15, 15') a sur toute sa longueur la forme corrèspondant exactement, sans jeu, au volume intérieur des profilés tubulaires (2, 2'). Ainsi, le volume annexe (8, 13, 14) faisant corps avec l'élément principal sert à fixer le profil isolant (3) sur le profilé métallique (2) au voisinage de l'assemblage d'angle. Lorsque les profilés isolants (3) n'ont pas de partie creuse (8), les bouchons (20, 20') sont inutiles et le volume annexe de la pièce de jonction a la forme de l'orifice (12) ainsi que d'un trou analogue au trou (13) rait dans la masse du profil isolant (3) et permettant l'introduction de la résine. Si la liaison entre profilé métallique et profilé isolant est suffisante et n'a pas besoin d'être renforcÉe, orifice (12) dans le profilé (2) peut être réalisé dans une partie libre non recouverte par le Profilé isolant. La protubérance latérale de la pièce de jonction se limitera alors à une sorte de bouton latéral de volume sensiblement égal à celui de l'orifice (12). Au lieu d'avoir un seul jeu d'orifices coaxiaux (12, 13, 14) sur chaque profilé composite (1, 1'), on peut réaliser plusieurs orifices coaxiaux, à quelque distance les uns des autres, tant dans les profilés métalliques (2, 2') que dans res profilés isolants (3, 3'). On réalise ainsi plusieurs points de liaison entre profilés métalliques et profilés isolants. Les pièces de jonction selon l'invention peuvent avoir des formes très diverses s'adaptant au type de construction'à réaliser. Elles pe#-ent avoir des formes en T ou en arêtes de pyramide et permettent de réaliser des constructions polygonales de formes très diverses. RE#'ENDIC#TIONS 10/ - PIèce de jonction d'au moins deux profilés composites constitués chacun d'au moins un profilé isolant et d'au moins un profilé métallique tubulaire dans la paroi duquel a été réalisé au moins un orifice à proxinité de l'extrénité à assembler, ladite pièce de jonction qui comporte autant de branches qu'il y a de profilés composites à assemblér, étant caractérisée en ce que chacune des branches de la pièce de jonction (9) est constituée, d'une part, d'un élénent principal dont la forme, sur la longueur ladite branche, correspond exactement, sans jeu, au volume intérieur du profilé tubulaire (2) sur cette lon rumeur et, d'autre part, d'une protubérance latérale faisant corps avec l'élément principal et ayant sur une hauteur correspondant à l'épaisseur (e) de la paroi une forme correspondant exactement au volume de l'orifice (12) percé dans la paroi du profilé métallique (3). 20/ - pièce de jonction selon revendication 1, caractérisée en ce que la protubérance se prolonge au-delà de l'orifice (12) de la paroi du profilé métallique selon un volume annexe correspondant à un volume réservé dans l'épaisseur du profilé isolant. 3 / - Pièce de jonction selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce qu'elle est réalisée "in situ" dans les profilés préalablement assemblés. 40/ - Pièce de jonction selon l'une quelconque des revendications 1, 2 ou 3, caractérisée en ce qu'elle est réalisée en résine therrodur- cissable. 50/ - Pièce de jonction selon l'une quelconque des revendications 1, 2, 3 ou 4, caractérisée en ce qu'elle comporte un insert (10). 60/ - Pièce de jonction selon l'une quelconque des revendications 1, 2, 3 ou 4, caractérisée en ce qu'elle comporte une pièce de renfort (1:1). 70/ - Procédé de réalisation de pièces de jonction de profilés compo- sites selon l'une quelconque des revendications 1, 2, 3 ou 4, dans lequel les profilés sont préalablement préparés par coupe à dimension, perçage d'orifices puis sont assemblés et bloqués dans un cadre selon des procédés connus, ce procédé étant caractérisé en ce que, avant assemblage des profilés composites (1, 1'), on met en glace dans les profilés métalliques (2, 2'), des bouchons (15, 15', t8) et, éventuellement, (20, 20') dans les profilés isolants (3, 3'), puis que la pièce de jonction (9) est réalisée "in situ" par coulée à travers les orifices (12) et, éventuellement à travers des orifices (13, 14), d'une résine thermodurcissable. 80/ - Procédé selon revendication 7, caractérisé en ce que la résine comporte un additif de polymérisation. - -Procédé selon revendication 7, caractérisé en ce que, après coulée de la résine, on effectue un traitement thermique de la pièce de jonction (9). 10 / - Procédé selon l'une quelconque des revendications 7, 8 ou 9, caractérisé en ce qu'un insert (In) est mis en place dans les profilés métalliques (2, 2') lors de leur assemblaye. 110/ - procédé selon l'une quelconque des revendications 7, 8 ou,9, caractérisé en ce qu'une pièce de renfort (11) est mise en place dans les profilés métalliques (2, 2') lors de leur assemblage.