Brevet FR2849884A1 — publié le 20040716

SOUS-STRUCTURE POUR TOITURE OU FA ADE La présente invention est relative à une sous-structure à monter 5 sur une structure de support, l'ensemble faisant partie d'une structure de toiture ou de façade d'un bâtiment, comprenant une couche d'isolation thermique disposée sur la structure de support et des sections d'espacement allongées à assembler avec la structure de support à l'aide d'éléments d'assemblage espacés et servant à tenir ou monter des éléments de retenue pour des tôles de construction. L'invention est en 10 outre relative à un ensemble constitué par au moins une telle sous-structure montée sur au moins une structure de support, faisant ainsi partie d'une structure de toiture ou de façade. Une telle sous-structure pour toiture est connue d'après la demande européenne n0 EP-0 685 612-Ai, dans laquelle la structure de support est 15 ordinairement constituée par une toiture ancienne en cours de réparation ou de rénovation, par exemple une structure de toiture à tôles trapézodales ou une structure en bois, par exemple avec des pièces d'arrêt en bois. Par-dessus la structure de support est disposée une mince couche d'arrêt s'opposant à la pénétration de l'humidité et de l'air, ordinairement constituée par une feuille ou analogue, et sur 20 cette mince couche d'arrêt est disposée une couche relativement épaisse constituée par une couche d'isolation thermique en fibres résistantes au piétinement. Pour permettre le montage ultérieur d'éléments de retenue servant à tenir des tôles de construction formant le nouvel extérieur de la toiture ou de la façade, des pièces d'espacements allongées de support de charge sont disposées par-dessus la couche 25 isolante pour le montage de ces éléments de retenue. D'après EP-0 685 612-Ai, ces sections d'espacement allongées de support de charge sont constituées par des profilés métalliques longitudinaux en U dont l'âme forme la base de fixation ou la base de montage pour les éléments de retenue, et comportant en outre deux branches s'étendant sensiblement perpendiculairement à l'âme jusque dans la couche 30 d'isolation thermique. Pour réaliser une mise en place fiable et durable des sections d'espacement allongées par rapport à la structure de support, les sections d'espacement allongées sont fixées à l'aide de longs éléments de montage espacés les uns des autres, par exemple des vis en acier inoxydable, qui passent à travers l'âme des sections d'espacement allongées, à travers la couche d'isolation thermique 35 résistante au piétinement et jusque dans la structure de support. Avant de monter les éléments de retenue sur les sections d'espacement allongées, il faut soigneusement mettre en place les sections d'espacement allongées par rapport à la structure de support, et en outre les sections d'espacement doivent être enfoncées dans la couche d'isolation thermique résistante au piétinement. Dans ce dernier but, en utilisant un 5 dispositif spécial, on creuse la couche d'isolation thermique résistante au piétinement pour y créer des logements pour les deux branches des sections d'espacement allongées en U. Ensuite, les sections d'espacement en U sont placées dans ces logements creusés et sont assemblées avec la structure de support à l'aide de longues vis. Un inconvénient de cette sous-structure est qu'elle nécessite un découpage ou un creusement des logements pour les sections d'espacement allongées en U, lequel découpage ou creusement nécessite lui-même du matériel spécialisé et une main d'oeuvre compétente. Un autre inconvénient est la difficulté de découper ou de creuser les logements dans le cas d'une structure de toiture fortement inclinée ou 15 d'une structure de façade. Encore un autre inconvénient est l'isolation thermique limitée de la sous-structure selon la technique antérieure. L'invention vise à réaliser une sous-structure pour toiture ou façade pour un bâtiment et à faciliter la construction de cette sous-structure. L'invention vise également à réaliser une sous-structure à 20 isolation thermique améliorée. Selon un premier aspect de l'invention, il est proposé une sousstructure à monter sur une structure de support, la sous-structure et la structure de support faisant ainsi ensemble partie d'une structure de toiture ou d'une façade d'un bâtiment, la sous-structure comportant une isolation thermique placée sur la structure 25 de support, et des sections d'espacement allongées sur la couche d'isolation thermique, et les sections d'espacement allongées servant à l'assemblage avec la structure de support, généralement à l'aide d'éléments d'assemblage espacés tels que des vis, à fixer les sections d'espacement à la structure de support, ainsi qu'à tenir ou à monter des éléments de retenue destinés à coopérer avec les tôles de bâtiment, 30 généralement les extrémités libres des tôles de bâtiment étant rabattues par-dessus le partie formant tête des éléments de retenue. Les sections d'espacement allongées, pouvant être en aluminium ou en alliage d'aluminium, sont formées par un profilé qui, en coupe perpendiculaire à sa direction longitudinale, comporte un creux en forme de canal destiné à recevoir 35 les éléments de retenue, formés par des rebords dressés qui surplombent la surface de base du creux pour créer des gorges latérales parallèles opposées, et par-dessus la couche d'isolation thermique et entre les tôles et les éléments de retenue étant placée une autre couche de matériau d'isolation thermique moins rigide, généralement fabriquée à l'aide d'un matériau d'une densité inférieure à celle de ladite première couche d'isolation thermique. Cela a pour effet que les éléments d'espacement allongés constitués par les tôles ou les bandes rigides peuvent être mis en place très facilement, juste en plaçant la tôle ou la bande rigide par-dessus la couche d'isolation thermique sous-jacente. On n'a pas besoin de point d'ancrage ni de câble d'ancrage. Les éléments d'espacement allongés peuvent être assemblés avec la structure de support à l'aide de longs éléments d'assemblage tels que 10 des vis. Par conséquent, la sous-structure permet une grande souplesse pendant la construction de la sous-structure et est plus facile à construire en comparaison de la technique antérieure. Par exemple, la nécessité d'un dispositif spécial pour creuser des logements dans la couche d'isolation thermique sous-jacente a été supprimée. Un autre avantage est qu'elle permet l'installation d'une toiture bien connue, telle que la structure 15 Kalzip (marque déposée), sus une couche d'isolation thermique rigide. Les éléments d'assemblage peuvent être disposés à intervalles espacés sur au moins deux rangées sensiblement parallèles dans la direction longitudinale des sections d'espacement allongées. L'utilisation de deux couches d'isolation thermique de densité différente dans le présent agencement a pour effet de réduire le cot de la structure de toiture 20 ou de façade, tout en améliorant notablement l'efficacité de l'isolation thermique. Le matériau d'isolation thermique résistant au piétinement, généralement en laine minérale à haute densité, est relativement coteux et sa capacité d'isolation thermique est inférieure à celle de matériau d'isolation thermique plus classique de moindre densité. Il est désormais possible de conserver une première couche sous-jacente de matériau résistant au piétinement 25 relativement mince et de ce fait de maintenir les cots relativement bas, tandis que la seconde couche peut être dotée d'une plus grande épaisseur que la première couche, ce qui améliore donc encore la capacité d'isolation thermique de toute la sous-structure. Le matériau choisi pour la seconde couche d'isolation est beaucoup plus souple et plus facile à manipuler que le matériau de la première couche d'isolation thermique sous-jacente, plus rigide. 30 L'application d'une telle seconde couche d'isolation thermique a pour effet que les sections d'espacement allongées elles- mêmes sont également isolées thermiquement et se comportent donc beaucoup moins comme un pont thermique indésirable en comparaison de sections d'espacement selon la sous-structure de la technique antérieure, qui se pose directement sous les tôles métalliques extérieures. Dans une forme de réalisation de la sous-structure selon l'invention, les éléments de retenue sont montés de manière rotative dans les gorges des sections d'espacement allongées. Les éléments de retenue peuvent être mis en place au tout dernier moment pendant la construction et la mise en place des 5 éléments d'espacement allongés par rapport à la structure de support située au-dessus, à l'élément d'espacement allongé et aux tôles de construction est moins délicat, car le mouvement relatif des éléments de retenue assure la souplesse requise. Il permet aux tôles de la toiture de s'ajuster d'elles- mêmes dans et sur l'élément de retenue. La souplesse des éléments de retenue a également pour conséquence de réduire le bruit, 10 lequel bruit résulte ou est d généralement au frottement entre les pièces métalliques glissant au contact les unes des autres dans le cas o la tôle et l'élément de retenue sont tous deux en métal. Les éléments de retenue peuvent être en aluminium ou en alliage d'aluminium. Selon un autre aspect de l'invention, il est proposé un ensemble 15 constitué au moins par une telle structure montée sur au moins une structure de support en formant de ce fait une partie d'une structure de toiture ou de façade d'un bâtiment. L'invention et nombre des avantages qui s'y attachent apparaîtront facilement plus clairement en référence à la description détaillée ciaprès, faite en considération des dessins annexés, sur lesquels: la Fig. 1 représente une vue schématique en perspective d'une sous-structure selon la technique antérieure; la Fig. 2 représente une vue schématique d'une sous-structure selon l'invention; la Fig. 3 représente une vue schématique en perspective de la 25 section d'espacement allongées utilisée dans la sous-structure selon l'invention en combinaison avec un élément de retenue; la Fig. 4 représente une vue schématique en perspective de l'élément de retenue utilisé dans la sous-structure selon l'invention; et la Fig. 5 représente une vue schématique en perspective de la 30 sous-structure selon l'invention. La Fig. 1 représente schématiquement une sous-structure selon la technique antérieure, connue d'après la demande de brevet européen EP- 0685 612Ai, comprenant une structure de support 1 formée par une structure de toiture en tôles trapézodales ou une structure analogue telle qu'une structure en bois, une 35 mince couche 8 arrêtant l'humidité et l'air, une couche relativement épaisse 2 en laine minérale à haute densité résistante au piétinement et utilisée à des fins d'isolation thermique, et deux sections d'espacement allongées 3, 4, supportant les charges, qui sont constituées par des profilés métalliques allongés en U avec une âme d'une largeur d'environ 60 mm. Les deux branches des profilés en U s'étendent 5 sensiblement perpendiculairement à l'âme jusque dans la couche d'isolation thermique 2 et immobilisent les profilés en U 3, 4 par rapport à la couche d'isolation. Les profilés en U 3, 4 sont fixés à la structure de support 1 à l'aide de longues vis à tête fraisée espacées les uns des autres sur l'axe central de l'âme du profilé en U. Pardessus l'âme des profilés en U peuvent être montés des éléments de retenue destinés 10 à coopérer avec des tôles en formant par exemple une structure de toiture à joint debout ou encore une toiture 9 à tôles trapézodales peut être assemblée avec les sections d'espacement. La Fig. 2 représente une vue schématique en coupe transversale de la sousstructure selon l'invention, qui a été installée sur une structure de support 1 15 constituée par une structure existante de toiture à tôles trapézodales. Par-dessus une section d'espacement 3 constituée par une tôle rigide (représentée plus en détail sur la Fig. 3) sont disposés des éléments de retenue 5 servant à tenir des tôles de construction 9. La tôle rigide 3 est placée par-dessus une couche d'isolation thermique sousjacente 2, ordinairement en matériau tel que de la laine minérale à 20 haute densité résistante au piétinement, qui est elle-même disposée pardessus une mince couche d'arrêt 8, la tôle rigide étant assemblée avec la structure de support à l'aide d'éléments d'assemblage tels que de longues vis. Par-dessus la première couche d'isolation sous-jacente 2 et entre les tôles de construction 9 et les éléments de retenue 5 montés sur la tôle rigide 3 est disposée une seconde couche 11 de matériau 25 d'isolation thermique d'une densité inférieure à celle de la première couche d'isolation 2, et assurant de ce fait une meilleure efficacité d'isolation thermique de toute la sous-structure. D'autres avantages ont été évoqués plus haut. La Fig. 3 représente une vue en perspective d'un élément d'espacement allongé 3 au contact d'un élément de retenue allongé 5. L'élément 30 d'espacement 3, dans une forme de réalisation préférée, est constitué par un profilé métallique extrudé tel qu'un profilé extrudé en alliage d'aluminium ou en magnésium. Selon une autre possibilité, l'élément d'espacement peut être en matière plastique ou en matière plastique armée. Parmi les matières plastiques qui conviennent, on peut citer, d'une manière nullement limitative, le Nylon ou une matière thermoplastique 35 telle que le PVC, le PA, le PE, le PUR, le PP, le PDFE ou des polymères de cellulose. On peut citer comme armature appropriée, d'une manière nullement limitative, un métal comme l'aluminium ou l'acier, une autre matière plastique, des fibres de verre, des fibres de céramique et autres pour assurer notamment une plus grande stabilité mécanique. En coupe transversale perpendiculaire à la direction 5 longitudinale, on observe une surface de base 6 et un creux en forme de canal destiné à recevoir l'élément de retenue 5. Le creux en forme de canal est constitué par des rebords verticaux 7 qui surplombent la surface de base du creux pour créer des fentes ou rainures latérales parallèles opposées qui reçoivent les parties latérales correspondantes du pied de l'élément de retenue allongé. Les rebords verticaux 10 pourraient également avoir une forme sensiblement en T, comme représenté par exemple sur la Fig. 3. La forme de l'élément d'espacement allongé assure une rigidité suffisante en flexion et en torsion ou peut être conçue pour y parvenir. L'élément d'espacement allongé 3 est assemblé avec la structure de support à l'aide d'éléments d'assemblage allongés tels que des vis. De préférence, les éléments d'assemblage sont 15 placés à travers des trous dans la surface de base disposée à l'extérieur du creux en forme de canal. Cela offre l'avantage qu'il n'est pas nécessaire d'utiliser des vis à tête fraisée, de telle sorte que la construction est moins coteuse et plus facile. La disposition des éléments d'assemblage à l'extérieur du creux en forme de canal permet une beaucoup plus grande souplesse pour la disposition des éléments de 20 retenue allongés, car il n'est généralement pas souhaitable de placer un élément de retenue juste au-dessus de la tête d'une vis. De préférence, les éléments d'assemblage sont dans des positions qui se chevauchent les unes des autres dans le sens longitudinal de l'élément d'espacement allongé. De la sorte, la résistance à la torsion de l'élément d'espacement est encore améliorée. L'élément de retenue allongé 5 peut 25 être pourvu d'un pied carré ou rectangulaire. Pendant la construction de la sousstructure selon l'invention, on fait glisser ce pied au début de l'élément d'espacement allongé 3 sous les rebords surplombant 7 et on fait venir l'élément de retenue 5 dans sa position voulue. Eventuellement, à l'emplacement voulu, il peut être assemblé avec l'élément d'espacement allongé 3, par exemple à l'aide d'éléments d'assemblage 30 tels que des vis ou des rivets. Dans une autre forme de réalisation, le pied de l'élément de retenue allongé 5 présente une forme dans laquelle les bords ont été arrondis ou possèdent des extrémités semi-circulaires ou ont un pourtour elliptique. Un tel élément de retenue 5 peut être inséré dans les rainures latérales des éléments d'espacement allongés dans leur position définitive ou à proximité de celle-ci. On 35 peut les faire tourner pour leur donner la direction ou l'orientation voulue. Cela permet une grande souplesse de positionnement et d'orientation de l'élément de retenue 5 par rapport à la direction longitudinale de l'élément d'espacement 3 réuni à une structure de support 1. Dans la position voulue, on peut l'assembler avec l'élément d'espacement allongé 3, par exemple à l'aide d'éléments d'assemblage tels que des vis ou des rivets. La Fig. 4 représente une vue schématique en perspective de l'élément de retenue allongé 5 utilisé dans une forme de réalisation de la sousstructure selon l'invention. L'élément de retenue 5 comporte une tête 12, un pied 10 et un voile ou une âme d'assemblage 13. L'élément de retenue peut être en métal, en 10 particulier en alliage d'aluminium extrudé, ou en matière plastique armée avec une partie centrale en matière différente, par exemple avec une partie centrale métallique connue d'après EP-A-1 236 840 (document intégré à titre de référence dans la présente description), ou entièrement en matière plastique. On peut citer, d'une manière nullement limitative, des matières plastiques telles que le Nylon ou une 15 matière thermoplastique telle que le PVC, le PA, le PE, le PUR, le PP, le PDFE ou les polymères de cellulose. Dans cette forme de réalisation particulière, le pied est pourvu de deux côtés opposés rectilignes parallèles à la direction longitudinale de la tête, et des extrémités semi-circulaires afin de permettre l'insertion dans le creux en forme de canal et la rotation jusque dans l'orientation voulue. La Fig. 5 représente une vue en perspective de la sous-structure selon l'invention représentée sur la Fig. 3 évoquée ci-dessus qui a été disposée sur une structure de support 1 constituée par une structure de toiture existante en tôles trapézodales, et qui pourrait également avoir une structure différente. Par-dessus la section d'espacement allongée 3 constituée par une tôle rigide (représentée plus en 25 détail sur les figures 3 et 3B) est disposé un élément de retenue rotatif 5 servant à tenir les tôles de construction 9 en facilitant la construction. La tôle rigide 3 est disposée par-dessus une couche d'isolation thermique sousjacente 2, ordinairement en matériau tel que de la laine minérale à haute densité résistante au piétinement, laquelle est à son tour disposée pardessus une mince couche d'arrêt 8. La section 30 d'espacement allongée 3 est assemblée avec la structure de support à l'aide d'éléments d'assemblage tels que des longues vis, de préférence disposées en se chevauchant. Par-dessus la première couche d'isolation sous-jacente 2 et entre les tôles de construction 9 et les éléments de retenue 5 montés sur la section d'espacement allongée 3 est disposée une seconde couche 1 1 de matériau d'isolation thermique 35 moins rigide, réalisée avec un matériau moins dense que celui de la première couche d'isolation 2, et en assurant ainsi une plus grande efficacité d'isolation thermique de l'ensemble de la sous-structure. D'autres avantages de la disposition rotative de l'élément de retenue 5 ont été exposés plus haut. REVENDICATIONS 1. Sous-structure à monter sur une structure de support (1), l'ensemble faisant partie d'une structure de toiture ou de façade d'un bâtiment, comprenant une couche d'isolation thermique (2) disposée sur la structure de support (1), et des sections d'espacement allongées (3, 4) sur la couche d'isolation thermique (2), les sections d'espacement allongées (3, 4) étant à assembler avec la structure de 10 support (1) à l'aide d'éléments d'assemblage espacés et servant à tenir des éléments de retenue (5) pour des tôles de construction (9), caractérisée en ce que les sections d'espacement allongées (3, 4) sont formées par un profilé qui, vu en coupe transversale perpendiculairement à sa direction longitudinale, présente un creux en forme de canal destiné à recevoir les éléments de retenue (5), le creux étant constitué 15 par des rebords verticaux (7) qui surplombent la surface de base du creux pour créer des rainures latérales parallèles opposées, et, par-dessus la couche d'isolation thermique (2) et entre les tôles de construction (9) et les éléments de retenue (5), étant disposée une autre couche (11) de matériau d'isolation thermique moins rigide que ladite première couche d'isolation thermique (2). 20 2. Sous-structure selon la revendication 1, caractérisée en ce que les sections d'espacement allongées sont constituées par des profilés extrudés. 3. Sous-structure selon la revendication 2, caractérisée en ce que 25 les sections d'espacement allongées sont en aluminium ou en alliage d'aluminium. 4. Sous-structure selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que les sections d'espacement allongées sont en matière plastique ou en matière plastique armée. 5. Sous-structure selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que les rebords verticaux des sections d'espacement allongées ont une forme en T. 6. Sous-structure selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que les sections d'espacement allongées ont été montées sur la structure de support à l'aide d'éléments d'assemblage, lesdits éléments d'assemblage étant disposés à travers des trous prévus à l'extérieur du creux en forme de canal des sections d'espacement allongées. 7. Sous-structure selon la revendication 6, caractérisée en ce que les éléments d'assemblage sont disposés à intervalles espacés sur au moins deux rangées sensiblement parallèles dans la direction longitudinale des sections 10 d'espacement allongées. 8. Sous-structure selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que les éléments de retenue sont montés de manière rotative dans les rainures des sections d'espacement allongées (3, 4). 15 9. Sous-structure selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisée en ce que les éléments de retenue sont en aluminium ou en alliage d'aluminium. 10. Sous-structure selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisée en ce que les éléments de retenue sont en matière plastique ou en matière plastique armée. 11. Sous-structure selon l'une quelconque des revendications 1 à 25 10, caractérisée en ce que l'élément de retenue comporte une portion de pied ayant des bords constitués par des extrémités arrondies ou semicirculaires ou par un pourtour elliptique. 12. Sous-structure selon la revendication 11, caractérisée en ce que 30 l'élément de retenue est pourvu d'une partie de tête, d'une portion de pied et d'un voile de liaison reliant la tête à la portion de pied, et dans laquelle la portion de pied est pourvu de deux côtés opposés rectilignes sensiblement parallèles à la direction longitudinale de la partie de tête et ayant des extrémités semi-circulaires. il 13. Sous-structure selon l'une quelconque des revendications 1 à 12, caractérisée en ce que l'épaisseur de l'autre couche (11) de matériau d'isolation thermique est plus grande que l'épaisseur de la couche d'isolation thermique (12). 14. Sous-structure selon l'une quelconque des revendications 1 à 13, caractérisée en ce que la couche d'isolation thermique (2) est en laine minérale à haute densité résistante au piétinement. 15. Bâtiment à toiture ou façade avec une sous-structure selon 10 l'une quelconque des revendications 1 à 14 montée sur une structure de support.