Brevet FR2661702A1 — publié le 19911108

Panneau préfabriqué béton-isolant, procédé pour sa fabrication et mur de bâtiment formé de tels panneaux L'invention concerne la réalisation de murs de bâtiments à isolation thermique intégrée. On connait des panneaux préfabriqués de type sandwich pour la réalisation de tels murs, notamment pour des bâtiments industriels, comprenant un parement intérieur et un parement extérieur en béton et une couche de matériau thermiquement isolant interposée entre les deux parements, ces derniers étant raccordés l'un à l'autre le long des bords verticaux du panneau, pour la transmission des efforts mécaniques de l'un à l'autre, en formant une pièce monobloc en béton de section tubulaire dont l'espace intérieur est rempli par le matériau isolant.Pour minimiser les déformations occasionnées par la dilatation thermique différente des deux parements, ces panneaux ne sont fabriqués qu'en faibles largeurs, ce qui interdit de réaliser à l'intérieur de ceux-ci des baies de largeur confortable, et procure une isolation thermique médiocre du fait des nombreux ponts thermiques. De plus la fixation de ces panneaux au sol fait appel à des dispositifs métalliques saillants et inesthétiques. Pour réaliser des panneaux de grandes largeurs ayant une bonne isolation thermique, il est nécessaire, dans la plupart des cas, de former les panneaux sur place à partir d'éléments séparés. Ceci complique l'assemblage sur chantier et augmente donc le coût de la construction. De plus l'exigence de la résistance des parements séparés limite la hauteur maximale des panneaux. On retrouve par ailleurs le problème, évoqué plus -haut, de la déformation due à des dilatations différentes des deux parements. Le but de l'invention est de remédier à ces inconvénients. A cet effet, l'invention vise un panneau préfabriqué pour mur de bâtiment, comprenant un parement intérieur et un parement extérieur en béton armé et une couche de matériau thermiquement isolant interposée entre les deux parements, caractérisé en ce que les deux parements sont reliés entre eux par des poutrelles plates en acier propres à transmettre les efforts mécaniques et formées chacune de deux tiges s'étendant sensiblement verticalement et noyées respectivement dans les deux parements, et d'éléments transversaux raccordant les tiges entre elles à travers la couche isolante. Les éléments transversaux peuvent être des barrettes obliques soudées chacune aux deux tiges. Alternativement ils peuvent être formés par une tige supplémentaire s'étendant en dents de scie d'une tige verticale à l'autre. Selon un mode de réalisation de l'invention, les deux parements sont raccordés l'un à l'autre sans discontinuité à leur extrémité supérieure pour former une pièce monobloc en béton et sont écartés l'un de l'autre sur la partie restante de la surface du panneau. Selon un autre mode de réalisation, les deux panneaux sont des pièces indépendantes écartées l'une de l'autre sur toute la surface du panneau. Les poutrelles peuvent être situées sensiblement dans des plans perpendiculaires au plan général du panneau, la couche isolante pouvant être formée de bandes de matériau isolant disposées entre les poutrelles. L'invention vise également un procédé de fabrication d'un panneau tel que défini ci-dessus, dans lequel a) on positionne les poutrelles dans une table coffrante, b) on coule un premier parement en béton en noyant une tige de chacune des poutrelles, c) on met en place la couche isolante sur le béton frais du premier parement, et d) on coule le second parement en béton sur la couche isolante, en noyant la seconde tige de chaque poutrelle. L'invention vise enfin un mur formé à partir de panneaux tels que définis ci-dessus, ces panneaux reposant sur une fondation, et étant fixés sur l'ossature du bâtiment, par l'intermédiaire du seul parement intérieur. Avantageusement, le bord inférieur des panneaux est positionné dans la direction de l'épaisseur par un profilé fixé au sol que viennent encadrer les deux parements. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description détaillée ci-après et des dessins schématiques annexés, dans lesquels - la figure 1 est une vue en coupe transversale verticale d'une première forme de réalisation d'un panneau selon l'invention - la figure 2 est vue analogue à la figure 1, relative à une seconde forme de réalisation du panneau, montrant également la partie inférieure d'un. second panneau superposé au premier - les figures 3 et 4 sont des vues partielles en coupe transversale horizontale montrant deux formes possibles de raccordement de panneaux adjacents - les figures 5 et 6 sont des vues partielles en coupe transversale horizontale montrant deux façons possibles de réaliser un encadrement de baie ; et - la figure 7 est une vue en coupe transversale verticale montrant le montage d'un panneau selon l'invention pour la réalisation d'un mur. Les deux types de panneaux préfabriqués représentés aux figures 1 et 2, pour lesquels les mêmes signes de référence désignent des éléments semblables, comprennent chacun un parement intérieur 1 et un parement extérieur 2 en béton armé et une couche de matériau thermiquement isolant 3, par exemple de polystyrène expansé, interposée entre les deux parements. Selon l'invention, ces deux parements sont reliés entre eux par des poutrelles plates 4 en acier de préférence galvanisé pour résister à la corrosion dans leurs parties non noyées dans le béton. Chacune des poutrelles 4 comprend deux tiges 5 et 6 sensiblement rectilignes et verticales, noyées respectivement dans les parements 1 et 2 et appartenant aux armatures de ceux-ci. Chaque poutrelle 4 comprend également des éléments transversaux 7 raccordant entre elles les tiges 5 et 6 et traversant la couche isolante 3.De préférence, comme illustré aux figures 1 et 2, les éléments transversaux forment une ligne brisée en zigzag ou en dents de scie. I1 peut s'agir de barrettes individuelles obliques soudées chacune aux deux tiges, ou d'une tige supplémentaire s'étendant en continu d'une extrémité à l'autre du panneau selon une ligne brisée ou courbe, par exemple ressemblant à une sinusoïde. Une telle tige supplémentaire peut être également soudée aux tiges 5 et 6, ou être simplement enroulée en hélice aplatie autour de celles-ci en s'appuyant sur elles à chaque point de croisement. Comme montré aux figures 3 à 6, les poutrelles 4 sont de préférence situées dans des plans verticaux sensiblement perpendiculaires au plan général du panneau. Comme on le voit aux figures 5 et 6, plusieurs poutrelles 4 peuvent être réparties dans la largeur du panneau, le nombre de poutrelles étant fonction de la largeur du panneau et de la résistance mécanique voulue. Dans le panneau de la figure 1, les parements 1 et 2 sont raccordés l'un à l'autre sans discontinuité à l'extrémité supérieure 8 du panneau pour former une pièce monobloc en béton, tandis qu'ils sont écartés l'un de l'autre, d'une distance uniforme correspondant à l'épaisseur de la couche isolante 3, sur la partie restante de la surface du panneau. Les extrémités supérieures des tiges 5 et 6 de chaque poutrelle peuvent être reliées par un élément transversal supplémentaire 9 noyé dans la partie en béton 8 et s'étendant sensiblement perpendiculairement au plan général du panneau, les tiges 5 et 6 et l'élément 9 pouvant en particulier être constitués par une tige unique pliée en U renversé. Au contraire, dans le panneau de la figure 2, les parements 1 et 2 sont des pièces indépendantes écartées l'une de l'autre sur toute la surface du panneau. Généralement, le parement intérieur aura une épaisseur d'au moins 5 cm, épaisseur minimale d'un élément en béton armé, et le parement extérieur une épaisseur d'au moins 7 cm, à savoir 5 cm pour la résistance et 2 cm pour le décor extérieur. La couche isolante a quant à elle typiquement une épaisseur d'au moins 6 cm, soit au moins 18 cm pour l'ensemble du panneau. Bien entendu l'épaisseur de chaque élément peut être augmentée selon les besoins. En ce qui concerne la largeur des panneaux, on prévoit une valeur standard de 2,40 m permettant le transport par la route et la forma tion de baies d'une largeur pouvant atteindre 1,35 m. Des largeurs inférieures ou supérieures sont également envisagées, notamment multiples de 0,30 m. Quant à la hauteur des panneaux, elle n'est limitée que par les nécessités de transport et de manutention. Comme montré à la figure 7, pour la réalisation d'un mur extérieur de bâtiment, le parement intérieur 1 est fixé par sa face intérieure, dans la région supérieure du panneau, à l'ossature 10 du bâtiment, par exemple par des profilés galvanisés 11 vissés dans des inserts non représentés mis en place lors de la coulée du béton, et repose par son extrémité inférieure sur une fondation 12. L'extrémité inférieure 13 du parement extérieur 2, conformée de façon classique en goutte d'eau, reste libre, de même que sa face extérieure. Le parement 2 peut donc se dilater librement sans perturber la stabilité du parement intérieur, étant observé que les poutrelles (non illustrées à la figure 7) sont libres de déformation dans la zone intermédiaire entre les parements. Si nécessaire, des lyres de dilatation peuvent être prévues sur les éléments 7 dans la fibre neutre de l'ensemble.En revanche, grâce à la liaison par les poutrelles, le parement extérieur participe à la résistance de l'ensemble, les efforts de compression/traction provoqués par la flexion du panneau étant transmis par les poutrelles. Le panneau selon la figure 1 peut être utilisé sans inconvénient dans les bâtiments à acrotère, le pont 8 étant alors situé à l'extérieur du bâtiment et ne nuisant pas à l'isolation thermique, tandis qu'il facilite la manipulation du panneau. Dans les autres cas, et notamment lorsque les panneaux doivent être superposés, comme montré à la figure 2, il est préférable d'utiliser des panneaux à parements indépendants. A la figure 2, les extrémités inférieures des deux parements du panneau supérieur s'appuient respectivement sur les extrémités supérieures des deux parements du panneau inférieur. La figure 7 montre également un profilé 14 scellé sur la fondation 12 et que viennent encadrer les parements 1 et 2 afin d'assurer, de façon invisible, le positionnement du pannneau dans la direction de son épaisseur. Pour faciliter le montage, le profilé 14 peut être prévu non pas sur toute la longueur du mur, mais de façon discontinue dans les zones de jonction entre deux panneaux adjacents. Comme montré à la figure 3, une bande de feutre de fibres de verre 15 peut être intercalée entre les couches isolantes de deux panneaux juxtaposés, le long de leurs bords verticaux adjacents. Alternativement, comme montré à la figure 4, la couche de matériau isolant 3 peut être interrompue entre le bord vertical de chaque panneau et la poutrelle 4 la plus proche, et la cavité ainsi formée dans les deux panneaux adjacents peut être garnie d'une bande de polysty rène cellulaire à haute densité 16. La figure 5 illustre partiellement un panneau selon l'invention dans lequel a été ménagée une ouverture 17 pour la mise en place d'une fenêtre 18. Sur le pourtour de l'ouverture 17, le parement extérieur 2 forme un retour 19 en direction du parement intérieur 1, sans toutefois atteindre celui-ci, un joint souple d'étanchéité 20 étant interposé entre le retour 19 et le parement 1. L'intervalle entre les parements, et le joint 20 qui y est logé, dissimulés par l'encadrement 21 de la fenêtre, assurent la rupture de pont thermique et le maintien de la liberté de dilatation du parement extérieur. Une variante de réalisation de la baie est illustrée à la figure 6, dans laquelle le parement extérieur 2 et son retour 19 font saillie au-delà du parement intérieur 1 en direction de l'ouverture 17, formant ainsi une feuillure 22 dans laquelle se loge l'encadrement 21. La fabrication du panneau selon l'invention ne présente pas de difficultés particulières. Lorsque, comme c'est généralement le cas, on souhaite que le parement intérieur ait une face apparente lisse se prêtant à une décoration quelconque, on coule ce parement intérieur en premier dans une table coffrante à fond lisse, en noyant les tiges 5 des poutrelles 4 préalablement positionnées. On pose ensuite sur le béton fraîchement coulé la couche isolante 3, par exemple sous forme de bandes de matériau isolant disposées entre les poutrelles. Le cas échéant, on met en place également le joint 20 (figure 5) destiné à venir autour de la baie. On coule ensuite le béton du parement extérieur 2, en noyant les tiges 6 des poutrelles. Le cas échéant, le pont 8 et/ou le retour 19 sont également réalisés lors de cette opération. La dernière partie de l'épaisseur du parement 2, représentant par exemple 2 cm, peut être réalisée en utilisant un béton choisi pour obtenir un décor souhaité. Lorsque ce décor comporte des gravillons en saillie, ces gravillons sont lavés immédiatement après la coulée, de façon connue. Revendications 1. Panneau préfabriqué pour mur de bâtiment, comprenant un parement intérieur (1) et un parement extérieur (2) en béton armé et une couche de matériau thermiquement isolant (3) interposée entre les deux parements, caractérisé en ce que les deux parements sont reliés entre eux par des poutrelles plates (4) en acier propres à transmettre les efforts mécaniques et formées chacune de deux tiges (5, 6) s'étendant sensiblement verticalement et noyées respecti -vement dans les deux parements, et d'éléments transversaux (7) raccordant les tiges entre elles à travers la couche isolante. 2. Panneau selon la revendication 1, caractérisé en ce que les éléments transversaux sont des barrettes obliques soudées chacune aux deux tiges. 3. Panneau selon la revendication 1, caractérisé en ce que les éléments transversaux sont formés par une tige supplémentaire s'étendant en dents de scie d'une tige verticale à l'autre. 4. Panneau selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les deux parements sont raccordés l'un à l'autre sans discontinuité à leur extrémité supérieure (8) pour former une pièce monobloc en béton et sont écartés l'un de l'autre sur la partie restante de la surface du panneau. 5. Panneau selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les deux parements sont des pièces indépendantes écartées l'une de l'autre sur toute la surface du panneau. 6. Panneau selon l'une des revendications précédentes, ca ractérisé en ce que les poutrelles sont situées sensiblement dans des plans perpendiculaires au plan général du panneau. 7. Panneau selon la revendication 6, caractérisé en ce que la couche isolante est formée de bandes de matériau isolant disposées entre les poutrelles. 8. Procédé de fabrication d'un panneau selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par les étapes suivantes a) on positionne les poutrelles (4) dans une table coffrante, b) on coule un premier parement en béton (1) en noyant une tige (5) de chacune des poutrelles, c) on met en place la couche isolante (3) sur le béton frais du premier parement, et d) on coule le second parement en béton (2) sur la couche isolante, en noyant la seconde tige (6) de chaque poutrelle. 9. Mur formé à partir de panneaux selon l'une des revendications 1 à 7, ces panneaux reposant sur une fondation (12), et étant fixés sur l'ossature (10) du bâtiment, par l'intermédiaire du seul parement intérieur (1). 10. Mur selon la revendication 9, caractérisé en ce que le bord inférieur des panneaux est positionné dans la direction de l'épaisseur par un profilé (14) fixé au sol que viennent encadrer les déux parements (1, 2).