Brevet FR2562837A1 — publié le 19851018

- 1- 2562837 Eléments composites de construction et procédé pour la réalisation de structures multi-dimensionnelles par formage et/ou assemblage de tels éléments. La présente invention est relative à des éléments composites de construction du type comportant, de part et d'autre d'une âme en polystyrène expansé ou extrudé, des couches externes en contreplaqué adhérisées sur ladite âme en polystyrène. On utilise de tels éléments sous forme de panneaux rigides, notamment dans le domaine de la construction, pour assurer des fonctions d'isolation en particulier de toitures de bâtiment. Les panneaux de ce type présentent des couches externes en contre plaqué d'une épaisseur relativement importante par rapport à l'âme en polystyrène et de ce fait sont lourds et coûteux. La présente invention se propose de réaliser des éléments composites de construction qui tout en étant plus légers et plus économiques que les éléments composites du type mentionné ci-dessus présentent de manière tout à fait surprenante des qualités mécaniques, notamment de rigidité, au moins égales à celles des éléments traditionnels, et se prêtent en outre, contrairement aux éléments traditionnels à la réalisation de structures multi-dimensionnelles par formage et/ou assemblage, les structures obtenues présentant de plus des qualités mécaniques du meme ordre que les éléments composites servant à les réaliser. Les éléments composites selon la présente invention se caractérisent par le fait que l'épaisseur de chacune des couches externes en contreplaqué est comprise entre environ 2 et environ 10 % de l'épaisseur de l'âme en polystyrène. De préférence, l'épaisseur de chacune des couches externes est d'environ 5% de l'épaisseur de l'âme en polystyrène. Dans le cadre de l'invention, l'âme de l'élément composite peut être constituée en polystyrène expansé ou extrudé présentant un poids spécifique compris entre environ 15 et environ 50 kilos par m3. L'adhérisation des couches externes en contreplaqué sur l'âme en polystyrène est effectuée par collage, notamment à l'aide d'une colle structurale polyuréthane à un ou plusieurs composants assurant un degré de collage supérieur à la résistance au cisaillement du polystyrène. Selon les applications envisagées, les éléments composites selon l'invention peuvent être réalisés notamment sous forme de plaques, planches, poutres ou blocs, et pour certaines applications, les chants de l'élément peuvent être, de même que les faces principales de l'élément, revêtues d'une - 2 - 2562837 couche de contreplaqué adhérisée sur l'âme en polystyrène, l'épaisseur de la couche externe en contreplaqué au niveau des chants étant de préférence la même qu'au niveau des faces principales. La présente Invention est également relative à un procédé pour la réalisation de structures multi-dimensionnelles à partir d'éléments composites du type décrit précédemment par formage et/ou assemblage de tels éléments. Les déposants ont en effet découvert de façon remarquable que de tels éléments composites pouvaient par des moyens particulièrement simples et économiques être conformés et/ou assemblés pour réaliser des structures multi-dimensionnelles, le ou les éléments présentant dans la structure des caractéristiques mécaniques, notamment de rigidité et de solidité aussi remarquables que le ou les éléments composites avant conformation et/ou assemblage. Le procédé selon l'invention se caractérise par le fait que l'on réalise dans un élément composite tel que défini précédemment une pluralité de découpes à partir d'une face principale de celui-ci sur la majeure partie de son épaisseur et/ou à partir d'un chant de celui-ci sur la majeure partie de sa largeur, que l'on communique audit élément la forme désirée par déformation de celui- ci dans la zone desdites découpes et/ou que l'on met en place dans au moins deux desdites découpes un autre élément, après quoi on immobilise l'élément dans la configuration choisie et/ou deux éléments assemblés, par mise en place dans lesdites découpes d'une colle structurale, de préférence du polyuréthane à un ou plusieurs composants. Dans un premier mode de réalisation permettant de conformer selon trois dimensions des éléments selon l'invention sous forme de panneaux, planches ou poutres, on réalise dans la zone voulue pour la déformation une pluralité de découpes parallèles depuis une face principale de l'élément à travers l'âme de celui-ci jusqu'au voisinage de la couche externe opposée en contreplaqué, les découpes présentant par exemple une section en V se rétrécissant en direction de ladite face opposée. Les découpes peuvent être réalisées perpendiculaires aux chants de l'élément ou inclinées en biais par rapport à ceux-ci. Dans un second mode de réalisation dans lequel on désire réaliser une courbure de l'élément tout en conservant des faces externes principales planes, parallèles, les découpes sont avantageusement réalisées également de préférence avec une section en forme de V à partir d'un chant de l'élément jusqu'au voisinage du chant opposé, et ce sur toute l'épaisseur de l'élément. Dans un autre mode de réalisation on réalise sur l'élément à partir d'une face principale un réseau de découpes croisées, de préférence ondulées. - 3 - 2562837 L'invention a également pour objet des éléments composites tels que définis précédemment présentant une pluralité de découpes permettant la réalisation de structures multidirectionnelles par conformation et/ou assemblage dans le cadre de la mise en oeuvre du procédé de l'invention. Lorsque l'on désire réaliser des structures multi-dimensionnelles par assemblage d'éléments composites selon l'invention, on- réalise dans un premier élément à partir d'une face principale et jusqu'au niveau de la face opposée deux découpes parall]èles dont la largeur correspond à l'épaisseur de paroi de contreplaqué d'un second élément à assembler au premier et dont l'écartement correspond à l'épaisseur de l'âme dudit second élément, on retire l'âme de polystyrène du second élément sur une hauteur correspondant à la hauteur des découpes dans le premier élément, puis on encastre les extrémités des faces externes du second élément assemblé dans les découpes du premier élément le collage des éléments en position assemblée étant assuré par mise en place d'une colle structurale dans lesdites découpes. Il est bien entendu possible dans le cadre de l'invention d'assembler par le procédé qui vient d'âtre décrit de nombreux éléments composites entreeux, après les avoir le cas échéant conformés comme décrit précédemment. On peut ainsi selon l'invention réaliser des structures tri- dimensionnelles constituées d'éléments plans, assemblés et/ou d'éléments courbes présentant des surfaces développables, lesdites structures étant utilisables dans de nombreux domaines de l'industrie. A titre d'applications particulières, nullement]imitatives, on peut citer la réalisation d'éléments de structure dans le bâtiment et le génie civil, la réalisation d'éléments de coque dans la construction navale ou de classis-coques dans la construction automobile. Les éléments selon l'invention peuvent également trouver une application dans le domaine de l'ameub]ement ou dans celui de la chaudronnerie légère pour notamment réaliser des réservoirs ou des citernes. S^!on les applications, les faces externes des éléments formant les structures peuvent Ztre revêtues de composants de recouvrement appropriés tels que par exemple des polymères armés et/ou chargés en particulier des polyesters ou des résines époxy, ou encore notamment dans le batiment, des enduits de recouvrement. Dans le but de mieux faire comprendre l'invention, on va maintenant en décrire à titre d-exemples en aucune manière limitatifs différents modes de réalisation en se référant au dessin annexé dans lequel: L.a figure 1 illustre de manière fragmentaire un élément composite selon l'invention. - 4 - 2562837 La figure 2 illustre le formage d'un élément composite selon l'invention sous forme de planche ou de poutre. Les figures 5 et 6 illustrent schématiquement une autre possibilité de formage d'un élément composite selon l'invention. La figure 7 illustre un élément composite selon l'invention sous forme de planche pourvue d'un premier mode de réalisation de découpes pour le formage. La figure 8 illustre l'élément de la figure 7 après formage. La figure 9 illustre un élément composite selon l'invention prêt à être conformé selon un autre mode de réalisation de l'invention. Les figures 10 et Il illustrent deux possibilités de formage de l'élément illustré à la figure 9. La figure 12 illustre deux éléments selon l'invention prêts à être assemblés et, La figure 13 illustre deux éléments selon l'invention après assemblage. L'élément composite selon la figure 1 comprend une couche externe supérieure 1 et une couche externe inférieure 2 réalisées toutes deux en contreplaqué d'une épaisseur par exemple de 3mm. Entre ces couches externes 1 et 2 constituant les peaux de l'élément est adhérisée une âme en polystyrène 3. On peut ainsi réaliser selon l'invention des éléments composites sous forme de panneaux ou de planches qui se caractérisent par d'excellentes propriétés mécaniques notamment de rigidité. On se réfère maintenant aux figures 2 à 4 qui illustrent un exemple de formage d'un élément selon l'invention de manière à conserver des faces externes planes. On réalise selon l'invention dans la zone voulue de déformation un pluralité de découpes 11 s'étendant sur toute l'épaisseur de l'élément depuis ses faces externes 10 et depuis un chant 12 jusqu'au voisinnage du chant opposé 13 sans atteindre celui-ci. Dans le cas o, notamment, l'élément illustré aux figures 2 à 4 est une poutre, les chants et, en particulier le chant 13, comportent une couche externe de contreplaqué présentant de préférence la même épaisseur, par exemple de l'ordre de 3mm que les couches externes 10. Les découpes 11 sont réalisées en forme de fentes sensiblement en V depuis le chant 12 en se rétrécissant vers le chant 13 de façon à permettre de réaliser après fermeture des découpes la conformation courbe illustrée à la figure 4. -5 - 2562837 A partir de la position illustrée dans la figure 3 on met en place dans les découpes une colle structurale notamment du type polyuréthane. Dans le mode de réalisation illustré aux figures 5 et 6 on réalise le formage de l'élément communiquant une courbure aux faces externes 20, 21 de l'élément entre lesquelles est adhérisée la couche de polystyrène 22. Les découpes 23 présentent une forme analogue aux découpes Il du mode de réalisation précédent et s'étendent depuis une face principale 20 jusqu'au voisinage de la face opposée 21 au travers de toute l'épaisseur de l'âme en polystyrène 22 sans entamer la couche de contreplaqué 2]. qui à l'état formé, c'est-à-dire après conformation et collage constitue une peau externe continue pour l'élément. Dans le mode de réalisation des figures 7 et 8 on a réalisé dans un élément selon l'invention sous forme de planche comportant des couches externes en contreplaqué 30 et 31 et une âme en polystyrène 32, une pluralité de fentes parallèles 33 s'étendant entre les chants de l'élément à partir de la face externe de la couche 30 jusqu'au voisinage de la couche de contreplaqué opposée 31 sans cependant entamer celle-ci. La face externe de la couche 31 constitue là encore après conformation comme on le voit sur la figure 8, une peau continue. L'élément, également sous forme de planche, illustré avant formage à la figure 9 et selon deux conformations tri-dimensionnelles dans les figures 10 et 11 est également constitué de couches externes de contreplaqué et 41 entre lesquelles est adhérisée une gme en polystyreène 42. Comme on le voit sur la figure 9 on a réalisé à partir de la couche 40 et sur toute l'épaisseur de l'âme 42 jusqu'au voisinage de la couche externe opposée 41 un réseau de découpes croisées, de forme sensiblement ondulées, réalisant en quelque sorte un pavage sur 1 élément et rendant celui-ci apte à de nombreux types de déformations dont deux sont illustrées aux figures 10 et 11. On comprend qu'avec les possibilités de formage décrites, qui en fait ne constituent que des exemples particuliers de réalisation on peut réaliser à partir des éléments composites selon l'invention de nombreux types de structures multi-dimensionnelles dont les caractéristiques peuvent être déterminées avec une grande précision. Les figures 12 et 13 illustrent la réalisation de structures tridimensionnelles par assemblage de deux éléments selon l'invention, ces éléments pouvant le cas échéant en outre être conformés comme décrit précédemment. Dans un premier élément constitué de couches externes 50, 51 en contreplaqué et d'une ame en polystyrène 52 on réalise des découpes parallèles sous forme de fentes 53 s'étendant depuis la face externe de la - 6- 2562837 couche 50 jusqu'au voisinage de la couche externe opposée 51 sur toute l'épaisseur de l'âme en polystyrène 52. Les découpes n'entament pas la couche inférieure 51. Un second élément constitué également de deux couches externes en contreplaqué 60 et 61 et d'une âme en polystyrène 62 est évidé comme on le voit sur la figure 12 sur une partie de sa longueur de son âme en polystyrène à partir des extrémités destinées à être engagées dans les fentes 53. Dans la position assemblée, et après collage avec une colle structurale telle que du polyuréthane, on obtient un assemblage à encastrement particulièrement résistant des deux éléments avec une excellente continuité des peaux externes définies par les couches externes en contreplaqué des éléments. On comprend que selon l'invention on peut assembler sur un élément une pluralité d'autres éléments de même type ou de types différents. Bien que l'invention ait été décrite en laison avec des modes lde réalisation particuliers il est bien évident qu'elle n'y est nullement limitée et que l'on peut lui apporter de nombreuses variantes et modifications sans pour autant sortir ni de son cadre ni de son esprit. -7- 2562837 REVENDICATIONS 1. Elément composite de construction du type comportant de part et d'autre d'une âme en polystyrène expansé ou extrudé, des couches externes en contreplaqué adhérisées sur ladite âme en polystyrène, caractérisé par le fait que l'épaisseur de chacune des couches externes en contreplaqué(1-2; ; 20-21; 30-31; 40-41; 50-51;60-61) est comprise entre environ 2 et environ 10% de l'épaisseur de l'âme en polystyrène (3; 22; 32; 42; 52; 62) . 2. Elément composite selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'épaisseur de chacune des couches externes est d'environ 5% de l'épaisseur de l'âme en polystyrène. 3. Elément composite selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé par le fait qu'il comporte une pluralité de découpes (11; 23; 33; 43; 53;) à partir d'une face principale de celui-ci (20; 30; 40) sur la majeure partie de son épaisseur et/ou à partir d'un chant (12) de celui-ci sur la majeure partie de sa largeur. 4. Elément composite selon la revendication 4 caractérisé par le fait qu'il comporte une pluralité de découpes parallèles (23, 33) depuis une face principale (20, 30) de l'élément à travers l'âme de celui-ci jusqu'au voisinage de la couche externe opposée. 5. Elément selon la revendication 4 caractérisé par le fait que les découpes présentent un section en forme de V (23) se rétrécissant de la face principale (20) en direction de la face opposée (21). 6. Elément selon l'une quelconque des revendications 4 et 5, aractérisé par le fait que les découpes sont perpendiculaires aux chants de l'cément. 7. Elément selon l'une quelconque des revendications 4 et 5, caractérisé par le fait que les découpes (33) sont inclinées en biais par rapport au chant de l'élement. 8. Elément selon l'une quelconque des revendications 4 à 7, caractérisé par le fait qu'il comporte un réseau de découpes croisées, de préférence ondulées. 9. Elément selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que les découpes sont réalisées à partir d'un chant de]'élément (12) jusqu'au voisinage du chant opposé (]3) et ce sur toute l'épaisseur de l'élément, les découpes (11) ayant de préférence une section en forme de V à partir du premier chant (12). 10. Procédé pour la réalisation de structures tri-dimensionnelles par formage ou assemblage d'éléments selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'après avoir réalisé - 8 - 2562837 dans un élément une pluralité de découpes à partir d'une face principale de celui-ci sur la majeure partie de son épaisseur et/ou à partir d'un chant de celui-ci sur la majeure partie de la largeur, l'on communique audit élément la forme désirée par déformation de celui-ci dans la zone desdites découpes et/ou l'on met en place dans au moins deux desdites découpes un autre élément, après quoi on immobilise l'élément dans la configuration choisie et/ou deux éléments assemblés, par mise en place dans lesdites découpes d'une colle structurale de préférence du polyuréthane à un ou plusieurs composants. 11. Procédé pour la réalisation de structures multi-dimensionnelles selon la revendication 10 par assemblage d'éléments composites selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé par le fait qu'on réalise dans un premier élément à partir d'une face principale et jusqu'au niveau de la face opposée deux découpes parallèles dont la largeur correspond à l'épaisseur des parois de contreplaqué d'un second élément assemblé au premier et dont l'écartement correspond à l'épaisseur de l'âme dudit second élément, que l'on retire l'âme de polystyrène du second élément sur une hauteur correspondant à la hauteur des découpes dans le premier élément, puis on encastre les extrémités des faces externes du second élément assemblées dans les découpes du premier élément, le collage des éléments en position assemblée étant assuré par mise en place d'une colle structurale dans lesdites découpes.