Brevet FR2753469A1 — publié le 19980320

la présente invention conçerne l'isolation thermique des structures courantes,et est utilisable dans la construction neuve ou ançienne. les matériaux d'isolation thermique dont la conductivité utile se situe entre 0,04 et Q,G6 W/m2.cO sont très légers,assez fragiles et déformables;cerfains d'entre eux sont combustibles;cette vulnérabilité aux agressions,acçidentelles ou autres,impose de leur adjoindre une protection efficaçe,adaptée à chaque mise en oeuvre. Pour les ouvrages verticaux,tels que les murs en élévation, il est bien connu et pratiqué de plaçer l'isolant fragile et (ou) combustible en sandwich, entre deux parois étanches et résistantes,qui en assurent la protection et en garantissent la durabilité; ces parois sont des maçonneries traditionnelles ou des éléments préfabriqués;on utilise également des plaques minçes inconbustibles et dans certains cas,des enduits renforçés par une armature. pour isoler les toitures et les combles,on connait et on pratique de nombreux proçédés,traditionnels ou industrialisés,destinés à maintenir l'isolant dans la position souhaitée,et de le protéger contre les dégradations, notamment du feu quand la nature de l'isolant 1' exige,au moyen de plaques minçes et résistantes, solidaires de la structure du comble. Aucune de ces utilisations ne néçessite de l'isolant qu'il présente une particulière,voire forte résistance mécanique en compression,en traction ou au çisaillement,pour la raison que dans ces différents emplois,il ne subira que les contraintes générées par son poids propre,qui est très faible,ou par des déformations limitées,dues à la mise en oeuvre. I1 n'en est pas de même quand ce matériau d'isolation, présenté habituellement sous la forme de panneaux d'épaisseur rarement inférieure à 40 mm,est inséré,ou plaçé en sandwich entre deux éléments de construction rigides et lourds, tels que à titre d'exemple,un plancher d'étage et une dalle minçe en béton armé, dite "indépendante",dont l'utilité est de protéger l'isolant,tout en répartissant, grâce à son armature, les charges qui lui sont appliquées. Dans nctre exemple, l'isolant va en effet supporter seul le poids de la dalle indépendante de 5 cm d'épaisseur,auquel s'ajoute çelui du revêtement de sol et de sa chape,des cloisons de distribution, sans oublier les solliçitations dynamiques répétitivrs dues à la circulation des usa & ers,charges variant ,selon la destination des locaux, entre I50 et 400 Kg par m2,voire d'avantage. Cet ensemble important de charges est imposé directement à l'isolant inséré entre la structure porteuse - dans notre exemple un plancher dalle pleine en béton arméet la dalle indépendante de protection et de répartition des charges; cet isolant ainsi plaçé en sandwich doit assurer deux fonctiens : l'isclation thermique de la dalle pleine,ou structure porteuse,et aussi constituer un support ferme et permanent pour la totalité des charges qui lui sont appliquées; on devra donc impérativement utiliser un matériau isolant dont la déformation sous charge sera faible, ou pratiquement nulle,coame par exemple un plastique alvéolaire moulé de masse volumique au moins égale à 25 Kg par mètre cube.Il tombe sous le sens qu'un isolayent présentant cette masse volumique,qui lui permet d'allier une conductivité thermique très faible à une résistance mécanique en compression de l'ordre de I,2 bar, va néçessairement coûter plus cher qu'un simple isolant de masse volumique de l'ordre de,par exemple,9 Kg par mètre cube,qui aura en conséquence une résistance en compression très inférieure. partant de cette observation, la présente invention,par les dispositions constructives qu'elle décrit et revendique,permet d'utiliser,pour les isolations insérées entre deux parois rigides et lourdes,de simples isolants offrant l'avantage d'être moins coûteux,mais que leur insuffisante résistance en compression ferait normalement écarter de ce type de réalisation. Ces dispositions constructives effectuées selon 1' invention, ont pour résultat de transmettre ou de transférer directement à la structure porteuse la totalité des efforts,prinçipalement verticaux mais qui peuvent, sans sortir du cadre de la présente invention,être horizontaux ou obliques; cette transmission ou transfert direct de l'effort,quelqu'en soit le sens ou la direction,est opérée au moyen d'un certain nombre de micro-piliers selon l'invention,qui ont une forte résistance mécanique unitaire et une section très réduite,pour limiter l'influence des ponts thermiques qu'ils génèrent inévitablement. Ces micro-piliers transmettent ou transfèrent,comme on l'a dit, la totalité des efforts d'une paroi lourde à l'autre,et de ce fait déchargent entièrement 1' isolant,qui n est plus aucunement solliçite en compression. Ainsijla présence des micro-piliers selon l'invention garantit absolument la conservation et la pérennité du volume occupe par l'isolant entre les parois rigides et lourdes, et cela pour une durée égale à celle de l'ouvrage. parce qu'ils relient directement, dans notre exemple de la page I, la dalle indépendante à la structure porteuse,les micro-piliers communiquent à çelle-çi, en mê- me temps que les solliçitations transmises ou transférées, des flux caloriques ponctuels dont 11 addition produit,comme nous l'avons évoqué,une perte globale de chaleur dont il est utile d'évaluer l'importance. L'inçidence de cette déperdition sur l'ensemble de l'ouvrage peut être calculée avec la formule de l'article 2.23 du D.T.U.Th K. Dans les hypothèses courantes d'agplicatiorode la présente invention,cette formule montre que la présence de micro-piliers en béton ordinaire,générant des ponts thermiques ponctuels,conduit à une perte de chaleur de l'or- d-e de 5 4, perte qu'on peut négliger, ou façilement compenser Quand les micropiliers sont constitués d'un matériau dont la conductivité est inférieure à celle du béton ordinaire,et la résistance méca.iopae suffisante pour les efforts à transférer ou transmettre, on arrive aisément à une déperdition globale de Tordre de I d: à 2 40. la figure I représente, pour bien définir le problème résolu par la présente invention, un ouvrage classique et ccnnu,qui est la réalisation, sur une structure porteuse (I) quelconque,d' une isolation thermique (2) rapportée et pro tétée par une dalle indépendante (3) armée. la figure 2 représente l'élément prinçipal du premier mode préférentiel de réalisation de l'inventicn,mode façilitant,par la préfabrication,l'éxécution d'une isolatlon thermique protégée,rapportée sur une structure porteuse (I) ,ouvrage représenté,dans sa version classique et connue,par la figure I Cet élément prinçipal du premier et préférentiel mode de réalisation de l'inventiop représenté par la figure 2, est un ensemble composé d'une dallette (4),solidaire d'une embase isolante (6); la dallette (4) est de préférence rectangulaire et constituée de béton ordinaire, ses dimensions permettent, toujours de préférence,une mise en oeuvre manuelle et ses faces verticales comportent des gorges (5), de préférence horizontales,continues et de section demi-circulaire. L'embase isolante (6) est une plaque de quelques cm d'épaisseur, faite d'un matériau à très faible conductivité thermique, elle comporte au moins un micro-pilier (7) selon l'invention. Le micro-pilier (7) a, de préférence, la forme d'un tronc de cône posé sur sa petite base, il est de préférence fait de béton ordinaire,mais d'autres matériaux ou corps sont utilisables et prévus dès qu'ils concourrent au but recherché selon l'invention, qui est de transmettre ou de transférer un maximum d'effort au prix d'une perte de chaleur la plus réduite possible. L'embase isolante (6) a sensiblement la même forme que la dallette (4),mais avec une surface un peu supérieure; cet écart dimenSionnel crée un réseau croisé de joints (8) entre les dallettes (4),quand celles-çi, solidaires de leurs embases isolantes (6)sont disposées jointivement sur la structure porteuse (I) à isoler. Dans ces joints (8) croisés, séparant et enserrant àla fois les dallettes (4), on dispose une armature pour béton armé, et on finit l'ouvrage en les remplissant complètement avec du béton fin de consistance plastique. Les gorges (5) ménagées dans les façes verticales des dalle t tes (4) ont pour utilité de claveter le réseau de joints (8) en béton armé ainsi constitué, ceçi permet de considérer l'ensemble des dallettes (4) et des joints (S! armés comme une dalle indépendante (7) pratiquement monolithique. La figure 3 représente, en perspective et en coupe, un tel ensemble en cours de réalisation; en plus des avantages liés au prinçipe même de l'invention, et déja énonçés,ce premier mode de réalisation offre l'intérèt de réduire le temps d'éxécution des ouvrages, et permet aussi d'en confier la mise en oeuvre à du personnel non spéçialisé, sans que cela influence la qualité de l'isolation obtenue, pas plus que celle de la protection réalisée. la figure 4 représente un second et non linitStif mode de réalisation de la présente invention : Sur une structure porteuse (I) que l'on veut isoler, cn dispose jointivement des panneaux isolants (c) oui sont équipés au préalable d'un certain nombre de micro-piliers (7) tels qu'ils sont décrits au prenier, et préféren- tiel mode de réalisation de l'invention. le nombre par mètre carré de ces micro-piliers (7) et leur répartition sont calculés pour éviter, d'une part à leur matériau constitutif, des contraintes exçessives et de l'autreP, qu la perte globale de chaleur reste acçeptable. Sur ces panneaux isolants (o) ainsi équipés, on réalise comme habituellement une dalle indépendante (3) armée, de 5 à 6 cm d'épaisseur. Durant la coulée et le règlage de la dalle indépendante (3) armée, les éxécutants circulent sur des chemins de planches, pour ne pas détèriorer l'isolant, qui est très compressible; la présence de nombreux micro-piliers (7) offre à ces planches des appuis solides bien que ponctuels,évitant ainsi à l'isolant des déformations dont une partie pourrait conserver, par manque d'élastiçité, un caractère permanent. Après durçissement de la dalle indépendante (x) armée,l'isolant utilisé est mis à l'abri de toute déformation et de tout tassement, et çela pour une durée pratiquement illimitée. En variante de ce second, et non limitatif mode de réalisation de la présente invention, il est prévu d'utiliser, dans le même but, des panneaux isolants (9) préparés à l'avance, dans lesquels on a seulement pratiqué un certain nombre de perforations traversantes (IO) reproduisant, de préférence,la forme et la section,en négatif, ou en creux, des micro-piliers (7) selon l'invention. Dans cette variante simplifiée du deuxième mode non limitatif de réalisation de l'invention, c'est le béton utilisé pour couler la dalle indépendante (3) qui va remplir et combler, par gravité et pression statique, ces perforations traversant tes (IO) que le durçissement du béton transformera en quelques heures en micropiliers (7) selon l'invention. Si l'on utilise, par souçi d'économie, des panneaux isolants (9) très compressibles, l'usage des chemins de planches sera abandonné au profit d'une méthode de mise en oeuvre différente : on proçêdera en reculand, par bandes sucçessives de faible largeur, pour que les éxécutants puissent armer, couler et règler la dalle indépendante (3) sans marcher sur l'isolant fragile; celui-çi n'aura à supporter - jusqu'à la prise du béton de la dalle indépendante (3) et des micro-piliers (7),qui a lieu en même temps - que la charge statique de 5 à 6 cm de béton plastique,ch & rge insuffisante pour réaliserssdans un isolant très compressible,mais supportant aisément dix fois plus, un tassement permanent et significatif. REVEM)1ICATI S I ) Dispositions constructives caractérisées en ce qu'elles surirent tcut risque de mise en compression des isolants thermiques irsérés entre deux parois riguides et lcurdes,en transférant ou transmettant directement d'une paroi à 11 autre la totalité des efforts éventuellement imposés,quel qu'en soit le sens ou la direction,ainsi, l'isolant se trouve entièrement déchargé de son rôle de matériau porteur. 2 ) Dispositions constructives selon la revendication I,caractérisée en ce que la transmission directe des efforts d'une paroi à l'autre,s' opère au moyen de micropiliers (7) traversants toute l'épaisseur de l'isolant, et pue leur nombre par m2, leur constitution et leur répartition sont déterminés en fonction des efforts à transmettre,et de l'isolation thermique à obtenir. 3 ) Dispositions constructives selon les revendications I et 2,caractérisées en ce que les micro-piliers (7) ont une section faible,et de préférence la forme d'- un tronc de cône posé sur sa petite base,et en ce qu'ils sont, toujours de préférence, constitués de béton ordinaire. 4 ) Dispositions constructives selon les trois premières revendications, caractérisées en ce que la réalisation d'une dalle indépendante (3) en béton armé, protégeant un isolant rapporté sur une structure porteuse (I) quelconque est effectuée,pour façiliter l'éxécution de ce type d1ouvrage,à paroi de composaints préfabriqués,dallettes (4) solidaires d'embases isolantes (6),dont les dimensions,de préférence,permettent la mise en oeuvre manuelle. 5 ) Dispositions constructives selon les revendications I à 4,caractérisées en ce que chaque dallette (4) solidaire de son embase isolante (6) ,comporte au mi- nimum un micro-pilier (7) et en ce que les dallettes (4) sont liées entre elles par un réseau de joints (8),remplis de béton fin,et pourvus d'armatures. 6 ) Dispositions constructives selon l'ensemble des revendications préçédentes, caractérisées en ce que les quatre façes verticales des dallettes (4) présentent des gorges (5) de préférence en forme de gouttières hcrizontales,ou encore toutes autres cavités ou saillies propres à claveter le réseau de joints (8)armés constitué entre les dallettes (4),1'ensemble étant ainsi rendu monolithique. 7 ) Dispositions constructives selon les trois premières revendications,caractérisées en ce que les micro-piliers (7)sont disposés à l'avance dans les panneaux isolants (9) ou encore,en variante,obtenus au cours de la coulée de la dalle indépendante (3) armée,le béton semi-liquide venant remplir,par gravité,des perforations traversantes (IO) reproduisant,de préférence et en creux,dans les panneaux isolants (g),la forme des micro-piliers (7).