CA2983565A1 - Element de construction et dispositif de renforcement associe - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un élément de construction pour un bâtiment comprenant une ossature avec au moins une poutre en bois (3) et au moins une plaque de parement (4) fixée sur la poutre (3) de l'ossature. Cet élément de construction (1) comprend un composant d'isolation (7) en laine minérale apposé sur la poutre de manière à recouvrir ladite poutre (3) d'une part sur une face frontale (9) et d'autre part sur au moins une partie des faces latérales (11), le composant d'isolation apposé sur la face frontale (9) étant interposé entre la plaque de parement (4) et la poutre (3).
Description
Élément de construction et dispositif de renforcement associé
Domaine technique de l'invention La présente invention concerne un élément de construction destiné
notamment à la construction d'un bâtiment, comme une maison, un immeuble etc ainsi qu'un dispositif de renforcement associé.
Arrière-plan technologique La construction avec des éléments en bois est de nos jours de plus en plus plébiscitée par les usagers soucieux de limiter leur impact sur l'environnement.
De façon générale, un tel élément de construction comprend une ossature en bois avec plusieurs poutres ou montants assemblés formant la structure portante de l'élément et une ou plusieurs plaques de parement, par exemple en plâtre ou bois aggloméré, fixées sur l'ossature. Une couche isolante, par exemple de la laine minérale, est disposée entre les poutres de l'ossature pour conférer une isolation thermo-acoustique à l'élément de construction.
D'un point de vue portance, confort énergétique et insonorisation, ces éléments de construction donnent pleinement satisfaction, aussi bien pour leur utilisation dans la construction de murs ou de cloisons que de planchers ou de plafonds.
Cependant, la résistance au feu de tels éléments de construction reste une préoccupation permanente.
En effet, lors d'une exposition au feu, les performances de tenue mécanique, notamment la portance de l'ossature en bois se réduisent du fait notamment de la carbonisation des fibres de bois ce qui peut conduire à un effondrement de la structure, ceci, même si la plaque de plâtre et la laine minérale de l'élément de construction permet de protéger quelque peu l'ossature et de retarder cette échéance.
Domaine technique de l'invention La présente invention concerne un élément de construction destiné
notamment à la construction d'un bâtiment, comme une maison, un immeuble etc ainsi qu'un dispositif de renforcement associé.
Arrière-plan technologique La construction avec des éléments en bois est de nos jours de plus en plus plébiscitée par les usagers soucieux de limiter leur impact sur l'environnement.
De façon générale, un tel élément de construction comprend une ossature en bois avec plusieurs poutres ou montants assemblés formant la structure portante de l'élément et une ou plusieurs plaques de parement, par exemple en plâtre ou bois aggloméré, fixées sur l'ossature. Une couche isolante, par exemple de la laine minérale, est disposée entre les poutres de l'ossature pour conférer une isolation thermo-acoustique à l'élément de construction.
D'un point de vue portance, confort énergétique et insonorisation, ces éléments de construction donnent pleinement satisfaction, aussi bien pour leur utilisation dans la construction de murs ou de cloisons que de planchers ou de plafonds.
Cependant, la résistance au feu de tels éléments de construction reste une préoccupation permanente.
En effet, lors d'une exposition au feu, les performances de tenue mécanique, notamment la portance de l'ossature en bois se réduisent du fait notamment de la carbonisation des fibres de bois ce qui peut conduire à un effondrement de la structure, ceci, même si la plaque de plâtre et la laine minérale de l'élément de construction permet de protéger quelque peu l'ossature et de retarder cette échéance.
-2-La Demanderesse a mené des expériences pour évaluer la résistance au feu de tels éléments de construction. Ainsi, un élément de construction formé de poutres en bois de section 45mmX145mm de la classe 030 et d'une plaque de plâtre résistante au feu du type F d'une épaisseur de 20mm présentait une durée de résistance d'environ 78m in.
Augmenter cette durée est primordiale pour par exemple allonger la durée d'évacuation des occupants du bâtiment en cas de feu. Ceci devient encore plus important dans le cadre d'un bâtiment à plusieurs étages réalisé
avec de tels éléments de construction.
En outre, les éléments de construction sont soumis à des normes de résistance au feu. En particulier la norme EN1363/1364 définit un classement R.E.I. suivi d'un chiffre. En résumé, ce classement R.E.I. suivi d'un chiffre exprime en minutes le temps pendant lequel un élément de construction satisfait simultanément aux critères suivants :
= Résistance mécanique : temps pendant lequel l'élément conserve sa fonction portante (pour les éléments à fonction portante).
= Etanchéité aux flammes : temps pendant lequel il n'y a pas de flammes ou de fumées qui passent du côté de la paroi non exposée (pour les éléments à fonction de séparation).
= Isolation thermique : temps pendant lequel la température n'augmente pas au-dessus d'un certain seuil thermique du côté non exposé.
L'augmentation de la résistance au feu permet de plus un meilleur classement au niveau des normes et ouvre donc à l'élément de construction un champ d'application plus large dans la construction de bâtiments.
Objectifs de l'invention La présente invention vise à proposer un élément de construction ayant une résistance au feu améliorée.
Augmenter cette durée est primordiale pour par exemple allonger la durée d'évacuation des occupants du bâtiment en cas de feu. Ceci devient encore plus important dans le cadre d'un bâtiment à plusieurs étages réalisé
avec de tels éléments de construction.
En outre, les éléments de construction sont soumis à des normes de résistance au feu. En particulier la norme EN1363/1364 définit un classement R.E.I. suivi d'un chiffre. En résumé, ce classement R.E.I. suivi d'un chiffre exprime en minutes le temps pendant lequel un élément de construction satisfait simultanément aux critères suivants :
= Résistance mécanique : temps pendant lequel l'élément conserve sa fonction portante (pour les éléments à fonction portante).
= Etanchéité aux flammes : temps pendant lequel il n'y a pas de flammes ou de fumées qui passent du côté de la paroi non exposée (pour les éléments à fonction de séparation).
= Isolation thermique : temps pendant lequel la température n'augmente pas au-dessus d'un certain seuil thermique du côté non exposé.
L'augmentation de la résistance au feu permet de plus un meilleur classement au niveau des normes et ouvre donc à l'élément de construction un champ d'application plus large dans la construction de bâtiments.
Objectifs de l'invention La présente invention vise à proposer un élément de construction ayant une résistance au feu améliorée.
-3-Selon un autre objectif indépendant, l'invention vise à proposer un dispositif de renforcement d'un tel élément de construction.
Exposé de l'invention Ainsi, l'invention a pour objet un élément de construction pour un bâtiment comprenant une ossature avec au moins une poutre en bois et au moins une plaque de parement fixée sur la poutre de l'ossature, caractérisé en ce qu'il comprend un composant d'isolation en laine minérale apposé sur la poutre de manière à recouvrir ladite poutre d'une part sur une face frontale et d'autre part sur au moins une partie des faces latérales, le composant d'isolation apposé
sur la face frontale étant interposé entre la plaque de parement et la poutre.
L'élément de construction peut comporter en outre une ou plusieurs des caractéristiques suivantes prises seules ou en combinaison :
Selon un aspect, le composant d'isolation en laine minérale recouvre les faces latérales en totalité.
Selon un autre aspect, le composant d'isolation en laine minérale est en outre apposé sur la face arrière de la poutre opposée à la face frontale de manière à
englober ladite poutre complètement.
Sur chaque face sur laquelle le composant d'isolation est apposé, l'orientation des fibres peut comprendre une composante parallèle à cette face, notamment la direction dominante de l'orientation des fibres minérales du composant d'isolation en laine minérale est parallèle à cette face.
L'épaisseur du composant d'isolation est par exemple supérieure ou égale à
15mm et notamment comprise en 15mm et 50mm, plus particulièrement de 25mm.
Exposé de l'invention Ainsi, l'invention a pour objet un élément de construction pour un bâtiment comprenant une ossature avec au moins une poutre en bois et au moins une plaque de parement fixée sur la poutre de l'ossature, caractérisé en ce qu'il comprend un composant d'isolation en laine minérale apposé sur la poutre de manière à recouvrir ladite poutre d'une part sur une face frontale et d'autre part sur au moins une partie des faces latérales, le composant d'isolation apposé
sur la face frontale étant interposé entre la plaque de parement et la poutre.
L'élément de construction peut comporter en outre une ou plusieurs des caractéristiques suivantes prises seules ou en combinaison :
Selon un aspect, le composant d'isolation en laine minérale recouvre les faces latérales en totalité.
Selon un autre aspect, le composant d'isolation en laine minérale est en outre apposé sur la face arrière de la poutre opposée à la face frontale de manière à
englober ladite poutre complètement.
Sur chaque face sur laquelle le composant d'isolation est apposé, l'orientation des fibres peut comprendre une composante parallèle à cette face, notamment la direction dominante de l'orientation des fibres minérales du composant d'isolation en laine minérale est parallèle à cette face.
L'épaisseur du composant d'isolation est par exemple supérieure ou égale à
15mm et notamment comprise en 15mm et 50mm, plus particulièrement de 25mm.
-4-La densité du composant d'isolation en laine minérale est par exemple supérieure ou égale à 30kg/m3, notamment comprise entre 80kg/m3 et 100kg/m3 et plus particulièrement comprise entre à 85kg/m3 et 91kg/m3.
On peut prévoir que la laine minérale du composant d'isolation est réalisée avec des fibres de laine minérale résistante à haute température.
Le composant d'isolation peut être apposé sur la poutre de bois par collage et/
ou une fixation mécanique.
L'élément de construction peut en outre comprendre un dispositif de renforcement ayant au moins une partie de section transversale une forme générale en U , le fond du U étant disposé en regard de la face frontale et les branches du U en regard des faces latérales, chaque branche latérale étant fixée au niveau d'une zone d'extrémité dans la face latérale de la poutre, le composant d'isolation étant interposé soit entre le dispositif de renforcement d'un part et la poutre d'autre part, soit entre le fond du U et la plaque de parement.
Selon un aspect, la longueur de chaque branche du dispositif de renforcement est supérieure à la moitié de l'épaisseur de la poutre.
Le dispositif de renforcement peut comprendre des ouvertures de dégazage.
L'invention concerne également un dispositif de renforcement pour un élément de construction tel que défini ci-dessus, caractérisé en ce qu'il comprend d'une part une face frontale destinée à être fixée en regard de la face frontale d'une poutre et d'autre part au moins deux branches latérales destinées à être fixées sur les côtés latérales d'une poutre en bois.
On peut prévoir que la laine minérale du composant d'isolation est réalisée avec des fibres de laine minérale résistante à haute température.
Le composant d'isolation peut être apposé sur la poutre de bois par collage et/
ou une fixation mécanique.
L'élément de construction peut en outre comprendre un dispositif de renforcement ayant au moins une partie de section transversale une forme générale en U , le fond du U étant disposé en regard de la face frontale et les branches du U en regard des faces latérales, chaque branche latérale étant fixée au niveau d'une zone d'extrémité dans la face latérale de la poutre, le composant d'isolation étant interposé soit entre le dispositif de renforcement d'un part et la poutre d'autre part, soit entre le fond du U et la plaque de parement.
Selon un aspect, la longueur de chaque branche du dispositif de renforcement est supérieure à la moitié de l'épaisseur de la poutre.
Le dispositif de renforcement peut comprendre des ouvertures de dégazage.
L'invention concerne également un dispositif de renforcement pour un élément de construction tel que défini ci-dessus, caractérisé en ce qu'il comprend d'une part une face frontale destinée à être fixée en regard de la face frontale d'une poutre et d'autre part au moins deux branches latérales destinées à être fixées sur les côtés latérales d'une poutre en bois.
-5-Selon un aspect, la longueur de chaque branche du dispositif de renforcement est supérieure à 40mm, notamment comprise entre 50mm et 70mm, en particulier 60mm.
Selon un autre aspect, le dispositif de renforcement comprend des ouvertures de dégazage.
L'invention concerne de plus un ensemble de dispositifs de renforcement caractérisé en ce qu'il comprend au moins une paire de dispositifs de renforcement tels que définis ci-dessus dont les branches latérales respectives possèdent des formes complémentaires de découpe.
L'invention concerne enfin un kit de protection pour la réalisation d'un élément de construction tel que défini ci-dessus, caractérisé en ce qu'il comprend au moins un panneau en laine minérale et des moyens de renforcement du panneau sur les faces frontale et latérales d'une poutre en bois, notamment un dispositif tel que défini ci-dessus.
Selon un aspect, le kit comprend un panneau formé de trois segments notamment chanfreinés, continus ou jointifs reliés par leur faces externes, le panneau étant repliable par des charnières pliables de façon à entourer la poutre en bois.
L'invention sera mieux comprise et d'autres détails, caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description suivante faite à titre d'exemple non limitatif en référence aux dessins annexés dans lesquels :
- la figure 1 est une vue schématique en perspective d'un élément de construction selon un mode de réalisation, - la figure 2 est une vue en coupe transversale d'un détail d'un élément de construction selon un premier mode de réalisation,
Selon un autre aspect, le dispositif de renforcement comprend des ouvertures de dégazage.
L'invention concerne de plus un ensemble de dispositifs de renforcement caractérisé en ce qu'il comprend au moins une paire de dispositifs de renforcement tels que définis ci-dessus dont les branches latérales respectives possèdent des formes complémentaires de découpe.
L'invention concerne enfin un kit de protection pour la réalisation d'un élément de construction tel que défini ci-dessus, caractérisé en ce qu'il comprend au moins un panneau en laine minérale et des moyens de renforcement du panneau sur les faces frontale et latérales d'une poutre en bois, notamment un dispositif tel que défini ci-dessus.
Selon un aspect, le kit comprend un panneau formé de trois segments notamment chanfreinés, continus ou jointifs reliés par leur faces externes, le panneau étant repliable par des charnières pliables de façon à entourer la poutre en bois.
L'invention sera mieux comprise et d'autres détails, caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description suivante faite à titre d'exemple non limitatif en référence aux dessins annexés dans lesquels :
- la figure 1 est une vue schématique en perspective d'un élément de construction selon un mode de réalisation, - la figure 2 est une vue en coupe transversale d'un détail d'un élément de construction selon un premier mode de réalisation,
-6-- la figure 3 est une vue schématique en perspective d'un dispositif de renforcement selon un premier mode de réalisation, - la figure 4 est une vue schématique en perspective d'un dispositif de renforcement selon un second mode de réalisation - la figure 5 est une vue schématique de dessus d'une bande de tôle avec des lignes de découpe et de pliage pour la fabrication d'un dispositif de renforcement, - la figure 6 montre une vue en coupe transversale d'un détail d'un élément de construction selon un second mode de réalisation, - la figure 7 montre une vue en perspective d'une poutre en bois équipé de deux dispositifs de renforcement de forme complémentaire, - la figure 8 est une vue en coupe transversale d'un exemple de réalisation d'un composant d'isolation pour un élément de construction selon l'invention, et - la figure 9 est une vue en coupe transversale de l'exemple de réalisation d'un composant d'isolation selon la figure 8 à l'état déplié.
Sur toutes les figures, les éléments identiques portent les mêmes numéros de référence.
On va maintenant décrire un exemple d'un mode de réalisation en référence aux figures.
Les réalisations suivantes sont des exemples. Bien que la description se réfère à un ou plusieurs modes de réalisation, ceci ne signifie pas nécessairement que chaque référence concerne le même mode de réalisation, ou que les caractéristiques s'appliquent seulement à un seul mode de réalisation. De simples caractéristiques de différents modes de réalisation peuvent également être combinées pour fournir d'autres réalisations.
Sur toutes les figures, les éléments identiques portent les mêmes numéros de référence.
On va maintenant décrire un exemple d'un mode de réalisation en référence aux figures.
Les réalisations suivantes sont des exemples. Bien que la description se réfère à un ou plusieurs modes de réalisation, ceci ne signifie pas nécessairement que chaque référence concerne le même mode de réalisation, ou que les caractéristiques s'appliquent seulement à un seul mode de réalisation. De simples caractéristiques de différents modes de réalisation peuvent également être combinées pour fournir d'autres réalisations.
-7-Sur la figure 1 est représenté de façon schématique un élément de construction 1 pour un bâtiment. A titre d'exemple et de façon non-exhaustive, il peut s'agir d'un élément formant mûr, cloison, plancher ou plafond.
Il peut s'agir d'un élément préfabriqué, c'est-à-dire assemblé par exemple en usine pour être livré sur un chantier de construction, ou être assemblé sur chantier.
L'élément de construction 1 peut aussi intégrer ou incorporer d'autres éléments comme par exemple des fenêtres ou des portes sans sortir du cadre de la présente invention.
L'élément de construction 1 comprend en particulier une ossature avec au moins une, dans le présent cas trois poutres en bois 3 qui sont par exemple espacés régulièrement les unes des autres. Il s'agit de trois poutres 3 porteuses. Ces poutres 3 sont porteuses pour l'élément de construction 1 lui-même, mais peuvent de plus être porteuses dans un sens plus large pour le bâtiment pour lequel il est utilisé. La ou les poutres peuvent être de section transversale carrée ou rectangulaire.
Bien entendu, cette ossature peut aussi comprendre de plus des traverses en bois pour rigidifier la construction.
Au moins une plaque de parement 4 est fixée sur les poutres 3 de l'ossature bois. Dans cette réalisation, une plaque unique 4 recouvre les trois poutres. En variante, plusieurs plaques ne recouvrant que deux poutres successives, peuvent être juxtaposées latéralement.
De plus, une couche isolante thermiquement 5, par exemple en laine minérale comme la laine de verre ou de roche, est disposée entre les poutres 3.
La couche isolante 5 est par exemple une laine minérale commercialisée par la Demanderesse sous la marque ULTIMATETm . Il s'agit d'une laine minérale fabriquée selon une composition et un procédé spécifique lui conférant une bonne tenue au feu approchant les 700 C. Ce produit, disponible dans des gammes de densité relativement basse à performances thermique donnée, est un avantage pour réaliser un élément de construction léger. Par exemple on
Il peut s'agir d'un élément préfabriqué, c'est-à-dire assemblé par exemple en usine pour être livré sur un chantier de construction, ou être assemblé sur chantier.
L'élément de construction 1 peut aussi intégrer ou incorporer d'autres éléments comme par exemple des fenêtres ou des portes sans sortir du cadre de la présente invention.
L'élément de construction 1 comprend en particulier une ossature avec au moins une, dans le présent cas trois poutres en bois 3 qui sont par exemple espacés régulièrement les unes des autres. Il s'agit de trois poutres 3 porteuses. Ces poutres 3 sont porteuses pour l'élément de construction 1 lui-même, mais peuvent de plus être porteuses dans un sens plus large pour le bâtiment pour lequel il est utilisé. La ou les poutres peuvent être de section transversale carrée ou rectangulaire.
Bien entendu, cette ossature peut aussi comprendre de plus des traverses en bois pour rigidifier la construction.
Au moins une plaque de parement 4 est fixée sur les poutres 3 de l'ossature bois. Dans cette réalisation, une plaque unique 4 recouvre les trois poutres. En variante, plusieurs plaques ne recouvrant que deux poutres successives, peuvent être juxtaposées latéralement.
De plus, une couche isolante thermiquement 5, par exemple en laine minérale comme la laine de verre ou de roche, est disposée entre les poutres 3.
La couche isolante 5 est par exemple une laine minérale commercialisée par la Demanderesse sous la marque ULTIMATETm . Il s'agit d'une laine minérale fabriquée selon une composition et un procédé spécifique lui conférant une bonne tenue au feu approchant les 700 C. Ce produit, disponible dans des gammes de densité relativement basse à performances thermique donnée, est un avantage pour réaliser un élément de construction léger. Par exemple on
-8-utilise ici une densité de 20kg/m3. Une laine de roche ou de verre est également envisageable.
Sur la figure 2 est montré selon une vue en section transversale selon la ligne de coupe II-II un détail de l'élément de construction 1 de la figure 1 sans la couche isolante 5.
Comme on le voit sur cette figure 2, l'élément de construction 1 comprend un composant d'isolation 7 en laine minérale supplémentaire et différent de la couche isolante 5. Ce composant d'isolation 7 est apposé sur la poutre de bois 3 et est interposé entre la plaque de parement 4 et une face frontale 9 de la poutre 3 qui est en vis-à-vis de la plaque de parement 4. Le composant d'isolation 7 est fixé contre la poutre 3 et se prolonge sur des faces latérales 11 de la poutre 3, de façon à recouvrir celles-ci partiellement ou totalement, typiquement sur au moins 50%, dans le présent cas en totalité. Il est en contact plan contre la ou les faces de la poutre.
Le composant d'isolation 7 en laine minérale est formé au moins en partie de fibres en proportion comprise entre 80% et 99% en poids.
De plus, l'orientation spatiale des fibres comprend une composante parallèle à la face 9 ou 11 contre laquelle le composant d'isolation 7 est fixé.
Préférentiellement, la direction dominante d'orientation des fibres minérales du composant d'isolation 7 est parallèle à la face 9 ou 11 contre laquelle le composant d'isolation 7 est fixé. Ceci empêche efficacement que les flammes puissent lécher directement le bois de la poutre 3 lors d'une exposition directe au feu de l'élément de construction 1.
Le composant isolant peut ainsi avoir une structure de feutre de laine minérale dans laquelle les fibres sont réparties substantiellement sous forme de strates sensiblement parallèles aux surfaces principales du composant. Il peut aussi avoir une structure de feutre densifié par nappage pendulaire ou par crêpage, ces deux techniques connues en soi dans le domaine de la laine minérale ont pour effet de réorienter partiellement les fibres de laine minérale avec une composante verticale dans la direction de l'épaisseur du composant.
Une telle réorganisation partielle préserve une orientation horizontale suffisante
Sur la figure 2 est montré selon une vue en section transversale selon la ligne de coupe II-II un détail de l'élément de construction 1 de la figure 1 sans la couche isolante 5.
Comme on le voit sur cette figure 2, l'élément de construction 1 comprend un composant d'isolation 7 en laine minérale supplémentaire et différent de la couche isolante 5. Ce composant d'isolation 7 est apposé sur la poutre de bois 3 et est interposé entre la plaque de parement 4 et une face frontale 9 de la poutre 3 qui est en vis-à-vis de la plaque de parement 4. Le composant d'isolation 7 est fixé contre la poutre 3 et se prolonge sur des faces latérales 11 de la poutre 3, de façon à recouvrir celles-ci partiellement ou totalement, typiquement sur au moins 50%, dans le présent cas en totalité. Il est en contact plan contre la ou les faces de la poutre.
Le composant d'isolation 7 en laine minérale est formé au moins en partie de fibres en proportion comprise entre 80% et 99% en poids.
De plus, l'orientation spatiale des fibres comprend une composante parallèle à la face 9 ou 11 contre laquelle le composant d'isolation 7 est fixé.
Préférentiellement, la direction dominante d'orientation des fibres minérales du composant d'isolation 7 est parallèle à la face 9 ou 11 contre laquelle le composant d'isolation 7 est fixé. Ceci empêche efficacement que les flammes puissent lécher directement le bois de la poutre 3 lors d'une exposition directe au feu de l'élément de construction 1.
Le composant isolant peut ainsi avoir une structure de feutre de laine minérale dans laquelle les fibres sont réparties substantiellement sous forme de strates sensiblement parallèles aux surfaces principales du composant. Il peut aussi avoir une structure de feutre densifié par nappage pendulaire ou par crêpage, ces deux techniques connues en soi dans le domaine de la laine minérale ont pour effet de réorienter partiellement les fibres de laine minérale avec une composante verticale dans la direction de l'épaisseur du composant.
Une telle réorganisation partielle préserve une orientation horizontale suffisante
-9-pour s'opposer au passage de l'air, du rayonnement thermique, ou des flammes.
A l'inverse, une structure de type lamellaire dans laquelle les fibres sont orientées suivant des strates essentiellement parallèles à la direction de l'épaisseur du composant n'est pas recommandée. Car elle crée un effet de cheminée, offrant très peu de résistance au passage de l'air dans la direction de l'épaisseur du composant, et au contraire canalisent la pénétration des fumées ou flammes au contact de l'élément en bois à protéger.
Le composant d'isolation 7 peut être composé de segments de laine minérale continus ou jointifs.
Ce composant d'isolation 7 est dans ce mode de réalisation en contact direct avec la poutre 3 et fixé contre celle-ci par collage avec une colle silicate ou un mortier minéral et/ ou une fixation mécanique comme par exemple un dispositif de renforcement 13 représenté à la figure 2.
Le composant d'isolation 7 possède une épaisseur qui peut varier selon la protection au feu à apporter à l'élément en bois. Elle est supérieure ou égale à 15mm et notamment comprise entre 15mm et 50mm (bornes incluses), plus particulièrement de 25mm.
La densité du matériau du composant d'isolation 7 est par exemple supérieure ou égale à 30kg/m3, notamment comprise entre 80kg/m3 et 100kg/m3 (bornes incluses) et plus particulièrement compris entre 85kg/m3 et 91kg/m3 (bornes incluses).
La laine minérale du composant d'isolation 7 est donc plus dense que celle de la laine minérale de la couche isolante 5 et est notamment configurée sous forme d'un panneau rigide ou d'une bande.
La laine minérale du composant d'isolation 7 est réalisée avec des fibres minérales résistantes à haute température.
La demanderesse commercialise une laine minérale adaptée pour cette application sous la marque ULTIMATE . Par exemple, un produit de la référence U MPN 85 est approprié pour un usage selon l'invention.
A l'inverse, une structure de type lamellaire dans laquelle les fibres sont orientées suivant des strates essentiellement parallèles à la direction de l'épaisseur du composant n'est pas recommandée. Car elle crée un effet de cheminée, offrant très peu de résistance au passage de l'air dans la direction de l'épaisseur du composant, et au contraire canalisent la pénétration des fumées ou flammes au contact de l'élément en bois à protéger.
Le composant d'isolation 7 peut être composé de segments de laine minérale continus ou jointifs.
Ce composant d'isolation 7 est dans ce mode de réalisation en contact direct avec la poutre 3 et fixé contre celle-ci par collage avec une colle silicate ou un mortier minéral et/ ou une fixation mécanique comme par exemple un dispositif de renforcement 13 représenté à la figure 2.
Le composant d'isolation 7 possède une épaisseur qui peut varier selon la protection au feu à apporter à l'élément en bois. Elle est supérieure ou égale à 15mm et notamment comprise entre 15mm et 50mm (bornes incluses), plus particulièrement de 25mm.
La densité du matériau du composant d'isolation 7 est par exemple supérieure ou égale à 30kg/m3, notamment comprise entre 80kg/m3 et 100kg/m3 (bornes incluses) et plus particulièrement compris entre 85kg/m3 et 91kg/m3 (bornes incluses).
La laine minérale du composant d'isolation 7 est donc plus dense que celle de la laine minérale de la couche isolante 5 et est notamment configurée sous forme d'un panneau rigide ou d'une bande.
La laine minérale du composant d'isolation 7 est réalisée avec des fibres minérales résistantes à haute température.
La demanderesse commercialise une laine minérale adaptée pour cette application sous la marque ULTIMATE . Par exemple, un produit de la référence U MPN 85 est approprié pour un usage selon l'invention.
-10-La figure 3 montre selon une vue en perspective un schéma d'un dispositif de renforcement 13 selon un premier mode de réalisation.
Le dispositif de renforcement 13 est par exemple en métal, notamment de la tôle pliée de préférence galvanisée, et possède en section transversale une forme générale en U et le composant d'isolation 7 est pris en sandwich entre le dispositif de renforcement 13 d'une part et la poutre 3 d'autre part (voir figure 2) ou appliqué entre le dispositif de renforcement 13 et le parement (voir figure 6).
Plus spécifiquement le dispositif de renforcement 13 est formé d'une plaque frontale 15 et par exemple deux paires de branches 17A et 17B espacés de manière à pouvoir tenir entre lesdites paires de branches 17A et 17B la poutre 3 et éventuellement le composant d'isolation 7.
Ainsi, le fond du U formé par la plaque frontale 15 est disposé au niveau de la face frontale 9 et les paires de branches 17A , 17B du U au niveau des faces latérales 11, chaque paire de branches latérales 17A, 17B
étant fixée au niveau d'une zone d'extrémité 19A, 19B dans la face latérale 11 de la poutre 3, par exemple par des vis 23 (voir figure 2).
La longueur de chaque paires de branches 17A, 17B du dispositif de renforcement 13 dépend de la géométrie particulière de l'élément en bois à
protéger et est généralement prévue pour s'étendre sur au moins la moitié de l'épaisseur de l'élément en bois. Ainsi la zone d'extrémité 19A, 19B permet de recevoir une vis 23 qui s'ancre dans l'élément en bois dans une position située au-delà de la moitié de l'épaisseur de la poutre, à une distance maximisée par rapport à la face susceptible d'être exposée au feu. La longueur des branches est supérieure ou égale à 40mm, notamment comprise entre 50mm et 70mm (bornes incluses), en particulier de 60mm.
Afin de favoriser le dégazage du bois en cas de feu, le dispositif de renforcement 13 peut comprendre des ouvertures de dégazage 21 sur la plaque frontale 15 ainsi que sur les branches 17A et 17B. Ces trous permettent également de faciliter la mise en place des vis 23, grâce au perçage réalisé.
Ils
Le dispositif de renforcement 13 est par exemple en métal, notamment de la tôle pliée de préférence galvanisée, et possède en section transversale une forme générale en U et le composant d'isolation 7 est pris en sandwich entre le dispositif de renforcement 13 d'une part et la poutre 3 d'autre part (voir figure 2) ou appliqué entre le dispositif de renforcement 13 et le parement (voir figure 6).
Plus spécifiquement le dispositif de renforcement 13 est formé d'une plaque frontale 15 et par exemple deux paires de branches 17A et 17B espacés de manière à pouvoir tenir entre lesdites paires de branches 17A et 17B la poutre 3 et éventuellement le composant d'isolation 7.
Ainsi, le fond du U formé par la plaque frontale 15 est disposé au niveau de la face frontale 9 et les paires de branches 17A , 17B du U au niveau des faces latérales 11, chaque paire de branches latérales 17A, 17B
étant fixée au niveau d'une zone d'extrémité 19A, 19B dans la face latérale 11 de la poutre 3, par exemple par des vis 23 (voir figure 2).
La longueur de chaque paires de branches 17A, 17B du dispositif de renforcement 13 dépend de la géométrie particulière de l'élément en bois à
protéger et est généralement prévue pour s'étendre sur au moins la moitié de l'épaisseur de l'élément en bois. Ainsi la zone d'extrémité 19A, 19B permet de recevoir une vis 23 qui s'ancre dans l'élément en bois dans une position située au-delà de la moitié de l'épaisseur de la poutre, à une distance maximisée par rapport à la face susceptible d'être exposée au feu. La longueur des branches est supérieure ou égale à 40mm, notamment comprise entre 50mm et 70mm (bornes incluses), en particulier de 60mm.
Afin de favoriser le dégazage du bois en cas de feu, le dispositif de renforcement 13 peut comprendre des ouvertures de dégazage 21 sur la plaque frontale 15 ainsi que sur les branches 17A et 17B. Ces trous permettent également de faciliter la mise en place des vis 23, grâce au perçage réalisé.
Ils
-11-contribuent aussi à diminuer le pont thermique généré par la présence du dispositif de renforcement métallique.
La demanderesse a conduit des essais de tenue de feu d'un tel élément de construction 1. Pendant ces essais, les éléments de construction 1 ont été
soumis à un feu avec des brûleurs à gaz du côté des plaques de parement 4 en plâtre. De plus, les poutres 3 ont été soumises à une charge correspondant à
30% de la charge de rupture à température ambiante sans feu. Ces essais ont montré que la tenue au feu, notamment pour son aspect de stabilité, a largement progressé et la durée de rupture de charge en cas de feu a pu être augmentée entre 25% et 30% par rapport à des poutres en bois des éléments de construction de l'état de la technique.
Selon les analyses de la Demanderesse, le composant d'isolation 7 sur la face frontale 9 retarde de façon significative la carbonisation de la poutre 3 au niveau de cette face frontale 9.
Alors que dans les éléments de construction de l'état de la technique, même lorsque les espaces entre les poutres sont remplies d'une couche isolante, le feu pénètre assez rapidement dans l'interstice et attaque les faces latérales de la poutre.
En revanche, selon la présente invention, grâce à la protection des faces latérales 11 de la poutre 3, on retarde aussi significativement un affaiblissement de la structure de la poutre 3 étant donné que la section de la poutre 3 disponible pour la portance diminue plus lentement.
Le fait que le dispositif de renforcement 13 est ancré latéralement dans la poutre 3 dans une zone qui n'est pas ou plus tard soumise à la carbonisation, par exemple au niveau des extrémités des paires de branches 19A et 19B, a plusieurs avantages :
- La durée de la tenue du composant d'isolation 7 sur la poutre 3 est augmentée.
- Le dispositif de renforcement 13 joue de plus un rôle de renfort de la poutre 3.
En effet, même si la face frontale 9 commence à se carboniser, le dispositif de renforcement 13 est toujours tenu de façon stable par l'intermédiaire de sa
La demanderesse a conduit des essais de tenue de feu d'un tel élément de construction 1. Pendant ces essais, les éléments de construction 1 ont été
soumis à un feu avec des brûleurs à gaz du côté des plaques de parement 4 en plâtre. De plus, les poutres 3 ont été soumises à une charge correspondant à
30% de la charge de rupture à température ambiante sans feu. Ces essais ont montré que la tenue au feu, notamment pour son aspect de stabilité, a largement progressé et la durée de rupture de charge en cas de feu a pu être augmentée entre 25% et 30% par rapport à des poutres en bois des éléments de construction de l'état de la technique.
Selon les analyses de la Demanderesse, le composant d'isolation 7 sur la face frontale 9 retarde de façon significative la carbonisation de la poutre 3 au niveau de cette face frontale 9.
Alors que dans les éléments de construction de l'état de la technique, même lorsque les espaces entre les poutres sont remplies d'une couche isolante, le feu pénètre assez rapidement dans l'interstice et attaque les faces latérales de la poutre.
En revanche, selon la présente invention, grâce à la protection des faces latérales 11 de la poutre 3, on retarde aussi significativement un affaiblissement de la structure de la poutre 3 étant donné que la section de la poutre 3 disponible pour la portance diminue plus lentement.
Le fait que le dispositif de renforcement 13 est ancré latéralement dans la poutre 3 dans une zone qui n'est pas ou plus tard soumise à la carbonisation, par exemple au niveau des extrémités des paires de branches 19A et 19B, a plusieurs avantages :
- La durée de la tenue du composant d'isolation 7 sur la poutre 3 est augmentée.
- Le dispositif de renforcement 13 joue de plus un rôle de renfort de la poutre 3.
En effet, même si la face frontale 9 commence à se carboniser, le dispositif de renforcement 13 est toujours tenu de façon stable par l'intermédiaire de sa
-12-fixation par ses zones d'extrémité 19A et 19B des paires de branches 17A et 17B, et ce d'autant plus que la fixation latérale est déportée selon l'épaisseur de la poutre à l'opposé de la surface susceptible d'être exposée au feu ; ceci a pour conséquence que la plaque de parement 4 qui est en matériau non inflammable peut être maintenue plus longtemps en place.
- La capacité de portance de l'ossature bois en conditions dégradées est ainsi augmentée, et on peut imaginer ainsi de développer des bâtiments avec moins de quantité de bois par étage (poutres de section plus faible), ou plus d'étages, le nombre maximum d'étages autorisés en construction bois étant aujourd'hui limité.
- Enfin, il a été observé que les plaques de parement 4 se déforment moins et plus tardivement lors de l'exposition au feu.
On comprend donc que le composant d'isolation 7 contribue significativement à l'augmentation de la résistance au feu des poutres 3 en bois d'un élément de construction 1 selon l'invention.
La figure 4 montre un autre mode de réalisation d'un dispositif de renforcement 13. Celui-ci se distingue de celui de la figure 3 par la forme des paires de branches 17A et 17B qui sont reliées par une portion centrale 17C en retrait.
Cette forme est adaptée pour la fabrication de paires de dispositifs de renforcement 13 dont les branches latérales possèdent des formes complémentaires de découpe.
Ceci est montré plus en détail sur la figure 5. Pour la fabrication du dispositif de renforcement 13 selon la figure 4, on découpe dans une bande de tôle deux formes ondulées 30 et 31 symétriques et en alternance ce qui permet d'obtenir en alternance sur une bande de tôle une première pièce 33 de forme générale en H et une seconde pièce 35 de forme générale en losange aux formes arrondies et tronquée sur la partie supérieure et inférieure.
Pour chacune des pièces 33 et 35, on définit deux lignes de pliage 37 et 39 pour obtenir d'une part la plaque frontale 15 et d'autre part les paires de
- La capacité de portance de l'ossature bois en conditions dégradées est ainsi augmentée, et on peut imaginer ainsi de développer des bâtiments avec moins de quantité de bois par étage (poutres de section plus faible), ou plus d'étages, le nombre maximum d'étages autorisés en construction bois étant aujourd'hui limité.
- Enfin, il a été observé que les plaques de parement 4 se déforment moins et plus tardivement lors de l'exposition au feu.
On comprend donc que le composant d'isolation 7 contribue significativement à l'augmentation de la résistance au feu des poutres 3 en bois d'un élément de construction 1 selon l'invention.
La figure 4 montre un autre mode de réalisation d'un dispositif de renforcement 13. Celui-ci se distingue de celui de la figure 3 par la forme des paires de branches 17A et 17B qui sont reliées par une portion centrale 17C en retrait.
Cette forme est adaptée pour la fabrication de paires de dispositifs de renforcement 13 dont les branches latérales possèdent des formes complémentaires de découpe.
Ceci est montré plus en détail sur la figure 5. Pour la fabrication du dispositif de renforcement 13 selon la figure 4, on découpe dans une bande de tôle deux formes ondulées 30 et 31 symétriques et en alternance ce qui permet d'obtenir en alternance sur une bande de tôle une première pièce 33 de forme générale en H et une seconde pièce 35 de forme générale en losange aux formes arrondies et tronquée sur la partie supérieure et inférieure.
Pour chacune des pièces 33 et 35, on définit deux lignes de pliage 37 et 39 pour obtenir d'une part la plaque frontale 15 et d'autre part les paires de
-13-branches latérales 17A et 17B pour la pièce 33 et une paire de branches pour la pièce 35.
Selon une variante non représentée, on prévoit également que le composant d'isolation 7 en laine minérale recouvre en outre la face arrière de la poutre 3 qui est opposée à la face frontale 9.
La figure 6 montre un second mode de réalisation de l'élément de construction 1 selon l'invention.
Ce mode de réalisation de la figure 6 se distingue de celui de la figure 2 par le fait que le dispositif de renforcement 13 est directement fixé sur la poutre en bois 13 et renforce celle-ci. Le dispositif de renforcement 13 est donc interposé entre le composant d'isolation 7 d'une part et la poutre en bois 3.
Lors des essais au feu, il a été observé que la carbonisation de la face frontale 9 a pu être retardée ce qui contribue également à une meilleure tenue au feu de l'élément de construction 1.
Pour tous les modes de réalisation, le composant d'isolation 7 se fixe sur la poutre par des vis et/ou par une colle et/ou par des agrafes.
La figure 7 montre une poutre en bois 3 équipée de deux dispositifs de renforcement 33 et 35 complémentaires.
Les éléments de construction 1 selon l'invention peuvent être commercialisés préfabriqués mais on peut également envisager des kits de protection pour la réalisation d'un élément de construction 1 sur le chantier.
Un tel kit comprend au moins un panneau ou une bande en laine minérale correspondant au composant d'isolation 7 et un dispositif de renforcement 13 du panneau sur les faces frontales et latérales d'une poutre en bois.
Pour permettre un stockage aisé à plat, on prévoit un kit de protection présentant au moins trois panneaux chanfreinés 71, 72 et 73 reliés par leurs faces externes par des charnières pliables 75 ou charnières film comme montré
sur les figures 8 et 9.
Bien entendu, on peut aussi prévoir trois panneaux chanfreinés ou non et reliés de façon à former un U permettant d'entourer une poutre de bois.
Selon une variante non représentée, on prévoit également que le composant d'isolation 7 en laine minérale recouvre en outre la face arrière de la poutre 3 qui est opposée à la face frontale 9.
La figure 6 montre un second mode de réalisation de l'élément de construction 1 selon l'invention.
Ce mode de réalisation de la figure 6 se distingue de celui de la figure 2 par le fait que le dispositif de renforcement 13 est directement fixé sur la poutre en bois 13 et renforce celle-ci. Le dispositif de renforcement 13 est donc interposé entre le composant d'isolation 7 d'une part et la poutre en bois 3.
Lors des essais au feu, il a été observé que la carbonisation de la face frontale 9 a pu être retardée ce qui contribue également à une meilleure tenue au feu de l'élément de construction 1.
Pour tous les modes de réalisation, le composant d'isolation 7 se fixe sur la poutre par des vis et/ou par une colle et/ou par des agrafes.
La figure 7 montre une poutre en bois 3 équipée de deux dispositifs de renforcement 33 et 35 complémentaires.
Les éléments de construction 1 selon l'invention peuvent être commercialisés préfabriqués mais on peut également envisager des kits de protection pour la réalisation d'un élément de construction 1 sur le chantier.
Un tel kit comprend au moins un panneau ou une bande en laine minérale correspondant au composant d'isolation 7 et un dispositif de renforcement 13 du panneau sur les faces frontales et latérales d'une poutre en bois.
Pour permettre un stockage aisé à plat, on prévoit un kit de protection présentant au moins trois panneaux chanfreinés 71, 72 et 73 reliés par leurs faces externes par des charnières pliables 75 ou charnières film comme montré
sur les figures 8 et 9.
Bien entendu, on peut aussi prévoir trois panneaux chanfreinés ou non et reliés de façon à former un U permettant d'entourer une poutre de bois.
-14-De façon avantageuse, le kit de protection comprend également au moins un dispositif de renforcement 13.
On comprend donc qu'en protégeant par une isolation thermique performante et résistante au feu, on peut allonger de façon significative la tenue au feu d'un élément de construction avec des poutres en bois.
On comprend donc qu'en protégeant par une isolation thermique performante et résistante au feu, on peut allonger de façon significative la tenue au feu d'un élément de construction avec des poutres en bois.
Claims (17)
1. Élément de construction (1) pour un bâtiment comprenant une ossature avec au moins une poutre en bois (3) et au moins une plaque de parement (4) fixée sur la poutre (3) de l'ossature, caractérisé en ce qu'il comprend un composant d'isolation (7) en laine minérale apposé sur la poutre de manière à recouvrir ladite poutre (3) d'une part sur une face frontale (9) et d'autre part sur au moins une partie des faces latérales (11), le composant d'isolation apposé sur la face frontale (9) étant interposé entre la plaque de parement (4) et la poutre (3).
2. Élément de construction selon la revendication 1, caractérisé en ce que le composant d'isolation (7) en laine minérale recouvre les faces latérales (11) en totalité.
3.Élément de construction selon l'une quelconque des revendications 1 à 2, caractérisé en ce que le composant d'isolation (7) en laine minérale est en outre apposé sur la face arrière de la poutre (3) opposée à la face frontale (9) de manière à englober ladite poutre (3) complètement.
4. Élément de construction selon la revendication 3, caractérisé en ce que sur chaque face (9, 11) sur laquelle le composant d'isolation (7) est apposé, l'orientation des fibres comprend une composante parallèle à cette face (9,11), notamment la direction dominante de l'orientation des fibres minérales du composant d'isolation (7) en laine minérale est parallèle à cette face (9, 11).
5. Élément de construction selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'épaisseur du composant d'isolation (7) est supérieure ou égale à 15mm et notamment comprise en 15mm et 50mm, plus particulièrement de 25mm.
6. Élément de construction selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la densité du composant d'isolation (7) en laine minérale est supérieure ou égale à 30kg/m3, notamment comprise entre 80kg/m3 et 100kg/m3 et plus particulièrement comprise entre à 85kg/m3 et 91kg/m3.
7. Élément de construction selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la laine minérale du composant d'isolation (7) est réalisée avec des fibres de laine minérale résistante à haute température.
8. Élément de construction selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le composant d'isolation (7) est apposé sur la poutre de bois (3) par collage et/ ou une fixation mécanique.
9. Élément de construction selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un dispositif de renforcement (13) ayant au moins une partie de section transversale de forme générale en U , le fond du U étant disposé en regard de la face frontale (9) et les branches latérales (17A, 17B) du U en regard des faces latérales (11), chaque branche latérale (17A, 17B) étant fixée au niveau d'une zone d'extrémité (19A, 19B) dans la face latérale (11) de la poutre (3), le composant d'isolation (7) étant interposé soit entre le dispositif de renforcement (13) d'une part et la poutre (3) d'autre part, soit entre le fond du U et la plaque de parement (14)
10. Élément de construction selon la revendication 9, caractérisé en ce que la longueur de chaque branche latérale (17A, 17B) du dispositif de renforcement (13) est supérieure à la moitié de l'épaisseur de la poutre.
11. Élément de construction selon l'une quelconque des revendications 9 à 10, caractérisé en ce que le dispositif de renforcement (13) comprend des ouvertures de dégazage (21).
12. Dispositif de renforcement (13) pour un élément de construction (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisé en ce qu'il comprend d'une part une face frontale (15) destinée à être fixée en regard de la face frontale d'une poutre et d'autre part au moins deux branches latérales (17A, 17B) destinées à être fixées sur les côtés latérales (11) d'une poutre en bois (3).
13. Dispositif de renforcement selon la revendication 12, caractérisé en ce que la longueur de chaque branche latérale (17A, 17B) du dispositif de renforcement (13) est supérieure à 40mm, notamment comprise entre 50mm et 70mm, en particulier 60mm.
14. Dispositif de renforcement selon la revendication 12 ou 13, caractérisé en ce que le dispositif de renforcement (13) comprend des ouvertures de dégazage (21).
15. Ensemble de dispositifs de renforcement caractérisé en ce qu'il comprend au moins une paire de dispositifs de renforcement (13) selon l'une des revendications 12 à 14 dont les branches latérales respectives possèdent des formes complémentaires de découpe.
16. Kit de protection pour la réalisation d'un élément de construction selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisé en ce qu'il comprend au moins un panneau en laine minérale (71, 72, 73) et des moyens de renforcement (13) du panneau sur les faces frontale (9) et latérales (11) d'une poutre en bois (3), notamment un dispositif selon l'une des revendications 12 à
14.
14.
17. Kit de protection selon la revendication 16, caractérisé en ce qu'il comprend un panneau formé de trois segments notamment chanfreinés (71, 72, 73), continus ou jointifs reliés par leur faces externes, le panneau étant repliable par des charnières (75) pliables de façon à entourer la poutre en bois (3).
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