Brevet FR2921712A1 — publié le 20090403

Panneau résistant au feu et construction fixe ou mobile équipée d'au moins un tel panneau La présente invention concerne un panneau résistant au feu, c'est à dire un panneau dont la paroi non exposée à un feu ne dépasse pas au maximum 200°C après une heure d'exposition. Elle est notamment adaptée à la réalisation de panneaux résistant au feu pour la fabrication de constructions soumises à des conditions de températures extrêmes. On connaît des panneaux résistants au feu mis en oeuvre par exemple pour éviter la propagation d'un incendie d'une pièce à une autre ou d'un étage à un autre d'un bâtiment industriel. Ces panneaux sont utilisés dans de nombreux domaines techniques tels que la construction, l'aéronautique, la construction maritime, ... On peut ainsi citer la résolution A754(18) de l'Organisation Maritime Internationale (OMI) qui définit un classement de résistance au feu de parois selon la durée pendant laquelle la face non exposée de cette paroi reste en dessous de limites en température lors d'une exposition à un feu donné (180°C d'élévation de température maximale notamment). Les classements A15, A30 et A60 correspondent ainsi à une satisfaction des critères de température respectivement pendant 15, 30 et 60 minutes. La Figure 1 montre un tel panneau résistant au feu de l'art antérieur. Ce panneau comprend deux parements métalliques 1, 2 placés chacun de part et d'autre d'un matériau isolant 3 tel qu'une laine de roche ou une laine de verre. Ce panneau qui donne par ailleurs de bons résultats en terme de tenue en température, présente des propriétés mécaniques insuffisantes, notamment lorsque des forces de cisaillement 4 lui sont appliquées, et aussi, mais dans une moindre mesure, des forces de compression. On observe, en effet, une déformation structurale du panneau le long de l'axe 4 d'application des contraintes. En conséquence, le niveau de fiabilité requis n'est pas atteint, ce qui peut mettre en danger les installations équipées de ces panneaux mais aussi leurs occupants. L'objectif de la présente invention est donc de proposer un panneau résistant au feu simple dans sa conception et dans son mode opératoire, mince et léger, présentant une résistance mécanique accrue notamment aux forces de cisaillement et de compression qui lui sont appliquées tout en ayant une excellente tenue au feu. Un objet de la présente invention est un panneau résistant au feu qui puisse être soumis à des températures de l'ordre de 950°C pendant au moins une heure sans altération du parement non exposé au feu. A cet effet, l'invention concerne un panneau résistant au feu comprenant au moins deux parois rigides dont au moins une paroi destinée à être exposée au feu est résistante au feu, ces parois étant espacées l'une de l'autre pour définir un volume interne rempli d'un matériau ignifuge. Selon l'invention, ce panneau comporte au moins un élément raidisseur isolant placé dans ce volume interne et reliant lesdites parois pour renforcer la tenue mécanique du panneau tout en minimisant la transmission de chaleur entre ces deux parois. La première paroi destinée à être exposée au feu est, de préférence, réalisée dans un matériau apte à résister à des températures d'au moins 950°C. Cette paroi est apte de plus à résister à des élévations de la température importante tout en étant étanche aux gaz chauds. Cette première paroi peut être réalisée dans un matériau métallique choisi dans le groupe comprenant l'acier brut, l'acier galvanisé, l'acier électro zingué, l'acier inoxydable et le titane. On entend par � reliant lesdites parois � que l'élément raidisseur est fixé à ces parois par soudage, fusion, brasage, vissage, rivetage ou collage à l'aide d'un adhésif susceptible de résister à des températures supérieures à 900°C tel qu'une pâte de scellement pour coller la paroi destinée à être exposée au feu, ou encore une combinaison de ces procédés d'assemblage. Dans ce dernier cas, on pourra à titre d'exemple avoir un soudage d'un bord latéral de l'élément raidisseur sur la première paroi destinée à être exposée au feu, tandis que l'autre bord latéral de cet élément raidisseur sera riveté ou collé sur la deuxième paroi non exposée au feu, un adhésif apte à résister à des températures supérieures à 200°C étant alors utilisé. On entend par "élément raidisseur isolant" que cet élément raidisseur est réalisé dans un matériau ayant une faible conductivité thermique de manière à minimiser les transferts directs de chaleur par conduction de la paroi destinée à être exposée au feu vers la paroi non exposée au feu. Rappelons que la conductivité thermique À [W/(m . K)] d'un matériau définie sa capacité de conduire l'énergie quand il y a un déséquilibre sous l'effet d'un gradient de température. Ces éléments raidisseurs présentent donc une conductivité thermique inférieure à 40 W/m/K à 20°C et encore mieux, inférieure à 16 W/m/K à 20°C. A titre purement illustratif, chaque élément raidisseur peut être réalisé dans un matériau choisi dans le groupe comprenant un alliage d'acier inoxydable, un alliage de titane, un alliage de nickel. Dans ce cas, on pourra par exemple citer comme alliage de nickel, le Hastelloy X � de conductivité thermique 9,8 W/m/K à 20°C, comme alliage de titane, le TA6V de conductivité thermique 7 W/m/K à 20°C et comme alliage d'acier inoxydable, le A304L ayant une conductivité thermique de 15 W/m/K à 20°C. Cette faible conductivité thermique de l'élément raidisseur revêt une importance primordiale dans l'obtention d'un panneau mince et léger. Le panneau de l'invention présente avantageusement une épaisseur totale inférieure à 90 mm, pouvant même atteindre moins de 70 mm tout en maintenant un classement de type A60 par exemple. Ces éléments raidisseurs peuvent présenter par ailleurs une section dont la forme est choisie dans le groupe comprenant une forme en C, une forme en Z et une forme en I. Avantageusement, chaque élément raidisseur comporte deux bords rabattus pour sa fixation aux parois. Dans différents modes de réalisation particuliers de ce panneau résistant au feu, chacun ayant ses avantages particuliers et susceptibles de nombreuses combinaisons techniques possibles: - les éléments raidisseurs sont espacés les uns des autres régulièrement ou non dans la direction transversale du panneau, - au moins certains des éléments raidisseurs sont percés de trous régulièrement espacés ou non de manière à diminuer le transfert thermique par conduction de ces éléments raidisseurs, - ces trous sont identiques ou non, - ces trous étant identiques et non-circulaires, ils sont alignés suivant au moins la direction de leur allongement pour assurer un transfert des efforts dans la direction de la plus grande longueur des trous allongés, A cet effet, on peut jouer non seulement sur la forme et le rapport entre longueur et largeur de tels trous allongés, mais également sur l'alignement de ces trous. La matière restante entre deux orifices permet à l'élément raidisseur de supporter le transfert des efforts mécaniques. - les trous sont choisis dans le groupe comprenant les trous circulaires, les trous rectangulaires, les trous hexagonaux, les trous oblongs tels que les trous trapézoïdaux ou triangulaires, notamment à extrémités arrondies ou en pointes, et des combinaisons de ces éléments. - le matériau ignifuge est un matériau apte à résister à des températures supérieures à 500°C, - le matériau ignifuge forme une âme non structurée. On entend par � âme non structurée � que le matériau ignifuge n'est pas apte à reprendre les efforts de cisaillement, soit parce que son module de cisaillement, s'il est défini, est typiquement inférieur à 40 000 N/m2 (40 kPa), soit parce qu'il forme un amas de particules, compacté ou non, (fibres minérales en vrac, fibres céramiques, ...) et que par nature, il ne peut pas reprendre les efforts en cisaillement. Avantageusement, ce matériau ignifuge est choisi dans le groupe comprenant des fibres minérales telles que de la laine minérale, des fibres céramiques, des fibres de verre et un mélange de ces éléments. La laine minérale est par exemple de la laine de roche, compactée ou non, de densité de 50 à 200 kg/m3. Les fibres céramiques peuvent être compactées ou non et avoir une densité comprise entre 50 et 300 kg/m3. L'invention concerne également une construction équipée d'au moins un panneau résistant au feu tel que décrit précédemment. Cette construction peut être fixe ou mobile. Le panneau est alors utilisé, par exemple, en tant que cloison résistant au feu, plafond ou plancher. Il peut ainsi servir à revêtir l'intérieur d'un tunnel, d'une cheminée industrielle ou d'une zone refuge fixe ou transportable. Dans ce dernier cas, cette zone refuge peut être transportée par exemple sur un châssis de véhicule. L'invention concerne enfin un véhicule équipé d'au moins un panneau résistant au feu tel que décrit précédemment. L'invention sera décrite plus en détail en référence aux dessins annexés dans lesquels: -la figure 1 montre un exemple de panneau coupe-feu de l'art antérieur; -la figure 2 est une vue partielle et en perspective d'un panneau résistant au feu selon un mode de réalisation préféré du procédé de l'invention; -la figure 3 montre une vue partielle en coupe transversale du panneau de la Figure 2; - la figure 4 représente schématiquement en perspective l'élément raidisseur intégré dans l'épaisseur du panneau de la Figure 2; -la figure 5 est une vue en perspective d'un élément raidisseur selon un deuxième mode de réalisation de l'invention; - la figure 6 est une vue en perspective d'un élément raidisseur selon un troisième mode de réalisation de l'invention; Les Figures 2 et 3 montrent un panneau résistant au feu selon un mode de réalisation préféré de l'invention. Ce panneau comporte une première paroi 10 destinée à être exposée au feu et, par conséquent, à former la face externe du panneau. Cette première paroi 10 est ici en acier brut. Le panneau comporte également une deuxième paroi 11 destinée à ne pas être exposée au feu et à former la face intérieure du panneau. Cette paroi 11 présente typiquement une température maximale inférieure à 200°C lorsque la première paroi 10 est exposée au feu ou à des températures extrêmes. Cette deuxième paroi 11 est ici en acier électro zingué. De manière plus générale, cette deuxième paroi 11 est un parement métallique qui peut être choisi dans le groupe comprenant l'acier brut, l'acier galvanisé, l'acier électro zingué, l'aluminium, ou tout autre métal résistant jusqu'à des températures de l'ordre de 200°C. Ces parois 10, 11 sont espacées l'une de l'autre pour définir un volume interne qui est rempli d'un matériau ignifuge 12. Ce matériau ignifuge 12 est résistant à des températures supérieures à 500°C sur de courtes durées. Il s'agit dans ce mode de réalisation de laine de roche de densité 200 kg/m3. Le panneau comporte également des éléments raidisseurs isolants 13 intégrés dans son épaisseur, ces éléments reliant les première et deuxième parois 10, 11 pour renforcer la tenue mécanique du panneau aux contraintes mécaniques externes s'appliquant sur celui-ci, telles que des forces de cisaillement. Ces éléments raidisseurs 13 sont réalisés dans un matériau limitant les transferts thermiques directs de la première paroi 10 vers la deuxième paroi 11. Ces éléments raidisseurs 13 qui sont ici en alliage d'acier inoxydable sont soudés aux première et deuxièmes parois 10, 11 en étant espacés les uns des autres régulièrement dans la direction transversale du panneau. L'espacement, ou pas, d entre deux éléments raidisseurs 13 consécutifs est ici de 250 mm. De manière plus générale, ce pas d présente une valeur minimale de sorte que le volume interne soit principalement occupé par le matériau ignifuge 12 pour former une barrière thermique efficace entre la première paroi 10 exposée au feu et la deuxième paroi 11 qui doit être à une température maximale inférieure à 200°C. Le pas d présente également une valeur maximale permettant de s'assurer d'une reprise des efforts en cisaillement et en compression par les éléments raidisseurs 13. Bien entendu, ces valeurs minimales et maximales dépendent des matériaux mis en oeuvre dans la fabrication du panneau considéré. La Figure 4 montre une vue en perspective d'un élément raidisseur 13 mis en oeuvre dans le panneau de la Figure 2. Cet élément raidisseur 13 qui a un profil en forme de C, est percé de trous 14 pour diminuer les transferts thermiques par conduction et éviter que cet élément ne joue le rôle de pont thermique entre les deux parois 10, 11. Ces trous 14 sont identiques et régulièrement espacés. Ils présentent une forme générale de triangle à extrémités arrondies 15. Les éléments raidisseurs 13 sont avantageusement noyés dans le matériau ignifuge 12 qui peut passer également au travers des trous 14 à extrémités arrondies 15. La figure 5 est une vue partielle et en perspective d'un élément raidisseur 16 selon un deuxième mode de réalisation de l'invention. Cet élément raidisseur 16 qui présente un profil sensiblement en forme de Z, est percé de trous 17 identiques les uns aux autres. Ces trous 17 à extrémités arrondies 18 sont alignés suivant la direction de leur allongement et présentent une forme trapézoïdale. La figure 6 est une vue partielle et en perspective d'un élément raidisseur 19 selon un troisième mode de réalisation de l'invention. Cet élément raidisseur 19 qui présente un profil en forme de C, est percé de trous 20 identiques et circulaires. L'invention ne saurait être limitée à la description qui précède. Il doit être compris par les spécialistes de la technique que différentes modifications peuvent être faites afin d'adapter une situation ou un matériau particulier aux enseignement de l'invention sans s'écarter de la portée essentielle de celle-ci. Ainsi, en fonction du niveau de performance visée en terme de résistance au feu pour le panneau (comme par exemple, suivant la classification A15, A30 ou A60 souhaitée), les matériaux mis en oeuvre pour la fabrication de ce panneau peuvent être différents et présenter notamment des propriétés de tenue en température moins importantes. REVENDICATIONS 1. Panneau résistant au feu comprenant au moins deux parois (10, 11) rigides dont au moins une paroi destinée à être exposée au feu est résistante au feu, lesdites parois (10, 11) étant espacées l'une de l'autre pour définir un volume interne rempli d'un matériau ignifuge (12), caractérisé en ce qu'il comporte au moins un élément raidisseur isolant (13, 16, 19) placé dans ledit volume interne et reliant lesdites parois (10, 11) pour renforcer la tenue mécanique dudit panneau tout en minimisant la transmission de chaleur entre lesdites deux parois (10, 11). 2. Panneau selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits éléments raidisseurs (13, 16, 19) sont espacés les uns des autres régulièrement ou non dans la direction transversale dudit panneau. 3. Panneau selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'au moins certains desdits éléments raidisseurs (13, 16, 19) sont percés de trous (14, 17, 20) régulièrement espacés ou non de manière à diminuer le transfert thermique par conduction desdits éléments raidisseurs (13, 16, 19). 4. Panneau selon la revendication 3, caractérisé en ce que lesdits trous (14, 17, 20) sont identiques. 5. Panneau selon la revendication 4, caractérisé en ce que lesdits trous (14, 17) étant identiques et non-circulaires, lesdits trous (14, 17) sont alignés suivant au moins la direction de leur allongement pour assurer un transfert des efforts dans la direction de la plus grande longueur des trous allongés. 6. Panneau selon l'une quelconque des revendications 3 à 5, caractérisé en ce que lesdits trous (14, 17, 20) sont choisis dans le groupe comprenant les trous circulaires, les trous rectangulaires, les trous hexagonaux, les trous oblongs, notamment à extrémités arrondies (15, 18) ou en pointe. 7. Panneau selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que lesdits éléments raidisseurs (13, 16, 19) présentent une conductivité thermique inférieure à 16 W/m/K à 20°C. 8. Panneau selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que ledit matériau ignifuge (12) est un matériau apte à résister à des températures supérieures à 500°C. 9. Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que ledit matériau ignifuge (12) forme une âme non structurée. 10. Panneau selon les revendications 8 et 9, caractérisé en ce que ledit matériau ignifuge (12) est choisi dans le groupe comprenant les fibres minérales et les fibres céramiques. 11. Véhicule équipé d'au moins un panneau résistant au feu selon l'une quelconque des revendications 1 à 10. 12. Construction équipée d'au moins un panneau résistant au feu selon l'une quelconque des revendications 1 à 10.