EP0568458A1 - Elément vitré anti-feu - Google Patents

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EP0568458A1
EP0568458A1 EP93401113A EP93401113A EP0568458A1 EP 0568458 A1 EP0568458 A1 EP 0568458A1 EP 93401113 A EP93401113 A EP 93401113A EP 93401113 A EP93401113 A EP 93401113A EP 0568458 A1 EP0568458 A1 EP 0568458A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
fibrous material
rebate
glazed element
element according
glazing
Prior art date
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Granted
Application number
EP93401113A
Other languages
German (de)
English (en)
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EP0568458B1 (fr
Inventor
Yves Demars
René Poix
Jean-Claude Le Cocq
Eddie Chapuis
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Saint Gobain Vitrage SA
Original Assignee
Saint Gobain Vitrage SA
Saint Gobain Vitrage International SA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Saint Gobain Vitrage SA, Saint Gobain Vitrage International SA filed Critical Saint Gobain Vitrage SA
Publication of EP0568458A1 publication Critical patent/EP0568458A1/fr
Application granted granted Critical
Publication of EP0568458B1 publication Critical patent/EP0568458B1/fr
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E06—DOORS, WINDOWS, SHUTTERS, OR ROLLER BLINDS IN GENERAL; LADDERS
    • E06B—FIXED OR MOVABLE CLOSURES FOR OPENINGS IN BUILDINGS, VEHICLES, FENCES OR LIKE ENCLOSURES IN GENERAL, e.g. DOORS, WINDOWS, BLINDS, GATES
    • E06B3/00—Window sashes, door leaves, or like elements for closing wall or like openings; Layout of fixed or moving closures, e.g. windows in wall or like openings; Features of rigidly-mounted outer frames relating to the mounting of wing frames
    • E06B3/54—Fixing of glass panes or like plates
    • E06B3/58—Fixing of glass panes or like plates by means of borders, cleats, or the like
    • E06B3/5807—Fixing of glass panes or like plates by means of borders, cleats, or the like not adjustable
    • E06B3/5842—Fixing of glass panes or like plates by means of borders, cleats, or the like not adjustable fixed by a tongue-and-groove or mortise-and-tenon connection substantially parallel to the pane
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E06—DOORS, WINDOWS, SHUTTERS, OR ROLLER BLINDS IN GENERAL; LADDERS
    • E06B—FIXED OR MOVABLE CLOSURES FOR OPENINGS IN BUILDINGS, VEHICLES, FENCES OR LIKE ENCLOSURES IN GENERAL, e.g. DOORS, WINDOWS, BLINDS, GATES
    • E06B5/00—Doors, windows, or like closures for special purposes; Border constructions therefor
    • E06B5/10—Doors, windows, or like closures for special purposes; Border constructions therefor for protection against air-raid or other war-like action; for other protective purposes
    • E06B5/16—Fireproof doors or similar closures; Adaptations of fixed constructions therefor
    • E06B5/165—Fireproof windows

Definitions

  • the invention relates to a glazed fire protection element, and more particularly designated by the term "flame arrester" intended to delay the propagation of a possible fire either from one floor to another when it equips the facade of a building, either from one room to another when it is part of an internal partition of a room.
  • This type of glazing has the property of remaining in place during a fire, and thus preventing the passage of smoke and hot gases for a period of time significantly longer than in the case of standard glazing, its performance in terms of fire resistance which can be assessed in particular by the tests described in standards ISO 834 and ISO 3009.
  • these glazings usually consist of at least one toughened glass substrate, and retained at their periphery in the rebate of a generally metallic frame. It is therefore first of all necessary to avoid an early rupture of the glass substrate (s), rupture resulting from the thermal stresses generated from the start of the fire, in particular by the temperature gradient between on the one hand the periphery of the "masked" glazing and in the rebate, and on the other hand the rest of the glazing exposed directly to the fire.
  • US Pat. No. 4,178,728 in particular proposes a profile defining the rebate bottom and maintaining the periphery of the glazing on the "outside" side of the building once the glazing is installed.
  • the second "internal" side that is to say oriented towards the interior of the room, being coated and masked by a mechanical part which is removable under the action of heat:
  • the object of the invention is then to obviate these drawbacks by producing a flame-resistant glazing capable of being used to equip facades and / or internal partitions of buildings, which has improved fire resistance while being implemented. simple.
  • the object of the invention is also to develop the material capable of more effectively holding the glazing in its rebate in the event of fire.
  • the fire-resistant glazed element according to the invention comprises at least one flame-resistant glazing whose periphery rests in the rebate of a frame, said periphery being maintained in its rebate, at least along its upper edge, in particular horizontal, by interposing a fibrous material with high porosity and elastic modulus, the properties and / or structure of which are unchanged at high temperature, the latter delaying the fall of said substrate by entering it when the latter approaches or reaches its softening temperature.
  • the fibrous material according to the invention has a porosity at least 50% and the elastic modulus of the fibers and / or yarns is at least 150,000 MPa.
  • the flame-retardant glazing in question may consist of a monolithic glass substrate, or of a plurality of monolithic glass substrates associated by means of interlayer materials, such as for example interlayer sheets based on polymers and / or gel-type materials with fire-resistant properties.
  • These different substrates can also be associated with multiple glazing by means of gas plates.
  • the substrates can thus be based on soda-lime-silica glass tempered to obtain a certain level of pre-stress, or based on glass with a low coefficient of thermal expansion such as those described in the request for certificate of addition FR- 2,271,181 and / or based on borosilicate glass as described in patent FR-2,389,582.
  • the glazing can also be reinforced, that is to say have a double-glazing structure comprising a wire mesh welded by points, as described in French patent FR-1,590,983.
  • Said flame-resistant glazing can also be part of a fire-resistant glazing, as mentioned above.
  • the invention thus operates a judicious compromise: by choosing a fibrous material with high porosity, it is possible for the edges of the glazed element, even if they remain partially masked by the wall of the rebate, to be in direct contact with a material that does not obstruct heat by its texture. This limits the thermal gradient between edges and center of the glazing at the start of a fire in particular. It is also possible to choose the fibrous material so that it is also a good conductor of heat, a property which makes it possible to further accentuate the limitation of thermal gradient. Preferably, it has a conductivity of at least minus 15 Watts m ⁇ 10C ⁇ 1.
  • the glass begins to soften and collapse, it remains securely held in place by the action of the fibrous material which effectively grips the glazing, because it resists high temperature without modification of structure and / or of properties and that it is of a fibrous nature and can therefore "become encrusted” partially in the thickness of the softened glass to better retain it.
  • this material has, even and above all at high temperature, good mechanical resistance combined with an ability to be compressed without permanent deformation, which gives it a "spring” effect which retains the substrate at like a clamp, but more effectively, since, being fibrous, it can partially penetrate the softened glass much more easily.
  • this fibrous material also maintains in the rebate the lateral edges, in particular vertical edges of the glazed element, which tend to collapse together with the upper edge.
  • the most advantageous is to pinch in its rebate the edge (s) of the glazing using this fibrous material on each of its faces. It thus retains the glazing as well as possible while ensuring good wedging of the edges of the glazing in the rebate.
  • This fibrous material is for example essentially metallic, in particular based on stainless steel or copper. Choosing a fibrous material of a metallic nature is indeed advantageous, because the material is then both a good thermal and electrical conductor. In addition, it can then be easily fixed in the rebate by welding, which avoids the need for adhesives whose resistance to fire may not be optimal.
  • Fibers assembled in the form of a braid and then wrapped with a thread of similar nature can in particular consist of fibers assembled in the form of a braid and then wrapped with a thread of similar nature.
  • These fibers obtained in the form of a kind of "chips" by tearing from thick and continuous unitary threads in a known manner, have diameters preferably between 10 and 100 micrometers and are relatively long, of a length which can even be several meters.
  • This material can also consist of threads assembled in the form of a tubular knit, in particular with a diameter between 100 and 500 micrometers.
  • braids composed of fibers
  • said braids have a good elasticity perpendicular to their main axis, due to both the high porosity of the material and the great length of the fibers.
  • the spaces defined by the walls of the rebate are provided on either side of the glazed element and "by above "this fibrous conductive material, with a silicone type seal resistant to fire.
  • any suitable mechanical and / or adhesive means may be used to retain the conductive fibrous material in the rebate. It is possible, for example, to provide at least one of the edges of the rebate with a spoiler which protrudes and / or provide for providing at least one of the edges of the rebate with pins distributed in particular on a strip welded to said edge.
  • This material can also be provided on its outer surface with an adhesive resistant to high temperatures, such as a mineral glue, for example silicate.
  • One can also provide a rebate whose contact surface with said fibrous material has roughness capable of retaining it. If it is metallic, it can also simply be welded, as already mentioned. All these means can be used individually or in combination, and fulfill their role of maintaining not only at normal temperature but also and especially in the event of fire, so that the fibrous material remains correctly in place in the rebate to retain the (s) glass substrate (s).
  • the frame defining the sheet comprises a mechanical section associated by mechanical means with a glazing bead
  • this fibrous material which presents, by its texture, a relative flexibility even if it is however relatively soft, allows a possible relative deformation between the glazed element and its frame, and in particular a slight warping of the 'glazed element on the one hand, its frame on the other hand, which limits the mechanical stresses and contributes to an increase in the fire resistance of the glazed element.
  • the glazed element designed according to the invention has a high fire resistance, and in particular at least 30 minutes according to the ISO 3009 standard.
  • the glazed element 1 itself consists of a flame-resistant glazed element, for example of a monolithic substrate made of silica-soda-lime glass 6 millimeters thick and thermally toughened so as to present a level of stress suitable, in particular at least 120 MPa. Its entire periphery is held in a rebate determined by a metal profile 2 associated with a glazing bead 3.
  • the association is carried out here by two complementary mechanical means: on the one hand, the tongue 10 present on the glazing bead 3 is blocked in the cavity 9 of the profile 2.
  • a screw 11 is provided to screw the glazing bead 3 to the profile 2 and thus complete the plating of said pareciose against the latter, preventing any risk of tilting of the glazing bead 3.
  • the edge 4 of the glazing 1 rests at the bottom of the rebate on one of the means 5 of wedging and airtightness.
  • a conductive fibrous material 6 composed of fibers with a diameter of approximately between 50 and 100 micrometers made of stainless steel 430 according to the AISI standard, assembled in a braid with a grammage of 70 g / m linear, of approximately rectangular section, of approximately 10 x 6 mm2. This is wrapped in a wire of the same metal 3 / 10th of a millimeter in diameter.
  • This braid has a porosity of approximately 76%, the stainless steel which constitutes it has a modulus of elasticity of approximately 200,000 MPa and a thermal conductivity of approximately 20 watts.m ⁇ 1. ° C ⁇ 1.
  • This braid is preferably provided on its faces in contact, on the one hand with the glass, on the other hand with the walls of the rebate, of a thin film of adhesive resistant to high temperature of the silicate glue type. It is also here covered on its face turned towards the outside of the rebate with a fire-resistant silicone seal 7. This avoids any infiltration, in particular of water, inside the rebate.
  • the braid 6 interposed between the substrate 1 and the glazing bead 3 is held in place using a spoiler 8 present on the glazing bead 3.
  • the braid 6 which is interposed between the substrate 1 and the profile 2 is held in place at using a strip of thin sheet metal provided with regularly spaced spikes (not shown) on the periphery of the profile 2, spikes that need only be folded down to retain said braid.
  • the assembly is therefore easily done by placing the substrate 1 in the frame 2 provided with its appropriate wedging means 5 and its first layer of conductive fibrous material 6 Interposed between substrate 1 and frame 2, then, by compression, by wedging the tongue 10 in the cavity 9 then by screwing the glazing bead 3 by interposing a second layer of conductive fibrous material 6.
  • the substrate is then perfectly wedged in its rebate.
  • this arrangement allows a certain amplitude movement and / or thermal expansion between the substrate 1 and the profile 2 and the glazing bead 3, which allows a relative relaxation of the thermal stresses that the glass substrate undergoes in particular when a fire breaks out, and therefore limits the risks of rupture .
  • the substrate 1 When the substrate 1 begins to collapse, if it can warp slightly, it remains gripped by the material 6 which slows down its fall.
  • T-TO 345 LOG10 (8 t + 1)
  • the temperature T to be considered is a function of the duration t (in minutes) during which fire resistance must be ensured.
  • This "complex" partition element formed by 4 glazing 12-15 is therefore placed in an oven, one of the faces of these 4 glazing being directly exposed to its heat while the others are in contact with the ambient atmosphere.
  • the oven temperature goes from ambient temperature TO to a temperature of the order of 680 ° C.
  • Each of the faces of the glazing which is exposed to this rise in temperature undergoes a sudden heating and expands, inducing in the glass a series of thermal stresses, due first of all to an immediate thermal gradient in the thickness of the glass, gradient having tendency to bend the glazing so as to have a concavity on the side of the face not exposed to the heat of the oven.
  • Another thermal gradient is also created on each of the faces directly exposed to heat, extending in the plane of these faces the edges of the glazing protected from overheating by glazing beads.
  • the glass of the substrates approaches its softening temperature, it tends to creep and it is therefore during this critical period that the fibrous material 6 fully fulfills its role, both on the upper edge and on the lateral edges of each glazing 12-15.
  • the opening in the glazing begins not at the periphery of the horizontal upper edge thereof which is in the rebate, but below the rebate, which highlights the effectiveness of the gripping action of the fibrous material 6 according to the invention.
  • the fibrous material according to the invention is also effectively applied in the case where the profile is no longer metallic but wooden. Wood, under the action of fire, burns slowly without deforming, unlike metal, this is the reason why it is preferred, in this case, to provide a thicker fibrous material so that the stiffness of the wood is also compensated by an increased compression capacity fibrous material. This avoids subjecting the glazing to additional mechanical stresses.
  • the fixing of a fire-resistant glazed element in the rebate of a frame according to the invention is particularly simple. Nevertheless, it appreciably increases the fire resistance of the glazing both by helping to reduce the thermal gradients in the glazing created by the fire, by allowing a certain clearance between glazing and rebate while firmly maintaining the glazing, and finally and above all by retaining the glazing when it tends to collapse by softening.
  • the embodiment of the invention consisting in using a metallic material also makes it possible to simultaneously ensure mechanical, thermal and possibly electrical contact between glazing and rebate.

Abstract

L'invention a pour objet un élément vitré anti-feu comportant au moins un vitrage pare-flamme dont la périphérie repose dans la feuillure d'un cadre. Ladite périphérie est maintenue dans sa feuillure, au moins le long de son bord supérieur notamment horizontal, par interposition d'un matériau (6) fibreux à porosité et module d'élasticité élevés, dont les propriétés et/ou la structure sont maintenues inchangées à haute température, ce dernier pénétrant dans le vitrage lorsque celui-ci approche ou atteint sa température de ramollissement.

Description

  • L'invention a trait à un élément vitré de protection contre le feu, et plus particulièrement désigné sous le terme de "pare-flamme" destiné à retarder la propagation d'un éventuel incendie soit d'un étage à l'autre lorsqu'il équipe la façade d'un bâtiment, soit d'une pièce à l'autre lorsqu'il fait partie d'une cloison interne d'un local.
  • Ce type de vitrage présente en effet la propriété de rester en place lors d'un incendie, et ainsi d'empêcher le passage des fumées et gaz chauds pendant une période de temps nettement plus longue que dans le cas d'un vitrage standard, ses performances en terme de tenue au feu pouvant être notamment appréciées par les tests décrits dans les normes ISO 834 et ISO 3009.
  • Cependant, la réalisation des vitrages pare-flamme se heurte notamment à deux types de problèmes techniques : ces vitrages sont usuellement constitués d'au moins un substrat en verre trempé, et retenus à leur périphérie dans la feuillure d'un cadre généralement métallique. Il faut donc tout d'abord éviter une rupture précoce du ou des substrats de verre, rupture résultant des contraintes thermiques générées dès le début de l'incendie notamment par le gradient de température entre d'une part la périphérie du vitrage "masquée" et dans la feuillure, et d'autre part le reste du vitrage exposé directement au feu.
  • C'est pourquoi le brevet US-4 178 728 propose notamment un profilé définissant le fond de feuillure et maintenant la périphérie du vitrage du côté "extérieur" au bâtiment une fois le vitrage posé. Le second côté "interne", c'est-à-dire orienté vers l'intérieur du local, étant revêtu et masqué par une pièce mécanique qui est amovible sous l'action de la chaleur : Ainsi, lors d'un incendie, la chute de cette pièce expose la périphérie du bord "interne" du vitrage au feu, limitant ainsi le gradient thermique entre bords et centre du vitrage et donc le risque d'explosion dès le début de l'incendie.
  • Ce profilé ne résout cependant pas le second problème qui apparaît lorsque l'incendie s'est déclaré depuis un certain temps et que le verre commence à s'approcher sensiblement de sa température de ramillissement : En effet, le vitrage a alors tendance à s'affaisser sous l'effet de son propre poids, sollicitant fortement les moyens de fixation de sa périphérie supérieure et/ou latérale dans la feuillure. Un brevet français FR-B-2 282 033 propose ainsi de ralentir l'affaissement du verre en interposant entre le périphérie du vitrage et les bords de la feuillure un matériau minéral tel que des bandes de verre qui, à haute température, solidarisent alors le vitrage à la feuillure.
  • Aucun de ces modes de réalisation n'est cependant pleinement satisfaisant dans la mesure où ils ne résolvent pas simultanément les deux problèmes précédemment mentionnés.
  • L'invention se donne alors pour but d'obvier ces inconvénients en réalisant un vitrage pare-flamme susceptible d'être utilisé pour équiper façades et/ou cloisons internes de bâtiments, qui ait une tenue au feu améliorée tout en étant de mise en oeuvre simple. L'invention a également pour objet de mettre au point le matériau susceptible de maintenir plus efficacement le vitrage dans sa feuillure en cas de feu.
  • L'élément vitré anti-feu selon l'invention comporte au moins un vitrage pare-flamme dont la périphérie repose dans la feuillure d'un cadre, ladite périphérie étant maintenue dans sa feuillure, au moins le long de son bord supérieur notamment horizontal, par interposition d'un matériau fibreux à porosité et module d'élasticité élevés, dont les propriétés et/ou la structure sont inchangées à haute température, celui-ci retardant la chute dudit substrat en pénétrant dans celui-ci lorsque ce dernier se rapproche ou atteint sa température de ramollissement. De préférence, le matériau fibreux selon l'invention présente une porosité d'au moins 50 % et le module d'élasticité des fibres et/ou fils est d'au moins 150000 MPa.
  • Le vitrage pare-flamme en question peut être constitué d'un substrat de verre monolithique, ou d'une pluralité de substrats de verre monolithiques associés par l'intermédiaire de matériaux intercalaires, comme par exemple des feuilles intercalaires à base de polymères et/ou des matériaux type gel à propriétés coupe-feu.
  • Ces différents substrats peuvent également être associés au vitrage multiple par l'intermédiaire de lames de gaz.
  • Les substrats peuvent ainsi être à base de verre silico-sodo-calciques trempés pour obtenir un certain niveau de pré-contrainte, ou à base de verre à faible coefficient de dilatation thermique tels que ceux décrits dans la demande de certificat d'addition FR-2 271 181 et/ou à base de verre boro-silicaté comme décrit dans le brevet FR-2 389 582.
  • Comme exemple de vitrage feuilleté, on peut citer le vitrage triple feuilleté décrit dans la demande de brevet européen EP-0 219 801.
  • Le vitrage peut être également armé, c'est-à-dire présenter une structure de double-vitrage comportant un treillis métallique soudé par points, comme décrit dans le brevet français FR-1 590 983.
  • Le dit vitrage pare-flamme peut également faire partie d'un vitrage coupe-feu, comme évoqué précédemment.
  • L'invention opère ainsi un compromis judicieux : en choisissant un matériau fibreux et à haute porosité, on permet que les bords de l'élément vitré, même s'ils restent partiellement masqués par la paroi de la feuillure, soient en revanche au contact direct avec un matériau qui ne fait pas obstacle à la chaleur de par sa texture. On limite ainsi le gradient thermique entre bords et centre du vitrage au début d'un incendie notamment. On peut en outre choisir le matériau fibreux de manière à ce qu'il soit également un bon conducteur de la chaleur, propriété qui permet d'accentuer encore la limitation de gradient thermique. De préférence, il présente une conductivité d'au moins 15 Watts m⁻¹⁰C⁻¹.
  • D'autre part, lorsque le verre commence à se ramollir et à s'affaisser, il reste solidement maintenu en place par l'action du matériau fibreux qui agrippe efficacement le vitrage, de par le fait qu'il résiste à haute température sans modification de structure et/ou de propriétés et qu'il est de nature fibreuse et peut donc "s'incruster" partiellement dans l'épaisseur du verre ramolli pour mieux le retenir. En effet grâce à son module d'élasticité élevé, ce matériau présente, même et surtout à haute température une bonne résistance mécanique alliée à une aptitude à être comprimé sans déformation permanente, ce qui lui confère un effet "ressort" qui retient le substrat à la manière d'une pince, mais plus efficacement, puisque, étant fibreux, il peut pénétrer partiellement dans le verre ramolli beaucoup plus facilement.
  • De préférence, ce matériau fibreux maintient également dans la feuillure les bords latéraux notamment verticaux de l'élément vitré, qui ont tendance à s'affaisser conjointement avec le bord supérieur.
  • Le plus avantageux est de pincer dans sa feuillure le ou les bords du vitrage à l'aide de ce matériau fibreux sur chacune de ses faces. Il retient ainsi au mieux le vitrage tout en assurant un bon calage des bords du vitrage dans la feuillure.
  • Ce matériau fibreux est par exemple essentiellement métallique, notamment à base d'acier inoxydable ou de cuivre. Choisir un matériau fibreux de nature métallique est en effet avantageux, car le matériau est alors à la fois bon conducteur thermique et électrique. En outre, on peut alors le fixer aisément dans la feuillure par soudure, ce qui évite d'avoir recours à des adhésifs dont la tenue au feu n'est peut-être pas optimale.
  • Il peut notamment être constitué de fibres assemblées en forme de tresse puis guipées à l'aide d'un fil de nature similaire. Ces fibres, obtenues sous forme de sorte de "copeaux" par arrachage à partir de fils unitaires épais et continus de manière connue, présentent des diamètres compris de préférence entre 10 et 100 micromètres et sont relativement longues, d'une longueur pouvant être même de plusieurs mètres.
  • Ce matériau peut également être constitué de fils assemblés sous la forme d'un tricot tubulaire, notamment d'un diamètre compris entre 100 et 500 micromètres.
  • Dans le cas de tresses composées de fibres, comme les fibres présentent une désorganisation d'orientation, lesdites tresses ont une bonne élasticité perpendiculairement à leur axe principal, due à la fois à la haute porosité du matériau et à la grande longueur des fibres.
  • Dans le cas de tricot tubulaire, c'est le maillage qui confère ce caractère élastique contribuant à l'effet "ressort" précédemment évoqué et spécifique de l'invention.
  • Si, en outre, il faut garantir l'étanchéité, notamment à l'eau, du fond de la feuillure, on munit les espaces définis par les parois de la feuillure, de part et d'autre de l'élément vitré et "par-dessus" ce matériau conducteur fibreux, d'un joint type silicone résistant au feu.
  • On peut utiliser tout moyen mécanique et/ou adhésif approprié pour retenir le matériau fibreux conducteur dans la feuillure. On peut prévoir par exemple de munir au moins un des bords de la feuillure d'un becquet qui dépasse et/ou prévoir de munir au moins un des bords de la feuillure de picots répartis notamment sur un feuillard soudé audit bord. On peut également munir ce matériau sur sa surface extérieure d'un adhésif résistant à hautes températures, tel qu'une colle minérale, par exemple silicatée. On peut également prévoir une feuillure dont la surface de contact avec ledit matériau fibreux présente des rugosités aptes à le retenir. S'il est métallique, on peut aussi simplement le souder, comme déjà mentionné. Tous ces moyens peuvent être utilisés isolément ou en combinaison, et remplissent leur rôle de maintien non seulement à température normale mais également et surtout en cas d'incendie, afin que le matériau fibreux reste correctement en place dans la feuillure pour retenir le(s) substrat(s) de verre.
  • On peut, en outre, munir le fond de feuillure, au moins dans la zone où repose le chant du bord inférieur du vitrage, de moyens de calage et d'étanchéité notamment à l'air connus de l'art.
  • La mise en oeuvre de l'invention est tout à fait simple : Ainsi, dans la mesure où le cadre définissant la feuille comporte un profilé mécanique associé par des moyens mécaniques à une pareclose, il suffit de caler correctement le vitrage dans le profilé a l'aide du matériau fibreux conducteur, puis à constituer la feuillure en appliquant la pareclose.
  • Il est à noter que ce matériau fibreux, qui présente, de par sa texture, une relative souplesse même s'il est toutefois relativement dente, autorise une éventuelle déformation relative entre l'élément vitré et son cadre, et notamment un léger gauchissement de l'élément vitré d'une part, de son cadre d'autre part, ce qui limite les contraintes mécaniques et contribue à une augmentation de la tenue au feu de l'élément vitré.
  • L'élément vitré conçu selon l'invention présente une haute résistance au feu, et notamment d'au moins 30 minutes selon la norme ISO 3009.
  • Les détails et caractéristiques avantageuses de l'invention ressortent de la description ci-après d'un mode de réalisation non limitatif, à l'aide des figures suivantes :
    • fig. 1 : une coupe transversale de la périphérie de l'élément vitré dans sa feuillure, une fois installé en position verticale dans un bâtiment.
    • fig. 2 : un élément de cloison utilisé pour l'étude de son comportement au feu selon la norme ISO 3009.
  • L'élément vitré 1 lui-même est constitué d'un élément vitré pare-flamme, par exemple d'un substrat monolithique en verre silico-sodo-calcique de 6 millimètres d'épaisseur et trempé thermiquement de manière à présenter un niveau de contrainte approprié, notamment d'au moins 120 MPa. La totalité de sa périphérie est maintenue dans une feuillure déterminée par un profilé métallique 2 associé à une pareclose 3. L'association s'effectue ici par deux moyens mécaniques complémentaires : d'une part, on bloque la languette 10 présente sur la pareclose 3 dans la cavité 9 du profilé 2. D'autre part, une vis 11 est prévue pour visser la pareclose 3 au profilé 2 et achever ainsi le placage de ladite pareciose contre ce dernier, en prévenant tout risque de basculement de la pareclose 3. Le chant 4 du vitrage 1 repose au fond de la feuillure sur un des moyens 5 de calage et d'étanchéité à l'air. Entre les deux faces du vitrage sur sa périphérie et les parois latérales de la pareclose 3, est interposé un matériau fibreux conducteur 6 composé de fibres d'un diamètre compris approximativement entre 50 et 100 micromètres en acier inoxydable 430 selon la norme AISI, assemblées en une tresse d'un grammage de 70 g/m linéaire, de section approximativement rectangulaire, d'environ 10 x 6 mm². Celle-ci est guipée dans un fil de même métal de 3/10ème de millimètre de diamètre. Cette tresse présente une porosité d'environ 76 %, l'inox qui la constitue a un module d'élasticité d'environ 200 000 MPa et une conductivité thermique d'environ 20 watts.m⁻¹.°C⁻¹. Cette tresse est de préférence munie sur ses faces en contact, d'une part avec le verre, d'autre part avec les parois de la feuillure, d'un film mince d'adhésif résistant à haute température du type colle silicatée. Elle est également ici recouverte sur sa face tournée vers l'extérieur de la feuillure d'un joint 7 d'étanchéité en silicone résistant au feu. On évite ainsi toute infiltration, notamment d'eau, à l'intérieur de la feuillure. La tresse 6 interposée entre le substrat 1 et la pareclose 3 est maintenue en place à l'aide d'un becquet 8 présent sur la pareclose 3. La tresse 6 qui est interposée entre le substrat 1 et le profilé 2 est maintenue en place à l'aide d'une bande de tôle mince munie de picots régulièrement espacés (non représentés) sur le pourtour du profilé 2, picots qu'il suffit de rabattre pour retenir ladite tresse.
  • Le montage se fait donc aisément en disposant le substrat 1 dans le cadre 2 muni de ses moyens de calage appropriés 5 et de sa première couche de matériau fibreux conducteur 6 Interposée entre substrat 1 et cadre 2, puis, par compression, en calant la languette 10 dans la cavité 9 puis en vissant la pareclose 3 en interposant une seconde couche de matériau fibreux conducteur 6. Le substrat est alors parfaitement calé dans sa feuillure.
  • Cependant, ce montage autorise une certaine amplitude de mouvement et/ou dilatation thermique entre le substrat 1 et le profilé 2 et de la pareclose 3, ce qui autorise une relative relaxation des contraintes thermiques que subit le substrat en verre notamment quand un feu se déclare, et donc limite les risques de rupture.
  • Lorsque le substrat 1 commence à s'affaisser, s'il peut gauchir légèrement, il reste cependant agrippé par le matériau 6 qui ralentit sa chute.
  • On décrit ci-après le comportement thermo-mécanique d'un élément de cloison selon l'invention d'après les normes ISO 3009 et ISO 834. Celui-ci est en fait séparé en quatre vitrages distincts 12, 13, 14, 15 représentés très schématiquement à la figure 2 ; tous comportant un substrat monolithique fixé dans sa feuillure comme précédemment défini. Les dimensions de 4 vitrages sont ci-après précisées :
    • vitrage 12 : 1680 x 1720 cm²
    • vitrage 13 : 1680 x 1048 cm²
    • vitrage 14 : 1088 x 1720 cm²
    • vitrage 15 : 1048 x 1088 cm²
  • L'élévation de température (T-TO en degrés Celsius) lors d'un essai normalisé répond à la loi suivante :
       T-TO = 345 LOG₁₀ (8 t+1)
  • La température T à considérer est fonction de la durée t (en minutes) pendant laquelle la tenue au feu doit être assurée.
  • Cet élément de cloison "complexe" formé des 4 vitrages 12-15 est donc placé dans un four, une des faces de ces 4 vitrages étant directement exposée à sa chaleur tandis que les autres sont au contact de l'atmosphère ambiante.
  • Pendant les 10 premières minutes de l'essai, la température du four passe de la température ambiante TO à une température de l'ordre de 680°C. Chacune des faces des vitrages qui est exposée à cette élévation de température subit un échauffement brutal et se dilate, induisant dans le verre une série de contraintes thermiques, dues tout d'abord à un gradient thermique immédiat dans l'épaisseur du verre, gradient ayant tendance à cintrer les vitrages de manière à présenter une concavité du côté de la face non exposée à la chaleur du four. Un autre gradient thermique, est également crée sur chacune des faces directement exposée à la chaleur, mettant en extension dans le plan de ces faces les bords des vitrages protégés de l'échauffement par les parecloses. On peut considérer que le gradient thermique dans le plan des vitrages 12-15 atteint son maximum au bout de 5 à 10 minutes.
  • De 10 à 20 minutes après le début de l'essai, le gradient thermique dans le plan des vitrages tend à diminuer, les substrats commençant à perdre leur niveau de précontrainte imposée par la trempe thermique. Les cadres s'échauffent progressivement, créant des mouvements différentiels entre les substrats de verre et ceux-ci.
  • Au-delà de 20 minutes, on peut considérer que les substrats de verre ont atteint leur température de "détrempe".
  • Au-delà de 30 minutes, le verre des substrats se rapproche de sa température de ramollissement, il tend à fluer et c'est donc lors de cette période critique que le matériau fibreux 6 remplit pleinement son rôle, aussi bien sur le bord supérieur que sur les bords latéraux de chaque vitrage 12-15. Celui-ci retient efficacement les vitrages en place, qui finissent par s'effondrer, en commençant par le vitrage 12 de plus grandes dimensions, mais seulement au-delà de 40 minutes après le début du test. Il est à noter à ce propos que l'ouverture dans le vitrage commence non pas au niveau de la périphérie du bord supérieur horizontal de celui-ci qui se trouve dans la feuillure, mais en dessous de la feuillure, ce qui met en évidence l'efficacité de l'action d'aggripement du matériau fibreux 6 selon l'invention.
  • Il est à noter par ailleurs, que le matériau fibreux selon l'invention s'applique également efficacement dans le cas où le profilé est non plus métallique mais en bois. Le bois, sous l'action du feu, se consume lentement sans se déformer, contrairement au métal, c'est la raison pour laquelle on préfère, dans ce cas, prévoir un matériau fibreux plus épais de manière à ce que la rigidité du bois soit aussi compensée par une capacité à la compression augmentée du matériau fibreux. On évite ainsi de soumettre le vitrage à des contraintes mécaniques supplémentaires.
  • En conclusion, la fixation d'un élément vitré anti-feu dans la feuillure d'un cadre selon l'invention, c'est-à-dire par un matériau fibreux qui présente une certaine adaptabilité due à sa porosité et sa compressibilité, est particulièrement simple. Néanmoins, elle augmente sensiblement la tenue au feu du vitrage à la fois en aidant à réduire les gradients thermiques dans le vitrage créés par le feu, en autorisant un certain débattement entre vitrage et feuillure tout en maintenant solidement le vitrage, et finalement et surtout en retenant le vitrage lorsqu'il tend à s'effondrer par ramollissement.
    Le mode de réalisation de l'invention consistant à utiliser un matériau métallique permet, par ailleurs, d'assurer simultanément contacts mécanique, thermique et éventuellement électrique entre vitrage et feuillure.

Claims (24)

  1. Elément vitré anti-feu comportant au moins un vitrage pare-flamme dont la périphérie repose dans la feuillure d'un cadre, caractérisé en ce que ladite périphérie est maintenue dans sa feuillure, au moins le long de son bord supérieur notamment horizontal, par interposition d'un matériau (6) fibreux à porosité et module d'élasticité élevés, dont les propriétés et/ou la structure sont maintenues inchangées à haute température, ce dernier pénétrant dans le vitrage lorsque celui-ci approche ou atteint sa température de ramollissement.
  2. Elément vitré selon la revendication 1, caractérisé en ce que le matériau fibreux (6) présente une porosité d'au moins 50 %, notamment d'environ 76 %.
  3. Elément vitré selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les fibres du matériau fibreux (6) présentent un module d'élasticité d'au moins 150000 MPa.
  4. Elément vitré selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le matériau fibreux (6) est un matériau conducteur de la chaleur, présentant notamment une conductivité thermique supérieure à 15 watts.m⁻¹.°C⁻¹, notamment d'environ 20 watts.m⁻¹.°C⁻¹.
  5. Elément vitré selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le matériau fibreux (6) est essentiellement de nature métallique, notamment à base d'acier inoxydable ou de cuivre.
  6. Elément vitré selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le matériau fibreux (6) est constitué de fibres assemblées en forme de tresse puis guipées à l'aide d'un fil de nature similaire, ou de fils assemblés en forme de tricot tubulaire.
  7. Elément vitré selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le matériau fibreux (6) est interposé également dans la feuillure sur les bords latéraux, notamment verticaux de l'élément vitré (1 ; 12-15).
  8. Elément vitré selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le matériau fibreux est interposé sur le(s) bord(s) de l'élément vitré (1 ; 12-15) dans la feuillure sur chacune de ses faces.
  9. Elément vitré selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que les espaces définis par la feuillure de part et d'autre dudit élément vitré sont munis, par-dessus le matériau fibreux conducteur (6), d'un joint étanche (7) notamment à l'eau, par exemple du type silicone, résistant au feu.
  10. Elément vitré selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que le matériau fibreux est retenu dans la feuillure du cadre à l'aide de moyens mécaniques tel qu'un becquet (8) dépassant d'au moins un des bords de la feuillure et/ou une suite de picots notamment soudés dans un feuillard présent sur au moins un des bords de la feuillure.
  11. Elément vitré selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que le matériau fibreux (6) est retenu dans la feuillure à l'aide de moyens adhésifs résistant à haute température, comme une colle minérale par exemple silicatée.
  12. Elément vitré selon l'une des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que le matériau fibreux (6) est retenu dans la feuillure à l'aide de rugosités présentes à la surface de contact de la feuillure avec ledit matériau fibreux.
  13. Elément vitré selon l'une des revendications 1 à 12, caractérisé en ce que le cadre comporte un profilé métallique (2) qui, associé par des moyens mécaniques à une pareclose (3), définit les parois de la feuillure.
  14. Elément vitré selon l'une des revendications 1 à 13, caractérisé en ce que le vitrage pare-flamme est un substrat monolithique silico-sodo-calcique trempé présentant un niveau de contrainte approprié, notamment d'au moins 120 MPa pour une épaisseur de l'ordre de 6 mm.
  15. Elément vitré selon l'une des revendications 1 à 14, caractérisé en ce que le vitrage pare-flamme comprend au moins un substrat de verre à faible coefficient de dilatation thermique et/ou à base de verre boro-silicaté.
  16. Elément vitré selon l'une des revendications 1 à 15, caractérisé en ce que le vitrage pare-flamme comprend une pluralité de substrats de verre monolithiques associés notamment, à l'aide de matériau(x) intercalaire(s) et/ou par l'intermédiaire de lame(s) de gaz.
  17. Utilisation de l'élément vitré selon l'une des revendications précédentes en tant que vitrage pare-flamme présentant une tenue au feu selon les normes ISO 3009 et 834 d'au moins 30 minutes.
  18. Matériau fibreux (6) à porosité et module d'élasticité élevés destiné à maintenir au moins un bord de la périphérie d'un vitrage pare-flamme dans la feuillure d'un cadre par interposition entre verre et feuillure.
  19. Matériau fibreux selon la revendication 18, caractérisé en ce que ce matériau fibreux (6) présente une porosité d'au moins 50 %.
  20. Matériau fibreux selon la revendication 18 ou 19, caractérisé en ce que les fibres de ce matériau fibreux (6) présentent un module d'élasticité d'au moins 150000 MPa.
  21. Matériau fibreux (6) selon l'une des revendications 18 à 20, caractérisé en ce qu'il est un matériau conducteur de la chaleur et de l'électricité.
  22. Matériau fibreux (6) selon l'une des revendications 18 à 21 caractérisé en ce qu'il est essentiellement métallique, notamment à base d'acier inoxydable ou de cuivre.
  23. Matériau fibreux selon l'une des revendications 18 à 22, caractérisé en ce qu'il est constitué de fibres assemblées en forme de tresse puis guipées à l'aide d'un fil de nature similaire, ou de fils assemblés en forme de tricot tubulaire.
  24. Matériau fibreux selon l'une des revendications 22 ou 23, caractérisé en ce que les fibres sont sous forme de copeaux obtenus à partir de fils métalliques épais et continus.
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