Brevet FR2762038A1 — publié le 19981016

Système de protection d'éléments structurels de menuiserie de bâtiment La présente invention concerne un système de protection d'éléments structurels de menuiserie de bâtiment, tels que notamment des châssis de fenêtre ou porte-fenêtre, ou tout autre élément de structure considéré classiquement comme faisant partie du domaine de la menuiserie de bâtiment, par exemple des éléments porteurs d'une véranda, et de manière générale tout élément ayant une forme allongée et profilée et participant à la rigidité de la dite structure. Il est encore précisé que par menuiserie on entend en particulier la menuiserie bois mais également la menuiserie métallique, en particulier en alliage d'aluminium, ou plastique. Dans le domaine des menuiseries extérieures pour bâtiment, les châssis (cadres de dormants ou de vantaux) étaient traditionnellement réalisés en bois, ou en métal, jusqu'à ce qu'apparaissent les châssis en matière plastique ou composite, notamment en PVC, chacun de ces matériaux possédant ses avantages et inconvénients spécifiques biens connus. Pour des raisons notamment esthétiques, il est connu de munir les structures métalliques, en alliage léger tel que l'aluminium, ou plastiques, d'un habillage en bois du côté intérieur. Un inconvénient des structures de ce type est que la réalisation des châssis est tributaire des fabricants de profilés, n'autorisant pas toute la souplesse que l'on pourrait souhaiter pour les formes de l'habillage bois. Par ailleurs, d'autres problèmes propres aux réalisations en profilés aluminium ou de type PVC subsistent - difficulté des assemblages et de la fixation des quincailleries, - détériorations, par exemple par rayures ou brûlures, des surfaces exposées de ces profilés, qui ne peuvent être réparées que par un remplacement coûteux de l'élément détérioré, sinon même de l'ensemble du châssis, - usure ou marquage dans les zones soumises à des mouvements ou à des efforts lors des ouvertures et fermetures des vantaux, etc. On connaît aussi des châssis à structure en bois recevant un recouvrement en profilé aluminium avec de nombreuses variantes de fixation de ces profilés sur le bois. Mais ces revêtements sont classiquement fixés et solidaires du bois par des éléments qui pénètrent dans le bois et qui, par soucis d'esthétique, ne sont pas visibles ni accessibles une fois assemblés. Les profilés de recouvrement sont donc pratiquement indémontables sauf à détériorer le châssis en bois, ce qui rend pratiquement impossible toute réparation locale. De plus, de tels assemblages sont soumis à des problèmes de dilatations différentielles entre le revêtement aluminium et le bois, et à des problèmes de condensation et de conduite des eaux de ruissellement (drainage et ventilation de l'interface bois-aluminium), qui peuvent rapidement détériorer le bois soumis à une humidité persistante sous le revêtement. Egalement, la mise en oeuvre de tels revêtements nécessite des machines spéciales et demande des moyens complexes de protection, rendant la fabrication de tels châssis compliquée et coûteuse. Les problèmes de détériorations de surface irréparables, déjà évoqués ci-dessus pour les profilés métalliques, subsistent également dans ce type de réalisation. De manière générale, on peut dire que les problèmes rencontrés dans des structures des types évoqués cidessus, ainsi que dans des structures similaires formant une interface, généralement mais non exclusivement vitrée et ouvrante, entre l'intérieur et l'extérieur d'un bâtiment, sont de deux ordres - d'une part, les problèmes liés au comportement différent des matériaux associés, par exemple bois et aluminium, lorsque le revêtement situé vers l'extérieur est soumis aux conditions climatiques et intempéries alors que la structure porteuse est soumises aux conditions ambiantes de l'intérieur du bâtiment, - d'autre part, les problèmes dûs à la liaison entre les éléments de structure et le revêtement, cette liaison pouvant empêcher les déformations différentielles entre éléments porteurs et revêtement, et pouvant également empêcher une aération de l'interface entre ceux-ci, ce qui peut à terme entraîner une détérioration du matériau des éléments porteurs, en particulier lorsqu'ils sont en bois. La présente invention a pour but de résoudre ces problèmes et vise particulièrement à fournir un système de protection extérieure de menuiseries de bâtiment qui - assure une protection efficace en soustrayant les éléments de structure à l'agression directe des conditions climatiques extérieures, tout en préservant une indépendance du comportement des éléments de structure et du revêtement lors des variations des conditions climatiques ou ambiantes, - supprime au maximum les ponts thermiques entre éléments de structure et revêtement, et évite les phénomène dûs à une hygrométrie mal contrôlée au niveau de leur interface, - permette une adaptation aisée du revêtement sur des menuiseries existantes, - permette un remplacement facile du revêtement ou d'une partie seulement de celui-ci, sans risque de détériorer les éléments de structure, - assure un aspect esthétique, en accord avec l'environnement de la menuiserie, lequel présente classiquement un aspect différent entre l'extérieur et l'intérieur, - l'ensemble de ces fonctions contribuant à la fiabilité et à la durabilité des menuiseries ainsi protégées. Avec ces objectifs en vue, l'invention a pour objet un système de protection d'éléments structurels de menuiserie de bâtiment, caractérisé en ce qu'il comporte des éléments de recouvrement constitués de profilés en matière plastique recouvrant par l'extérieur les éléments de la structure, les dits profilés comportant une paroi frontale et au moins deux nervures s'étendant sensiblement perpendiculairement à partir de la paroi frontale et définissant entre elles une rainure de guidage, les dites nervures étant pourvues sur leurs bords opposés à la paroi frontale de premières languettes s'étendant l'une vers l'autre, les profilés étant maintenus sur les dits éléments de structure par des plots de fixation répartis sur la longueur des profilés, espacés l'un de l'autre, les dits plots comportant une embase polygonale, une partie centrale rétrécie et une tête à ergots, la tête s'insérant entre deux nervures et maintenant le profilé par engagement des ergots avec les dites premières languettes, et l'embase étant interposée entre les premières languettes et l'élément de structure pour assurer un espacement continu entre le profilé plastique et l'élément de structure. Comme on le comprendra mieux par la suite, le système selon l'invention permet d'atteindre tous les buts visés indiqués précédemment - l'utilisation de profilés de recouvrement en matière plastique, préférentiellement en PVC, assure une protection efficace et durable des éléments de structure, que ceux ci soient en bois, en métal (acier ou aluminium) , ou même en matière plastique. Dans le cas d'une structure en bois en particulier, le recouvrement extérieur total de celui-ci par le profilé en matière plastique assure une parfaite protection du bois en le soustrayant totalement aux agressions climatiques directes (pluie, rayonnement solaire, etc). - l'espacement garanti entre le profilé et la structure, assuré par les embases des plots de fixation, ainsi que le fait que ces plots laissent entre eux de larges espacements ouverts, permet d'assurer une parfaite ventilation de l'interface entre la structure et le revêtement, y évitant toute accumulation durable d'humidité et évitant donc tout effet nocif à long terme d'une telle humidité sur la structure (pourrissement du bois, rouille dans le cas de structures métalliques en acier) - les caractéristiques isolantes du matériau du profilé évitent en grande partie les problèmes de condensation sur la face intérieure du profilé de recouvrement qui existent classiquement pour des profilés de recouvrement en aluminium, cet avantage se combinant de manière particulièrement avantageuse avec la ventilation prémentionnée. - l'utilisation de plots de fixation, préférentiellement en matière plastique, limite au maximum tout effet de pont thermique entre le profilé de recouvrement et la structure, au contraire de tous les systèmes connus dans lesquels, même lorsque le profilé lui-même n'est pas en contact direct avec la structure, la liaison entre profilé de recouvrement et structure est assurée par des éléments de type à feuillure s'étendant longitudinalement sur de longues distances, qui d'ailleurs empêche également une bonne ventilation de l'interface profilé-structure. - le maintien du profilé sur la structure par les dits plots n'empêche pas un coulissement relatif du profilé sur les plots, autorisant donc une libre déformation de dilatation longitudinale des profilés par rapport à la structure. - les plots conforme à l'invention permettent, comme on le verra mieux par la suite, un montage aisé des profilés sur la structure, même sur des structures à rénover en place, et autorisent de même une dépose ultérieure du profilé sans détérioration de la structure. Un autre avantage du profilé de recouvrement en plastique réside dans la qualité d'isolation phonique qu'il procure. Un autre avantage encore du système selon l'invention dans le cas de l'utilisation du profilé plastique sur une structure bois, est qu'il permet de conserver l'aspect esthétique du bois du côté intérieur et tous les avantages des structures classiques en bois, notamment la possibilité d'intervenir en réparation ou en remplacement d'un élément quelconque de la structure bois, sans être tributaire, comme cela est le cas dans les structures métalliques ou PVC recevant un recouvrement intérieur en bois, d'une forme spécifique des éléments de structure en de tels matériaux. Selon une disposition particulière de l'invention, le profilé peut être teinté dans la masse ou, préférentiellement, au moyen d'une couche de matière plastique teintée déposée sur la surface visible et entrant en liaison chimique avec le plastique du profilé, donnant ainsi en plus d'un fini particulièrement esthétique, une grande résistance au rayonnement ultraviolet et à l'abrasion, sans risque d'écaillage en cas de choc. D'autres caractéristiques et avantages apparaîtront dans la description qui va être faite à titre d'exemple d'une fenêtre conforme à l'invention. On se reportera aux dessins annexés dans lesquels - la figure 1 est une vue en coupe verticale de la fenêtre, - la figure 2 est une vue en coupe horizontale de la zone de jonction entre les deux vantaux de la fenêtre, - la figure 3 est une vue en coupe horizontale de la zone de jonction entre un vantail et le dormant, - la figure 4 est une vue schématique frontale d'un angle de la fenêtre, illustrant la liaison d'angle entre deux éléments profilés de recouvrement ainsi que la fixation sur le châssis au moyens des plots de fixation, - la figure 5 est une vue en perspective d'un tel plot, - la figure 6 est une vue en coupe de la partie haute d'un vantail, dans une variante de réalisation des moyens de maintien du profilé de recouvrement, - la figure 7 est une vue en coupe de la partie inférieure de la fenêtre dans le cas d'une utilisation du profilé de recouvrement en rénovation de fenêtre existante. La fenêtre représentée est constituée d'un cadre dormant 1 en bois comportant une traverse supérieure 101, une traverse inférieure 102, et deux montants latéraux 103, et de deux vantaux 2 et 3 comportant également chacun une traverse supérieure 201, une traverse inférieure 202, un montant latéral 203 et un montant central 204. Tous ces éléments structurels sont profilés et assemblés de manière connue en soi, et comportent des joints de type courant pour assurer l'étanchéité à l'air entre les vantaux et le dormant. Chaque élément est recouvert du côté extérieur par un profilé en PVC. Trois types de profilés sont utilisés, mais présentent tous des similitudes de profils comme on le voit aisément sur les divers dessins. Un premier profil 4 est utilisé pour le recouvrement des éléments de structure 101, 102, 103 du dormant ; un deuxième profil 5 est utilisé pour le recouvrement des éléments de structure 201, 202 ,203, 204 des vantaux ; et un troisième profil 6 est prévu pour le recouvrement de la jonction entre les deux vantaux (voir figure 2). Le premier profil 4 comporte - une paroi frontale 401, - trois nervures 402, 403, 404 s'étendant parallèlement entre elles à partir de la paroi frontale et sensiblement perpendiculairement à celle-ci, - une aile 405 qui s'étend obliquement à partir d'un bord de la paroi frontale, - des premières languettes 406 qui s'étendent l'une vers l'autre à partir des bords de nervures, - un premier sabot 407 qui s'étend sensiblement parallèlement à la paroi frontale à partir du bord de la nervure 42 la plus éloignée de l'aile, - un deuxième sabot 408 qui s'étend vers l'aile 405 à partir du bord de la nervure 402 la plus proche de l'aile, - des secondes languettes 91 s'étendant à partir de chaque nervure, à proximité de la paroi frontale. Le bord de l'aile 405 présente deux lèvres 410 disposées en triangle ménageant entr'elles une rainure longitudinale 411. Les languettes 406, les sabots 407, 408, et les lèvres 410 de l'aile 405 sont situés sensiblement dans un même plan parallèle à la paroi frontale et formant la face arrière du profilé. Le deuxième profil 5 est similaire, se distinguant du premier seulement par le fait qu'il est moins large, ne comporte que deux nervures 502, 503, et que le premier sabot 507 est plus court et a une forme identique au deuxième sabot 508. Le troisième profil 6 est similaire au deuxième, mais comporte deux ailes 605 symétriques. Les plots de fixation 7, préférentiellement en polyamide, comportent, axialement superposés, une embase polygonale 71, une partie centrale rétrécie 72 et une tête 73. La dimension de l'embase est supérieure à la distance entre les languettes 406 du profilé, alors que le diamètre de la partie centrale 72 est inférieur à cette distance. La tête 73 à une forme rectangulaire ou oblongue, ayant une largeur inférieure à la distance entre les dites languettes, et une longueur supérieure à celle-ci mais inférieure à l'écartement entre deux nervures adjacentes, formant ainsi deux ergots 731 diamétralement opposés. La hauteur axiale de la partie centrale 72 est sensiblement égale à l'épaisseur des languettes 406. Chaque plot est fixé sur la structure bois par une vis, par exemple de diamètre 3,5 mm, passant dans un perçage axial 74 du plot, sans être fortement serrée, de manière à permettre une rotation du plot autour de la vis. Avant la mise en place du profilé, les plots sont orientés de manière que les ergots 731 de leurs têtes soient orientés selon la direction longitudinale du profilé. Ainsi le profilé peut être mis en position, les têtes 73 des plots s'engageant sans contrainte entre les languettes des nervures, jusqu'à ce que les dites languettes viennent en appui sur les embases. Dans cette position, un écartement constant, déterminé par l'épaisseur de l'embase, (environ 3 mm par exemple) existe en tout point entre le profilé plastique et l'élément de structure, c'est à dire que nulle part le profilé n'est en contact avec le bois de la structure. On peut alors, au moyen d'une clé plate glissée dans cet espacement par le côté du profilé et engagée sur la forme polygonale de l'embase, faire tourner le plot de manière que les ergots viennent se placer sur les languettes, assurant ainsi le maintien du profilé. On notera que ce mode de fixation laisse au profilé la possibilité de coulisser longitudinalement, comme cela à déjà été indiqué, en cas de dilatation longitudinale. Une fois la fixation ainsi réalisée, différents joints peuvent être placés entre les sabots du profilé et le châssis, comme on le verra par la suite. On va maintenant décrire, en relation avec les figures 1 à 4, une fenêtre conçue particulièrement en vue de l'utilisation du profilé conforme à l'invention. On notera que dans ce cas, la vitre 8 à double vitrage est montée sur le cadre bois du dormant et y est maintenue par les profilés de recouvrement 5. Une cale d'espacement 801 est placée entre le chant de la vitre et le cadre formé par les traverses 201, 202 et les montants 203, 204. Le bord de la vitre s'appuie, via un joint 802, contre une baguette 210 en bois fixé sur le cadre de manière connue en soi ou réalisée d'une pièce avec les éléments du cadre par profilage. Du côté extérieur, le profilé 5 est fixé comme indiqué précédemment, et un joint d'appui et d'étanchéité 803 inséré dans la rainure formée par les lèvres 510 de l'aile 505 du profilé, s'applique contre la face extérieure de la vitre pour la maintenir. Dans le cas de grandes surfaces vitrées et/ou de vitres épaisses, pour renforcer le maintien de la vitre, il est préférentiellement prévu une baguette de renfort 804 insérée entre le chant de la vitre et la cale 801, et fixée sur le cadre avant mise en place de la vitre, par exemple par des vis (représentées uniquement par leur axe 805) . Un repli d'équerre 806 de cette baguette 804 s'engage sur le sabot 508 du profilé 5 pour conforter la fixation assurée par les plots 7 et garantir un parfait maintien de la vitre. Des orifices 511 sont percés dans les nervures 502, 503, au moins pour les profilés de bas de vantail, pour permettre le drainage des éventuelles condensations. Un joint élastomère 512 est inséré entre le sabot 507 et le cadre pour les montants du vantail (voir figures 2 et 3), afin de dissimuler à la vue les plots 7 lorsque les vantaux sont ouverts, et sert également à guider de bas en haut la lame d'air circulant entre le profilé et le châssis. On notera qu'il n'y a pas de tel joint utilisé pour les traverses de vantail, afin de ne pas perturber cette circulation d'air. On notera que ce type de montage permet un remplacement facile de la vitre en cas de bris, puisqu'il suffit pour cela de déposer les profilés 5. Les profilés 4 recouvrant le dormant sont fixés de manière que leur aile 405 vienne couvrir le bord de la paroi 501 des profilés 5 des vantaux lorsque la fenêtre est fermée, en ménageant un jeu minimal entre le bord de l'aile 405 du profilé 4 du dormant et la surface de la paroi frontale du profilé 5 des vantaux. Un joint à trois lèvres 415 est placé sur le dormant - une lèvre 416 est insérée dans une rainure du dormant et assure le maintien du joint. - une deuxième lèvre 417 vient se prendre sur le sabot 408 du profilé. Elle dissimule à la vue les plots 7 lorsque la fenêtre est ouverte et participe au guidage de la lame d'air circulant entre le profilé et le bois. - et la troisième lèvre 418 s'appuie sur le bord du cadre du vantail lorsque la fenêtre est fermée, assurant ainsi une étanchéité à l'air supplémentaire entre vantail et dormant lorsque la fenêtre est fermée. Ainsi qu'on le voit figure 3, dans le cas d'un montage de la fenêtre en applique sur feuillure, un joint en mousse compressible 45 peut être placé entre le profilé de recouvrement 4 et la paroi du mur, la finition pouvant être assurée par un joint en mastic silicone 46. Comme les profilés 4 comportent trois nervures, des plots de fixation 7 peuvent être placés entre les nervures 402 et 403 et aussi entre les nervures 403 et 404. L'accès à l'embase des plots est possible par le bord intérieur du dormant avant que le joint à trois lèvres 415 soit mis en place ( ou après retrait de ce joint en cas de démontage). Des orifices 411 sont percés dans les profilés horizontaux en haut et en bas du dormant, pour permettre la circulation d'air et l'évacuation des condensations ou infiltrations d'eau éventuelles. Lors du montage, des équerres plates 9, en polyamide par exemple, sont insérées, dans les angles formés par les profilés horizontaux et verticaux (voir figure 4), tant pour les profilés 5 de recouvrement des vantaux que pour les profilés 4 de recouvrement du dormant, entre la paroi frontale 401, 501 des profilés et les languettes complémentaires 91 formées sur les nervures. Ces équerres assurent une bonne liaison des profilés dans les angles et garantissent une planéité continue entre profilés. Ces équerres peuvent être crantées pour assurer un auto-blocage après avoir été insérées à force dans les profilés, la liaison pouvant être complétée par une colle, par exemple de type cyanoacrylate. Le profilé 6 est fixé, de la même manière qu'indiqué précédemment, sur le montant central d'un des vantaux, une de ses ailes 605 couvrant le profilé 5 de ce vantail, comme on le voit figure 2, et l'autre aile 605' venant couvrir le profilé 5 fixé sur le montant central de l'autre vantail lorsque la fenêtre est fermée. La variante de réalisation du vantail représentée figure 6 ne diffère du mode de réalisation précédemment décrit que par le remplacement de la cale 801 et de la baguette 806 par une seule pièce formée d'un profilé particulier 810, par exemple en matière plastique. La figure 7 illustre l'utilisation du système selon l'invention pour la rénovation de fenêtres existantes. Dans un tel cas, la vitre 8 étant maintenue de manière classique sur le châssis bois contre un épaulement extérieur 220, le profilé de recouvrement 5 n'a pas de fonction de maintien de la dite vitre. Le joint d'appui 803 mentionné précédemment est alors remplacé par un profilé 813 qui sert uniquement à recouvrir l'épaulement 220 et assurer l'étanchéité en étant posé en contact avec la vitre, l'étanchéité entre ce profilé et la vitre pouvant être complétée par un joint de mastic silicone. L'invention n'est pas limitée aux exemples décrits précédemment. Elle pourra notamment être appliquée pour le revêtement d'autres types de menuiseries, qu'elles soient à structure en bois, métal ou plastique. Les profilés du type selon l'invention pourront également être utilisés pour le revêtement d'autres éléments de structure dans la menuiserie de bâtiment, en particulier pour des vérandas. REVENDICATIONS 1. Système de protection d'éléments structurels de menuiserie de bâtiment, caractérisé en ce qu'il comporte des éléments de recouvrement constitués de profilés en matière plastique (4, 5, 6) recouvrant par l'extérieur les éléments de la structure (101, 102, 103; 201, 202, 203, 204), les dits profilés comportant une paroi frontale (401, 501, 601) et au moins deux nervures (402, 403, 404; 502, 503; 602, 603) s'étendant sensiblement perpendiculairement à partir de la paroi frontale et définissant entre elles une rainure de guidage, les dites nervures étant pourvues sur leurs bords opposés à la paroi frontale de premières languettes (406) s'étendant l'une vers l'autre, les profilés étant maintenus sur les dits éléments de structure par des plots de fixation (7) répartis sur la longueur des profilés, espacés l'un de l'autre, les dits plots comportant une embase polygonale (71), une partie centrale rétrécie (72) et une tête à ergots (73), la tête s'insérant entre deux nervures et maintenant le profilé par engagement avec les dites premières languettes, et l'embase étant interposée entre les premières languettes et l'élément de structure pour assurer un espacement continu entre le profilé plastique et l'élément de structure. 2. Système de protection selon la revendication 1, caractérisée en ce que le profilé (4, 5, 6) comporte sur au moins un bord une aile (405, 505, 605) s'étendant à partir de la face frontale du même côté que les nervures, le bord de la dite aile étant sensiblement dans le même plan que les bords des nervures et comportant une rainure longitudinale (411) apte à recevoir un joint d'appui ou d'étanchéité (803, 813) 3. Système de protection selon la revendication 2, caractérisé en ce que le profilé comporte, de l'autre côté de l'aile, un premier sabot (407, 507) qui s'étend sensiblement parallèlement à la paroi frontale à partir du bord de la nervure située du coté opposée à la dite aile. 4. Système de protection selon la revendication 2, caractérisé en ce que le profilé comporte un deuxième sabot (408, 508) qui s'étend vers l'aile à partir du bord de la nervure située du côté de la dite aile. 5. Système de protection selon la revendication 1, caractérisé en ce que les plots de fixation (7) sont en polyamide. 6. Système de protection selon la revendication 1, caractérisé en ce que les profilés (4, 5, 6) sont en PVC. 7. Système de protection selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il est utilisé pour un vantail de fenêtre, dont la vitre (8) est maintenue par le profilé (5) au moyen d'un joint d'appui (803) inséré entre les lèvres (510) de l'aile (505) 8. Système de protection selon la revendication 7, en combinaison avec la revendication 4, caractérisé en ce qu'une baguette de renfort (804) est fixée sur l'élément de structure (201, 202) et comporte un retour en équerre (806) qui s'engage sur le deuxième sabot (508) 9. Système de protection selon la revendication 1 en combinaison avec la revendication 4, caractérisé en ce qu'il est utilisé pour un dormant de fenêtre, et un joint à triple lèvre 415 est fixé sur le dormant par une première lèvre (416), une deuxième lèvre (417) venant se prendre sur le deuxième sabot (408) du profilé et une troisième lèvre (418) s'appuie sur le bord du cadre du vantail lorsque la fenêtre est fermée. 10. Système de protection selon la revendication 7, caractérisé en ce que un joint (512) est placé entre le premier sabot (507) et l'élément de structure (203, 204)