Brevet FR2644494A1 — publié le 19900921

ELEMENT STRUCTURAL EN MATERIAU COMPOSITE, UTILISABLE NOTAM MENT A LA REALISATION DE COUVERTURES OU DE BARDAGES D'EDIFI CES. La présente invention concerne un élément structural en forme de plaque réalisé en matériau composite, utilisable notamment, mais non exclusivernent, à la réalisation de couvertures ou de bardages d'édifices. D'une manière générale, on sait qu'il a déjà été proposé de nombreux types de panneaux de construction préfabriqués, notamment pour la réalisation de murs extérieurs ou intérieurs, voire même de planchers ou de plafonds. Ces panneaux possèdent habituellement une structure de type sandwich faisant intervenir deux parois extérieures parallèles réalisées en un matériau rigide, par exemple en ciment et, entre ces deux parois extérieures, une couche de remplissage. Du point de vue mécanique, le but recherché dans ce type de structure est obtenir un comportement similaire à celui d'une poutre classique, par exemple une poutre IPN, dont les deux ailes parallèles sont assimilées aux deux parois extérieures. I1 convient donc de faire en sorte que la couche de remplissage joue un rôle analogue à celui de l'amie de la poutre. A cet effet, on utilise habituellement une armature métallique pouvant consister, par exemple, en deux treillis métalliques respectivement noyés dans le ciment des parois extérieures et maintenus par des éléments métalliques d'entretoisement et de solidarisation, passant au travers de la couche de remplissage. Un telle armature peut être avantageusement réalisée en métal déployé selon une structure tridimension- nelle, telle que décrite dans les brevets FR 2 518 611 et FR 2 531 989. I1 importe d'insister sur le fait que l'invention n'a pas pour objet la réalisation d'un panneau de construction présentant une structure et des propriétés mécaniques similaires à celles des panneaux sandwich précédemment décrits. Elle concerne en effet un élément structural de conceptions différentes et utilisant des principes mécaniques différents, cet élément comprenant - une ossature tridimensionnelle constituant un réseau maillé à mailles de préférence non extensibles, replié en accordéon de manière à présenter deux séries alternées de laies s'étendant obliquement les unes par rapport aux autres et reliées les unes aux autres par leurs bordures latérales, chaque maille située à l'intérieur d'une laie délimitant un volume relativement plat comportant deux faces sensiblement parallèles au plan de la laie et une bordure périphérique, en boucle fermée, qui s'étend perpendiculairement auxdites faces principales, et - un enrobage recouvrant ladite ossature et comblant lesdits volumes, cet enrobage étant réalisé en une matière plasti que présentant un taux de compression homogène, cet enro bage venant au moins partiellement occuper le volume diédrique délimité par chaque paire de laies adjacentes. Bien entendu, l'invention ne se limite pas à une forme particulière de maille : ainsi, celle-ci peut présenter une forme polygonale et engendrer un volume prismatique. Elle pourrait également présenter une forme courbe, par exemple circulaire ou elliptique, et engendrer un volume cylindrique ou elliptique. De même, l'ossature pourra être réalisée en des matériaux divers tels que du métal, du bois, une matière plastique rigide ou semi-rigide, une matière composite incluant des fibres (par exemple en verre ou en carbone) enrobées dans une résine, etc... l La matière constituant l'enrobage pourra, quant à elle, consister en une matière plastique expansée, telle que du polystyrène expansé présentant une masse volumique de l'ordre de 35 kg/m3. Un mode de réalisation de l'invention sera décrit ci-après, à titre d'exemple non limitatif, avec référence aux dessins annexés dans lesquels La figure 1 est une vue schématique, en perspective, illustrant la structure d'un élément selon l'inven tion La figure 2 montre un volume parallélépipédique réali sé par une maille de l'ossature de l'élément représen té figure 1 La figure 3 est une vue en plan d'une plaque de couverture ou de bardage présentant une structure similaire à celle de l'élément représenté figure 1 Les figures 4 et 5 sont des vues, respectivement en coupe longitudinale (figure 4) et en coupe transversa le (figure 5), de la plaque représentée sur la figure 3. Dans l'exemple représenté sur la figure 1, l'ossature 1 de l'élément structural fait intervenir deux séries de membrures rectilignes parallèles 2, 2' qui s'étendent respectivement dans deux plans parallèles, les membrures 2 de l'une des séries étant disposées en quinconce par rapport aux membrures 2' de l'autre série. Dans cet exemple, ces membrures 2, 2' consistent en des profilés métalliques en forme de cornière (étant bien entendu que l'invention ne se limite pas à cette solution). Ces membrures 2, 2' sont reliées entre elles au moyen de jambages 3 qui consistent ici en des plats métalliques reliant chaque couple de membrures 2, 2' consécutives, et qui s'étendent donc dans le volume oblique (qui constitue en quelque sorte une laie) délimité par ces deux membrures. Ces jambages 3 présentent une largeur sensiblement égale à celle des ailes des membrures 2, 2' sur lesquelles ils sont fixés par leurs extrémités. Ils s'étendent dans des plans perpendiculaires aux deux plans engendrés par les membrures 2, 2' et sont disposés de manière à réaliser, dans chaque laie, une pluralité de volumes parallélépipédiques V adjacents les uns aux autres, dont l'un, A à H, se trouve représenté séparément sur la figure 2. L'ossature 1 ainsi réalisée (qui forme en quelque sorte un réseau maillé replié en accordéon) est enrobée dans une couche de matière plastique expansée 4, par exemple du polystyrène expansé de masse volumique de l'ordre de 35 kg/m3 qui présente deux faces ondulées 5, 6 dont les concavités colncident avec les angles rentrants formés par les couples de laies consécutives. La figure 2 permet de mieux mettre en évidence le comportement mécanique d'une telle structure. Dans le cas où une force F1 est appliquée en un point central P de la face latérale ABCD du parallélépipède A à H, cette force va engendrer une déformation en compression (courbe de chainette) de cette face ABCD laquelle engendre, par les liaisons CDHG et ABEF, une tension dans la barre EFGH, la déformant aussi selon une courbe de chainette. La valeur intégrée de ces deux courbes de compression et de tension définit des forces appliquées sur les jambages (ABEF) et (CDGH). Ce système de forces est alors équilibré par la réaction, en compression, de la matière plastique selon le long pan du parallélépipède AFHC, BEGD. On obtient donc dans ce plan, un taux de travail constant et un coefficient d'élasticité également constant. La structure étant symétrique dans des plans opposés et la matière plastique étant homogène, la répartition des compressions sur la matière plastique produit finalement un matériau dont le taux de résistance à la compression est homogène. L'élément structural précédemment décrit peut être avantageusement utilisé pour réaliser des plaques de couverture, des plaques de bardage, ou même des plaques venant en recouvrement sur des façades. Dans toutes ces applications, on obtient en plus de la fonction d'étanchéité, des propriétés d'isolation thermique remarquables. Les figures 3 à 5 illustrent un mode d'exécution de telles plaques qui présentent une structure similaire à celle représentée sur la figure 1. Ces plaques comprennent donc une ossature tridimensionnelle 1 et un enrobage 4 dont les faces principales 5, 6 sont ondulées. Dans cet exemple, les ondes formées sur les deux faces 5 et 6 sont en outre reliées par deux pontages 7 et 8 réalisés par la matière plastique d'enrobage, l'un de ces pontages étant prévu à l'une des extrémités sur -l'une des faces, tandis que l'autre pontage est formé à l'autre extrémité sur l'autre face de la plaque. L'assemblage de ces plaques, par exemple dans une couverture, s'effectue en les juxtaposant avec un léger recouvrement au niveau des bordures, comme dans le cas de tôles ondulées classiques. Revendications 1. Elément structural en forme de plaque utilisable notamment pour la réalisation de couvertures ou de bardages d'édifices, caractérisé en ce qu'il comprend - une ossature tridimensionnelle (1) constituant un réseau maillé à mailles de préférence non extensibles, replié en accordéon de manière à présenter deux séries alternées de laies s'étendant obliquement les unes par rapport aux autres et reliées les unes aux autres par leurs bordures latérales, chaque maille située à l'intérieur d'une laie délimitant un volume (V) relativement plat comportant deux faces sensiblement parallèles au plan de la laie et une bordure périphérique, en boucle fermée, (A à H) qui s'étend perpendiculairement auxdites faces principales, et - un enrobage recouvrant ladite ossature et comblant lesdits volumes, cet enrobage étant réalisé en une matière plasti que présentant un taux de compression homogène, cet enro bage venant au moins partiellement occuper le volume diédrique délimité par chaque paire de laies adjacentes. 2. Elément selon la revendication 1, caractérisé en ce que les susdites mailles présentent une forme polygonale engendrant un volume prismatique (V). 3. Elément selon la revendication 2, caractérisé en ce que lesdites mailles présentent une forme courbe engendrant un volume (V) au contour incurvé. 4. Elément selon la revendication 3, caractérisé en ce que lesdites mailles présentent une forme circulaire engendrant un volume (V) cylindrique. 5. Elément selon la revendication 3, caractérisé en ce que lesdites mailles présentent une forme elliptique et engendrent un volume au contour elliptique. 6. Elément selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'ossature est réalisée en un matériau tel que du métal, du bois, de la matière plastique rigide ou semi-rigide. 7. Elément selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'ossature est réalisée en une matière composite incluant des fibres enrobées dans une résine. 8. Elément selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la matière constituant l'enrobage est une matière plastique expansée. 9. Elément selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la matière constituant l'enrobage est du polystyrène expansé présentant une masse volumique de 3 l'ordre de 35 kg/m3, 10. Elément selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'ossature comprend deux séries de membrures rectilignes parallèles (2, 2') disposées en quinconce et qui s'étendent respectivement dans deux plans parallèles, ces membrures (2, 2') étant reliées entre elles au moyen de jambages (3) orientés de manière à réaliser dans chaque laie délimitée par deux membrures successives (2, 2'), une pluralité de volumes parallélépipédiques (V) adjacents les uns aux autres.