Brevet FR2658224A1 — publié le 19910816

La présente invention concerne les couver- tures isolantes; ces couvertures comportent une couché isolante et un revêtement d'étanchéité, l'ensemble étant fixé sur un élément porteur de toiture qui est soit un élément porteur en béton soit une tôle nervurée fixée transversalement sur les pannes de la charpente. La présente invention concerne plus parti- culièrement un dispositif de fixation de ladite couche isolante et dudit revêtement d'étanchéité sur l'élé- ment porteur. Actuellement, la fixation des plaques de la couche isolante sur l'élément porteur s'effectue par collage lorsque l'élément porteur est en béton soit par fixation mécanique lorsque l'élément porteur est une tôle nervurée. Une fixation mécanique est constituée d'une vis, d'un rivet ou d'un goujon, rendu solidaire de la tôle nervurée par perçage ou par soudage A l'extré- mité libre de la vis, du rivet ou du goujon, on dis- pose une rondelle de petite dimension, d'un diamètre de l'ordre de 50 à 70 mm. Le revêtement d'étanchéité est rendu soli- daire des plaques d'isolation par collage ou par sou- dage à l'aide d'une source chaude, le plus souvent par un chalumeau à flamme ou à air, sur toute la surface des panneaux ou au droit des rondelles des fixations mécaniques, ces dernières pouvant être améliorées pour la soudure par un revêtement de surface approprié ou par une rondelle, de même matière que le revêtement d'étanchéité, et de plus grande dimension, interposée entre la rondelle métallique et le panneau isolant sous-jacent. Une technique plus récente prévoit le dé- roulage à sec sur les panneaux isolants d'un premier lit de feuilles constituant la partie inférieure du revêtement d'étanchéité, les fixations mécaniques traversant alors le lit de feuilles et les panneaux isolants Dans le cas de panneaux sensibles à la flamme d'un chalumeau, un écran thermique préalable peut être mis en oeuvre sur l'isolant La partie supérieure du revêtement d'étanchéité est ensuite collée ou soudée sur la partie inférieure comportant ses rondelles apparentes. Une autre technique prévoit les fixations mécaniques au droit des joints de recouvrement des lés du revêtement d'étanchéité La partie recouverte est collée, ou soudée d'une part sur la lisière du lé adjacent, et d'autre part sur les petites rondelles des fixations. Pour ces deux dernières techniques, la feuille inférieure du revêtement d'étanchéité est percée par la fixation mécanique. Le vent crée d'importants efforts de com- pression, de dépression par emplacements de la cou- verture (tourbillons, effet de masque derrière une paroi, une émergence de la toiture) Les efforts sont exercés sur la surface extérieure, donc sur le revê- tement d'étanchéité qui sollicite finalement l'élément porteur et la structure du bâtiment. Dans le domaine compris entre revêtement d'étanchéité et élément porteur, ces efforts créent, au niveau d'une ou plusieurs fixations, des forces d'arrachement perpendiculaires et parallèles à la surface de couverture Ces derniers efforts sont d'autant plus importants que les dispositifs de fixa- tion sont écartés Ils peuvent entraîner des déchi- rures du revêtement en tête de fixation et ou arracher les fixations au droit de leur liaison avec l'élément porteur par effet de couple ou de traction. Dans tous les cas, dans le but de résister aux forces de dépression créées par le vent, les normes françaises définies dans le cadre du D T U. 43.3 et les usages prévoient un minimum de 5 fixations par m 2 de toiture, partant du fait qu'une fixation résiste à environ 900 N à l'arrachement. La rupture se situe ou au niveau du plan de collage du revêtement d'étanchéité sur la rondelle, ou par déboutonnage de la tête de fixation au travers de la rondelle, ou par arrachement de la fixation au tra- vers de la tôle d'acier nervuré Les valeurs de rup- ture sont relativement homogène, de l'ordre de 900 à 1300 N. Le grand nombre de fixations rend la mise en oeuvre longue et cotiteuse De plus, la performance du revêtement d'étanchéité est considérablement diminuée au droit des fixations, soit parce que le revêtement est percé en partie soit parce qu'il peut être poiçon- né par la tête de fixation traversant la rondelle, soit encore déchiré à la périphérie de la rondelle lorsque cette dernière est bloquée, donc rendue hyper- statique, de la tige de la fixation comme décrit dans le brevet français 1 522 378; ce phénomène favorise le désoudage du goujon sur la tôle d'acier nervuré Ces inconvénients sont considérablement accrus lorsque les panneaux isolants sont compressibles, bien qu'élasti- ques. La présente invention a donc pour but de réaliser un élément de couverture dont les moyens de fixation permettent d'obtenir celui-ci, s'affranchis- sant d'une grande qualité de compressibilité ou de stabilité dimensionnelle des panneaux isolants. Ce dispositif est identique, que l'élément porteur soit en béton avec ou sans pare-vapeur, ou en tôle d'acier nervuré. Ce dispositif à haute performance permet de mettre en oeuvre au maximum une fixation par m 2 de couverture (voire une pour deux m), divisant ainsi par plus de 5, par rapport aux techniques classiques préalablement décrites, le nombre total de fixations. La présente invention a pour objet une cou- verture étanche, notamment pour bâtiment comportant un élément porteur, une couche de matériau isolant placée sur cet élément porteur et un revêtement d'étanchéité recouvrant la couche de matériau isolant, des moyens étant prévus pour maintenir assemblés ces différents constituants, ces moyens comportant un premier organe relié à l'élément porteur et un deuxième organe fixé sur le premier organe à partir de la face extérieure de la couche de matériau isolant, caractérisé en ce que le premier organe comportant une tête et étant relié à l'élément porteur et retenu par rapport à ce dernier au moyen d'une embase rigide, qui est fixée sur l'élément porteur par une zone de dimensions sen- siblement supérieures à celles de ladite tête, et qui délimite des moyens de retenue coopérant avec cette même tête. Selon une autre caractéristique de l'invention, les moyens d'assemblage comprennent une plaque souple et le deuxième organe prend appui sur cette plaque souple par l'intermédiaire d'une tête élargie et/ou d'une rondelle rigide, la dimension de la tête élargie ou de la rondelle rigide étant intermédiaire entre la dimension maximale du premier ou du deuxième organe au voisinage de la surface externe de la couche de matériau isolant, et la dimension de la plaque souple. Selon une autre caractéristique de l'invention si l'on désigne par a le diamètre de la tête élargie ou de la rondelle rigide, par d le diamètre du premier ou du deuxième organe au voisinage de la face extérieure de la couche de matériau isolant, par D le diamètre de la plaque souple, et par Rt la résistance mécanique à la traction de la plaque souple, en N/cm mesurée selon la norme NF G 07 001, on respecte les conditions suivantes Rt a + 5000 N a -d + 70 mm D a + 100 mm L'embase de grandes dimensions permet d'ob- tenir, au niveau de l'élément porteur, une résistance à l'arrachement de 5 000 N; l'ensemble de fixation est conçu et dimensionné pour présenter également une résistance à l'arrachement de la même valeur, c'est- à-dire de 5 000 N; enfin, la présence de la plaque souple de grandes dimensions, par exemple une pla- que circulaire de 250 mm de diamètre, permet d'obtenir également au niveau de la fixation de la couche d'étanchéité une résistance à l'arrachement de la même valeur, 5 000 N. Selon une autre caractéristique de l'inven- tion, la plaque souple a une résistance à la déchirure Rd supérieure ou égale à 200 N, mesurée selon la mé- thode UEATC 5 4 1, juillet 1982 et le diamètre d du premier ou du deuxième organe au voisinage de la sur- face externe de la couche de matériau isolant est au moins égal à 6 mm. Selon un premier mode de réalisation de l'invention, le premier organe comporte un corps creux et le deuxième organe est une vis, complétée par une rondelle rigide. Selon un deuxième mode de réalisation dé l'invention, le premier organe comporte une tige et le deuxième organe est constitué par un bouchon présentant une partie allongée creuse et une tête plate rigide. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui suit, d'exemples de réalisation de l'invention, faites en référence aux dessins ci-annexés sur lesquels: La Fig 1 est une vue schématique en coupe d'un premier mode de réalisation de l'invention, la Fig 2 est une vue schématique en coupe d'un deuxième mode de réalisation de l'invention, la Fig 3 représente en coupe un troisième mode de réalisation de l'élément de fixation, les Figs 4 et 5 représentent, toujours en coupe, deux variantes de réalisation. Les Figs 1 et 2 sont des représentations en coupe du principe de la présente invention Dans les deux cas, les moyens d'assemblage comportent tout d'abord une embase 1 qui est collée sur l'élément porteur de la toiture, un support en béton dans l'exemple représenté Cette embase 1 est de grandes dimensions, elle est par exemple circulaire et sa surface est déterminée de manière à présenter une résistance à l'arrachement de grande valeur, par exem- ple 5 000 N A titre d'exemple l'embase peut avoir un diamètre supérieur ou égal à 140 mm. Cette embase 1 est réalisée par exemple en tôle métallique de 1 mm d'épaisseur ou en matière plastique armée. L'embase est collée sur l'élément porteur, qu'il, s'agisse d'une tôle d'acier nervurée qui peut être galvanisée ou prélaquée ou d'un support en béton- muni ou non d'un pare-vapeur. Le fait de fixer cette embase par collage présente l'avantage de ne pas nécessiter de perçage ou de chevillage s'il s'agit d'un élément porteur en béton; s'il s'agit d'un élément porteur constitué par une tôle nervurée, il n'existe pas de fixation appa- rente sur la face inférieure de la t 6 le. Lorsqu'il s'agit d'une tôle nervurée, la fixation par collage au lieu de soudage permet de réaliser cette fixation même sur une tôle prélaquée, alors que pour une fixation par soudage, il faut prévoir une zone non laquée, ce qui augmente le prix de revient de cette tôle nervurée. Le collage de l'embase, qui s'effectue sur place lors de la réalisation de la couverture, est réalisé par exemple par une colle à froid de type époxy ou par chauffage à la flamme d'un chalumeau d'une embase comportant un revêtement thermofusible; on peut également prévoir un revêtement autoadhésif sur la tôle nervurée. L'ensemble de fixation proprement-dit com- porte un premier organe qui est solidaire de l'embase 1 et un deuxième organe qui présente une rondelle d'appui rigide et qui vient se fixer sur ladite pièce fixe. Dans le cas de la Fig 1, le premier organe est constitué par un corps creux sensiblement cylin- 3 È drique muni d'une tête reçue dans un logement 4 de l'embase 1. Le deuxième organe de la fixation est cons- titué par une vis ou analogue 6 qui vient se fixer dans le corps creux 3 et qui comporte une tête plate fraisée 7 sous laquelle est disposée une rondelle rigide 8. Dans le cas de la Fig 2, le premier organe est constitué par une vis ou tige Il présentant une tête plate fraisée 12 reçue dans un logement 13 de l'embase 1. Le deuxième organe est constitué par une sorte de bouchon creux 14 qui vient se fixer sur la tige 11 et qui comporte une tête plate rigide 15. Dans les deux cas, la tête du premier or- gane, à savoir la tête 5 du corps creux 3 ou la tête 12 de la tige 11 peut être elle-même fixée par collage ou simplement maintenue dans le logement 4, respecti- vement 13 de l'embase. Le dernier élément du dispositif de fixation selon l'invention est constitué par une plaque souple 21 qui est montée sous la rondelle rigide 8 ou la tête rigide 15 Cette plaque souple a une résistance à la déchirure Rd (mesurée selon la méthode UEATC 5 4 1, juillet 1982) supérieure ou égale à 200 N et de pré- férence égale à 400 N De plus, le diamètre d du pre- mier organe 3, dans le mode de réalisation de la fi- gure 1 ou du deuxième organe 14, dans le mode de réa- lisation de la figure 2, au voisinage de la surface externe de la couche isolante est au moins égal à 6 mm et, de préférence, égal à 10 mm. Lors de la réalisation de la toiture, on fixe tout d'abord l'embase avec la pièce fixe de l'ensemble de fixation sur l'élément porteur de la toiture par collage, on met ensuite en place les pla- ques de matériau isolant en les "empalant" sur la pièce fixe de l'élément de fixation; on réalise en- suite la fixation de la couche d' isolant au moyen du deuxième organe du dispositif de fixation en disposant la plaque souple en-dessous de la rondelle rigide ou de la tête rigide On met alors en place les diffé- rents lés de la couche d'étanchéité qui sont fixés simplement par soudage ou collage à chaque point de fixation sur la plaque souple et sur la rondelle rigide. On obtient alors une fixation particulière- ment résistante à chaque point, par exemple une ré- sistance de 5 000 N, du fait que tous les éléments du dispositif de fixation, à savoir l'embase, le premier et le deuxième organes et la rondelle rigide, sont dimensionnés et calculés pour tenir cette résistance de 5 000 N. L'invention permet donc de réaliser une fixation mixte, à savoir mécanique en ce qui concerne le revêtement d'étanchéité et par collage en ce qui concerne l'élément porteur, qui permet de multiplier par un facteur important, de l'ordre de 5, la résis- tance à l'arrachement de chaque point de fixation tant en ce qui concerne la couche isolante que le revête- ment d'étanchéité; on peut donc prévoir une fixation par m 2 au lieu de 5 selon les techniques de fixation connues Il en résulte une économie de main d'oeuvre et un gain de temps pour le montage d'une couverture. L'ensemble de fixation affleure le niveau supérieur des panneaux isolants et il n'y a donc pas possibilité de poinçonnement du revêtement d'étan- chéité, contrairement à ce qui se passe lorsque l'on utilise des fixations mécaniques classiques. La rondelle rigide ou la tête plate du bouchon présentent une rigidité importante qui est généralement supérieure à celle des rondelles ana- logues utilisées dans la technique antérieure. Avantageusement, on prévoit une coupure thermique au niveau de l'élément de fixation, c'est-à-dire qu'au moins un des deux premier ou deu- xième organes est thermiquement isolant afin de ne pas créer de pont thermique. Le dispositif de fixation selon l'invention permet par ailleurs d'utliliser un isolant plus com- pressible que cela n'est le cas dans des couvertures classiques, pour autant que les panneaux de la couche isolante soient déformés dans leur domaine élastique. En effet, ces panneaux servent de simple support au revêtement d'étanchéité sans qu'il y ait de liaison mécanique Si un tassement doit se produire, par exem- ple sous l'effet d'une charge ou du passage d'une per- sonne, à proximité d'une fixation, c'est la plaque souple qui assurera les différences de niveau de la couverture Du fait que la couche isolante et le re- vêtement d'étanchéité ne sont plus solidaires, la cou- che isolante peut présenter des variations dimension- nelles importantes sans que cela entrave le bon fonctionnement du revêtement d'étanchéité; en parti- culier il peut se produire des fissurations aux droits des joints des panneaux de la couche isolante. Il en résulte que l'on peut utiliser comme couche isolante des matériaux plus souples dont le prix de revient est moins élevé, ce qui réduit encore le prix de revient global d'une couverture réalisée conformément à la présente invention. On peut par exemple utiliser de la laine de roche ayant une masse volumique inférieure à 120 kg/m 3 au lieu de 150 kg/m 3 comme utilisé actuellement Si l'on choisit une laine de roche de 100 kg/m 3, cela permet de réaliser une diminution notable du prix de revient global. On peut également utiliser une laine de ver- i1 - re dont la masse volumique est inférieure à 90 kg/m 3 au lieu de 110 kg/m 3 habituellement. Pour obtenir les résistances à l'arrachement désirées, on peut dimensionner les différents éléments de la manière suivante. En ce qui concerne l'embase, si l'on utilise par exemple une colle présentant une cohésion de 3 bars on peut utiliser une embase circulaire dont le diamètre est au minimum de 140 mm. La fixation du deuxième organe de l'élément de fixation sur le premier organe doit également pré- senter une résistance similaire; cette fixation peut être réalisée par vissage, par clipsage ou par fixa- tion à baïonnette. La rondelle rigide 8 ou la tête plate 15 peut présenter un diamètre a de dimensions classiques, c'est-à-dire de l'ordre de 80 mm. En ce qui concerne la plaque souple, elle est avantageusement circulaire et son diamètre D est déterminé de telle manière que la différence (D a) soit comprise entre 100 et 170 mm; on peut par exemple utiliser des plaques souples dont le diamètre est de 250 mm. Si la plaque souple n'est pas circulaire, le diamètre D est égal au diamètre du plus grand cercle inscrit dans la surface de la plaque souple. La plaque souple peut également être réali- sée en métal de faible épaisseur comportant éventuel- lement un revêtement de surface compatible avec le matériau d'étanchéité Cette plaque peut être rendue préalablement solidaire de la rondelle rigide 8 ou de la tête plate 15 par collage ou soudage; cette opéra- tion peut être réalisée en usine avant l'opération de pose. On peut également utiliser un matériau com- portant une armature tissée ou non tissée, en verre, en polyester, en matière organique ou en une combinai- son de ces matériaux; dans ce cas la plaque est en- duite d'un matériau identique avec celui de la couche d'étanchéité ou compatible avec lui Le diamètre d du premier ou du deuxième organe au voisinage de la face extérieure de l'isolation 10 doit être choisi de ma- nière que la résistance à la déchirure de la plaque souple soit suffisante; ce diamètre ne sera pas infé- rieur à 6 mm et, de préférence égal à 10 mm. Avantageusement, le diamètre de la rondelle ou tête rigide a et le diamètre d de l'élément de fixation sont choisis de telle manière que la diffé- rence (a d) soit environ égale à 90 mm et de toutes façons supérieure à 70 mm Ceci permet d'éviter que la plaque souple 21 ne laisse "échapper" la pièce rigide 8 ou 15 par glissement, déchirure ou déboutonnage. La Fig 3 représente une variante de réali- sation de l'invention dans laquelle l'élément porteur de la toiture est constituée par une tôle nervurée 31. On voit que dans ce cas, l'ensemble de fixation est constitué d'une première vis 32 fixée dans l'embase 33, d'un corps cylindrique creux 34, de préférence isolant, fixé sur la vis 32 et d'une vis à tête plate non fraisée 35 Le corps creux 34 forme entretoise et a une hauteur sensiblement égale à l'épaisseur de la couche isolante 36 En effet, dans chacun des modes de réalisation, la distance séparant la face supérieure de l'embase et la face inférieure de la rondelle ou de la tête rigide est sensiblement égale à l'épaisseur de la couche isolante. Sur la Fig 4, on a représenté une variante de la réalisation de la Fig 2 dans laquelle le bou- chon 41 présente un renforcement 42 à sa partie supé- rieure de manière à obtenir le diamètre d désiré. La Fig 5 représente une autre variante de réalisation dans laquelle la plaque souple 51 est ser- tie entre deux rondelles rigides 52 et 53 Cette va- riante s'applique au mode de réalisation de la Fig 1. L'ensemble de fixation constitué par l'em- base et le premier et deuxième organes est avantageu- sement rendu rigide lors de son assemblage; à cet effet, en position définitive, la rondelle rigide 8 vient en butée contre la pièce cylindrique 3 et les bords du logement 4 sont en butée sur la pièce cylin- drique 3. Il en est de même dans le mode de réalisa- tion de la figure 2 dans lequel le bouchon est en bu- tée sur l'extrémité de la vis 11 et le logement 13 vient en butée sur la vis 11. Dans le cas de la figure 5, la rondelle in- fèrieure 52 est en butée sur le premier organe 50. REVENDICATIONS 1 Couverture étanche, comportant un élément porteur ( 2) en acier nervuré ou en maçonnerie, une couche ( 10) de matériau isolant placée sur cet élément porteur et un revêtement d'étanchéité ( 20) recouvrant la couche ( 10) de matériau isolant, des moyens ( 1,3-8; 11-15) étant prévus pour maintenir assemblés ces dif- férents constituants, ces moyens comportant un premier organe ( 3; 11) relié à l'élément porteur ( 2) et un deu- xième organe ( 6; 14) fixé sur le premier organe à par- tir de la face extérieure de la couche ( 10) de maté- riau isolant, caractérisée en ce que le premier organe ( 3; 11) comportant une tête ( 5; 12), est relié à l'élé- ment porteur ( 2) et retenu par rapport à ce dernier au moyen d'une embase rigide ( 1), qui est fixée sur l'élément porteur ( 2) par une zone de dimensions sen- siblement supérieures à celles de ladite tête, et qui délimite des moyens de retenue coopérant avec cette même tête. 2 Couverture suivant la revendication 1, caractérisée en ce que les moyens d'assemblage com- prennent une plaque souple ( 21) et en ce que le deu- xième organe ( 6; 14) prend appui sur cette plaque souple par l'intermédiaire d'une tête élargie ( 15) et/ou d'une rondelle ( 8) rigide, la dimension (a) de la tête élargie ou de la rondelle rigide étant inter- médiaire entre la dimension maximale (d) du premier ( 3; 11) ou du deuxième ( 6; 14) organe au voisinage de la surface externe de la couche ( 10) de matériau isolant, et la dimension (D) de la plaque souple. 3 Couverture suivant la revendication 2, caractérisée en ce que si l'on désigne par a le dia- mètre de la tête élargie ( 15) ou de la rondelle ( 8) rigide, par d le diamètre du premier ( 3; 11) ou du deuxième ( 6; 14) organe au voisinage de la face exté- rieure de la couche ( 10) de matériau isolant, par D le diamètre de la plaque souple, et par Rt la résistance mécanique en traction de la plaque souple, on respecte les conditions suivantes: Rt va > 5000 N a d > 70 mm D a > 100 mm 4 Couverture suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la plaque souple ( 21) a une résistance à la déchirure Rd supérieure ou égale à 200 N et en ce que le diamètre _d du premier ( 3; 11) ou du deuxième ( 6; 14) organe au voi- sinage de la surface externe de la couche ( 10) de ma- tériau isolant est au moins égal à 6 mm. Couverture suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que l'embase ( 1) a une forme sensiblement circulaire et comporte dans sa partie centrale un logement ( 4,13) destiné à recevoir la tête ( 5,12) du premier organe, cette embase étant collée sur l'élément porteur ( 2). 6 Couverture suivant la revendication 5, caractérisée en ce que le diamètre de l'embase et la qualité du collage sont choisis de façon à obtenir une résistance à l'arrachement de l'embase par rapport à l'élément porteur, supérieure à 5000 N. 7 Couverture selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le premier organe comporte un corps creux ( 3) et en ce que le deuxième organe est une vis ( 6), complétée par une rondelle rigide ( 8). 8 Couverture selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le premier organe comporte un tige ( 11) et en ce que le deuxième organe est constitué par un bouchon ( 14) présentant une partie allongée creuse et une tête plate rigide ( 15) - 9 Couverture selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le deuxième organe ( 6,14) est fixé sur le premier organe ( 3,11) par vissage, clipsage ou fixation à balonnette. Couverture selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le premier organe est constitué par une vis ( 32) sur la- quelle est fixée une entretoise cylindrique creuse ( 34), le deuxième organe étant une vis ( 35) vissée dans ladite entretoise avec interposition d'une ron- delle rigide ( 30). 11 Couverture selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la plaque souple ( 51) est sertie entre deux rondelles rigides ( 52,53). 12 Couverture selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la couche ( 10) de matériau isolant est constituée de laine de roche ayant une masse volumique inférieure à 120 kg/m 3 ou une laine de verre ayant une masse volumique inférieure à 90 kg/m 13 Couverture selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que, dans le cas d'un élément porteur ( 2) en acier, ce der- nier est galvanisé et/ou prélaqué.