EP1528175A1 - Panneau autoportant résistant au feu pour le bâtiment - Google Patents

Panneau autoportant résistant au feu pour le bâtiment Download PDF

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EP1528175A1
EP1528175A1 EP04292553A EP04292553A EP1528175A1 EP 1528175 A1 EP1528175 A1 EP 1528175A1 EP 04292553 A EP04292553 A EP 04292553A EP 04292553 A EP04292553 A EP 04292553A EP 1528175 A1 EP1528175 A1 EP 1528175A1
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Vincent Birarda
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ArcelorMittal Construction France SAS
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ArcelorMittal Construction France SAS
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E04—BUILDING
    • E04C—STRUCTURAL ELEMENTS; BUILDING MATERIALS
    • E04C2/00—Building elements of relatively thin form for the construction of parts of buildings, e.g. sheet materials, slabs, or panels
    • E04C2/02—Building elements of relatively thin form for the construction of parts of buildings, e.g. sheet materials, slabs, or panels characterised by specified materials
    • E04C2/26—Building elements of relatively thin form for the construction of parts of buildings, e.g. sheet materials, slabs, or panels characterised by specified materials composed of materials covered by two or more of groups E04C2/04, E04C2/08, E04C2/10 or of materials covered by one of these groups with a material not specified in one of the groups
    • E04C2/28—Building elements of relatively thin form for the construction of parts of buildings, e.g. sheet materials, slabs, or panels characterised by specified materials composed of materials covered by two or more of groups E04C2/04, E04C2/08, E04C2/10 or of materials covered by one of these groups with a material not specified in one of the groups combinations of materials fully covered by groups E04C2/04 and E04C2/08
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E04—BUILDING
    • E04B—GENERAL BUILDING CONSTRUCTIONS; WALLS, e.g. PARTITIONS; ROOFS; FLOORS; CEILINGS; INSULATION OR OTHER PROTECTION OF BUILDINGS
    • E04B5/00—Floors; Floor construction with regard to insulation; Connections specially adapted therefor
    • E04B5/02—Load-carrying floor structures formed substantially of prefabricated units
    • E04B5/026—Load-carrying floor structures formed substantially of prefabricated units with beams or slabs of plastic

Definitions

  • the present invention relates to a self-supporting panel resistant to fire for the building, more particularly intended for the realization of facades, roofs and floors by assembling a series of these panels.
  • connection means take the form small veins.
  • This type of formwork has many disadvantages at the level of the manufacture of the floor on site, both in terms of installation speed quality of achievement. In addition, it does not allow the construction of structures such as facades or inclined structures such as only roofs. Finally, its fire resistance and its characteristics mechanics are not optimal.
  • the panel consists of a only module and a layer of concrete covering the entire surface of the layer of thermal insulation and completely surrounding said reinforcing element metallic.
  • the panel consists of two modules and a layer of concrete covering the entire surface of each layer of thermal insulation and completely surrounding each metallic reinforcing elements.
  • the invention also relates to the use of the panel according to the invention for the realization of facades, roofs or floors.
  • the self-supporting panel according to the invention can be used horizontally, vertically or obliquely for the realization of structures mentioned above, which are mentioned only as modes of non-limiting realization.
  • Module 2 comprises a U-shaped metal section 4 which here is made of galvanized steel.
  • This section 4 consists of a beach central 5 substantially horizontal and extended at both ends by souls 6 and 6 '. These souls 6 and 6 'are themselves prolonged by a substantially horizontal sole 7, respectively 7 '.
  • the sole 7 is oriented towards the inside of the panel 1, while the sole 7 'is oriented towards the outside of this panel 1.
  • a block of rock wool 8 which is presents in section in the form of a six-sided polygon and which has in particular a large thickness in its central part, which decreases in going to the edges of the block.
  • This block has a lower maximum thickness or equal to the height of the profile 4.
  • the modules 11 and 12 are identical to the module 2 which has just been described for the first embodiment.
  • FIG. 3 explains the assembly of two self-supporting panels 20 and 21 according to the invention.
  • Each panel 20, 21 comprises a metal section 20 ', 21' which comprises interlocking ribs 20 ", 21" which are of different but complementary conformations and allow, after have been put in contact, to avoid any movement of the panels 20 and 21 in a direction perpendicular to that of the plane of the panels 20 and 21.
  • the panel 20 is also provided with two seals 22 and 23 which will allow to ensure a seal between the panels 20 and 21, after assembly.
  • the panel according to the invention has an improved fire resistance, whatever its disposition vis-à-vis the direction of propagation of the fire.
  • the shape geometry of this profile ensures, through the souls, a link between the metal face of the panel and its concrete face.
  • This link is essential in the behavior of the system during a fire. Indeed, the face exposed metal in this case quickly has more resistance, but can stay stable for several hours and act as a screen.
  • This link between the concrete face and the metal face is mechanically reinforced by the metal reinforcing element welded or connected by another system to the souls of the profile and embedded in the thickness of the concrete layer.
  • the rockwool contained in the freestanding panel is a true fire screen and especially the temperature rise of the face not exposed. Not being directly exposed to fire, its mechanical stability is ensured for several hours.
  • the concrete layer is not subject to the flame and little to the temperature rise, is not concerned by the fire on the other face.
  • the operation is mechanically identical to the previous case, with the difference that the thickness of the concrete layer is sufficient on its own, to withstand during at least two hours. This configuration is therefore even more favorable to the good behavior of the panel exposed to the fire.
  • Rock wool also provides the same function thermal screen and significantly limits the temperature transfer between the exposed face and the one that is not.
  • the panel according to the invention stands out including forms of the prior art in that it is self-supporting and can so be manufactured in a workshop, then easily transported to the building site or there can be installed immediately by assembling the panels prefabricated.
  • the panel according to the invention also has the advantage of can be used both for facades, for floors or roofing, which allows for a single panel model in stock for the realization of these structures.

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Abstract

L'invention concerne un panneau autoportant 1 résistant au feu, pour le bâtiment, constitué, d'une part, par un ou plusieurs modules 2 comportant : un profilé métallique 4 en forme de U comprenant une plage centrale horizontale 5 s'étendant dans le sens longitudinal du profilé 4, deux âmes latérales 6 et 6' sensiblement verticales et prolongeant chaque côté de la plage centrale 5 et deux semelles 7 et 7' sensiblement horizontales venant prolonger chacune des âmes latérales 6 et 6', ledit profilé 4 étant éventuellement muni d'un revêtement de protection contre la corrosion, un élément de renfort métallique 9 sensiblement horizontal s'étendant entre les âmes du profilé 4, solidarisé avec ledit profilé métallique 4, une couche d'isolant thermique 8 disposée en appui sur ladite plage centrale 5, entre lesdites âmes 6 et 6', et sous ledit élément de renfort métallique 9, et d'autre part, par une couche de béton 3 recouvrant toute la surface de ladite ou lesdites couches d'isolant thermique 8 et entourant entièrement ledit ou lesdits éléments de renfort métallique 9, ainsi que son utilisation pour la réalisation de façades, toitures et planchers. <IMAGE>

Description

La présente invention concerne un panneau autoportant résistant au feu pour le bâtiment, plus particulièrement destiné à la réalisation de façades, toitures et planchers par assemblage d'une série de ces panneaux.
Il est connu du brevet FR 2 333 107 un coffrage métallique pour l'exécution de construction en béton, telle qu'un plafond acoustique. Ce coffrage métallique perforé est mis en place sur le chantier, où l'on pose un treillis métallique sur les extrémités du coffrage, avant de couler du béton sur l'ensemble de la surface à réaliser.
Afin d'assurer une liaison entre le coffrage et la dalle en béton, la surface supérieure du coffrage est munie de moyens formant cette liaison entre l'acier et le béton, afin de réduire les tensions d'efforts rasants entre acier et béton. Dans ce document, les moyens de liaison prennent la forme de petites nervures.
Ce type de coffrage présente de nombreux inconvénients au niveau de la fabrication du plancher sur chantier, tant en terme de vitesse de pose que de qualité de réalisation. En outre, il ne permet pas de réaliser des structures verticales telles que des façades ou bien encore des structures inclinées telle que des toitures. Enfin, sa résistance au feu et ses caractéristiques mécaniques ne sont pas optimales.
Le but de la présente invention est donc de remédier aux inconvénients des réalisations de l'art antérieur, en mettant à disposition un panneau autoportant polyvalent, présentant une grande résistance au feu ainsi qu'une bonne résistance mécanique et une grande facilité de mise en oeuvre sur chantier pour la réalisation de structures variées.
A cet effet, l'invention a pour premier objet un panneau autoportant résistant au feu, pour le bâtiment, constitué, d'une part, par un ou plusieurs modules comportant :
  • un profilé métallique en forme de U comprenant une plage centrale horizontale s'étendant dans le sens longitudinal du profilé, deux âmes latérales sensiblement verticales et prolongeant chaque côté de la plage centrale et deux semelles sensiblement horizontales venant prolonger chacune des âmes latérales, ledit profilé étant éventuellement muni d'un revêtement de protection contre la corrosion,
  • un élément de renfort métallique sensiblement horizontal s'étendant entre les âmes du profilé, solidarisé avec ledit profilé métallique,
  • une couche d'isolant thermique disposée en appui sur ladite plage centrale, entre lesdites âmes, et sous ledit élément de renfort métallique,
et d'autre part, par une couche de béton recouvrant toute la surface de ladite ou lesdites couches d'isolant thermique et entourant entièrement ledit ou lesdits éléments de renfort métallique.
Dans un mode de réalisation préféré, le panneau est constitué d'un seul module et d'une couche de béton recouvrant toute la surface de ladite couche d'isolant thermique et entourant entièrement ledit élément de renfort métallique.
Dans un autre mode de réalisation préféré, le panneau est constitué de deux modules et d'une couche de béton recouvrant toute la surface de chacune des couches d'isolant thermique et entourant entièrement chacun des éléments de renfort métallique.
Il va bien entendu de soit que l'on pourra ajuster le nombre et la taille des modules en fonction des dimensions et des spécificités techniques de la structure à réaliser.
Le panneau autoportant selon l'invention peut également comprendre les caractéristiques suivantes, prises seules ou en combinaison :
  • les âmes du profilé métallique en U comportent des nervures d'emboítement,
  • l'élément de renfort métallique est un treillis métallique soudé sur les semelles horizontales du profilé métallique en forme de U,
  • le profilé métallique en forme de U est réalisé en acier, éventuellement galvanisé ou émaillé,
  • l'isolant thermique présente, au moins à ses deux extrémités, une épaisseur inférieure à la hauteur du profilé métallique, et la couche de béton est en contact avec les âmes du profilé métallique,
  • l'isolant thermique est constitué de laine de roche.
L'invention a également pour objet l'utilisation du panneau selon l'invention pour la réalisation de façades, de toitures ou de planchers.
En effet, il est clair que le panneau autoportant selon l'invention pourra être utilisé en position horizontale, verticale ou oblique, pour la réalisation des structures mentionnées ci-dessus, qui ne sont citées qu'à titre de modes de réalisation non limitatifs.
Dans le cadre de la présente demande, l'ensemble des caractéristiques d'orientation décrites se réfère à un panneau posé horizontalement sur le sol. Si le panneau était posé verticalement, il faudrait naturellement remplacer les termes horizontaux par verticaux et vice versa dans la description de ce panneau.
L'invention va maintenant être décrite de façon plus précise mais non limitative, en regard des figures annexées dans lesquelles :
  • la figure 1 est une vue schématique en coupe d'un premier mode de réalisation d'un panneau autoportant constitué d'un seul module,
  • la figure 2 est une vue schématique en coupe d'un second mode de réalisation d'un panneau autoportant constitué de deux modules,
  • la figure 3 est une représentation partielle de l'assemblage de deux panneaux selon l'invention pour la réalisation d'une structure telle qu'un plancher.
Si l'on se réfère tout d'abord à la figure 1, on peut y voir un panneau autoportant 1 constitué, d'une part d'un module 2 et d'autre part d'une couche de béton 3. Le module 2 comprend un profilé métallique 4 en forme de U qui est ici constitué d'acier galvanisé. Ce profilé 4 est constitué d'une plage centrale 5 sensiblement horizontale et prolongée à ses deux extrémités par des âmes 6 et 6'. Ces âmes 6 et 6' sont elles mêmes prolongées par une semelle sensiblement horizontale 7, respectivement 7'. On voit que la semelle 7 est orientée vers l'intérieur du panneau 1, tandis que la semelle 7' est orientée vers l'extérieur de ce panneau 1.
A l'intérieur du profilé 4, a été disposé un bloc de laine de roche 8 qui se présente en coupe sous la forme d'un polygone à six côtés et qui a notamment une épaisseur importante dans sa partie centrale, qui diminue en allant vers les bords du bloc. Ce bloc a une épaisseur maximale inférieure ou égale à la hauteur du profilé 4.
Au-dessus de ce bloc 8, un treillis métallique 9 a été soudé sur les semelles 7 et 7' du profilé 4. Enfin, une couche de béton 3 a été coulée sur ce module, de telle sorte que le béton vienne en contact avec l'ensemble de la surface de la laine de roche 8, mais aussi avec les âmes 6 et 6', ainsi qu'avec le treillis métallique 9 qui est entièrement immergé dans le béton.
Si on se réfère à présent à la figure 2, on peut y voir un second mode de réalisation d'un panneau autoportant 10 selon l'invention, qui est constitué, d'une part de deux modules 11 et 12, et d'autre part d'une couche de béton 13 recouvrant et solidarisant les deux modules 11 et 12.
Les modules 11 et 12 sont identiques au module 2 qui vient d'être décrit pour le premier mode de réalisation.
La figure 3 explicite l'assemblage de deux panneaux autoportants 20 et 21 selon l'invention. Chaque panneau 20, 21, comprend un profilé métallique 20', 21' qui comprend des nervures d'emboítement 20", 21" qui sont de conformation différentes mais complémentaires et permettent, après qu'elles aient été mises en contact, d'éviter tout mouvement respectif des panneaux 20 et 21 dans une direction perpendiculaire à celle du plan des panneaux 20 et 21.
On munit également le panneau 20 de deux joints 22 et 23 qui permettront d'assurer une étanchéité entre les panneaux 20 et 21, après assemblage.
Le panneau selon l'invention présente une résistance améliorée au feu, quelle que soit sa disposition vis-à-vis de la direction de propagation de l'incendie.
Ainsi si les flammes se trouvent du côté du profilé métallique, la forme géométrique de ce profilé assure, par l'intermédiaire des âmes, un lien entre la face métallique du panneau et sa face en béton. Ce lien est primordial dans le comportement du système lors d'un incendie. En effet, la face métallique exposée dans ce cas a rapidement plus de résistance, mais peut rester stable pendant plusieurs heures et assurer un rôle d'écran.
Ce lien entre la face en béton et la face métallique est mécaniquement renforcé par l'élément de renfort métallique soudé ou connecté par un autre système aux âmes du profilé et noyé dans l'épaisseur de la couche de béton.
La laine de roche contenue dans le panneau autoportant est un véritable écran au feu et notamment à l'élévation de température de la face non exposée. N'étant pas directement exposée au feu, sa stabilité mécanique est assurée pendant plusieurs heures.
La couche de béton n'étant pas sollicitée à la flamme et peu à l'élévation de température, n'est en rien inquiétée par l'incendie sur l'autre face.
Si la flamme se présente du côté du béton, le fonctionnement est mécaniquement identique au cas précédent, à la différence que l'épaisseur de la couche de béton est suffisante à elle seule, pour résister pendant au moins deux heures. Cette configuration est par conséquent encore plus favorable au bon comportement du panneau exposé à l'incendie.
La laine de roche assure dans ce cas également la même fonction d'écran thermique et limite considérablement le transfert de température entre la face exposée et celle qui ne l'est pas.
Il est important de noter que le panneau selon l'invention se distingue notamment des coffrages de l'art antérieur en ce qu'il est autoportant et peut donc être fabriqué en atelier, puis acheminé facilement sur le chantier ou il pourra être posé immédiatement par assemblage des panneaux préfabriqués.
Outre une grande rapidité de pose, cela permet de garantir des dimensions géométriques constantes pour chaque panneau, d'où la suppression de tout ajustement sur le chantier.
Le panneau selon l'invention présente également l'avantage de pouvoir être utilisé aussi bien pour des façades, que pour des planchers ou des toitures, ce qui permet d'avoir un seul modèle de panneau en stock pour la réalisation de ces structures.
Enfin, il est réversible et peut donc être utilisé en fonction des besoins en orientant sa face métallique vers l'intérieur ou l'extérieur du bâtiment, ce qui représente une facilité de mise en oeuvre supplémentaire, tout en accroissant encore sa polyvalence.

Claims (11)

  1. Panneau autoportant résistant au feu (1, 10), pour le bâtiment, constitué, d'une part, par un ou plusieurs modules (2, 11, 12) comportant :
    un profilé (4) métallique en forme de U comprenant une plage centrale horizontale (5) s'étendant dans le sens longitudinal du profilé (4), deux âmes latérales (6, 6') sensiblement verticales et prolongeant chaque côté de la plage centrale (5) et deux semelles sensiblement horizontales (7, 7') venant prolonger chacune des âmes latérales, ledit profilé (4) étant éventuellement muni d'un revêtement de protection contre la corrosion,
    un élément de renfort métallique (9) sensiblement horizontal s'étendant entre les âmes (6, 6') du profilé (4), solidarisé avec ledit profilé métallique (4),
    une couche d'isolant thermique (8) disposée en appui sur ladite plage centrale (5), entre lesdites âmes (6, 6'), et sous ledit élément de renfort métallique (9),
    et d'autre part, par une couche de béton (3) recouvrant toute la surface de ladite ou lesdites couches d'isolant thermique (8) et entourant entièrement ledit ou lesdits éléments de renfort métallique (9).
  2. Panneau selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est constitué d'un seul module (2) et d'une couche de béton (3) recouvrant toute la surface de ladite couche d'isolant thermique (8) et entourant entièrement ledit élément de renfort métallique (9).
  3. Panneau selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est constitué de deux modules (11, 12) et d'une couche de béton (13) recouvrant toute la surface de chacune desdites couches d'isolant thermique et entourant entièrement chacun desdits éléments de renfort métallique.
  4. Panneau selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que lesdites âmes dudit profilé métallique (20', 21') en U comportent des nervures d'emboítement (20", 21 ").
  5. Panneau selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que ledit élément de renfort métallique (9) est un treillis métallique soudé sur lesdites semelles horizontales du profilé métallique (4) en forme de U.
  6. Panneau selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que ledit profilé métallique (4) en forme de U est réalisé en acier, éventuellement galvanisé ou émaillé.
  7. Panneau selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que ledit isolant thermique (8) présente, au moins à ses deux extrémités, une épaisseur inférieure à la hauteur dudit profilé métallique (4), et en ce que ladite couche de béton (3) est en contact avec lesdites âmes dudit profilé métallique (4).
  8. Panneau selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que ledit isolant thermique (8) est constitué de laine de roche.
  9. Utilisation d'un panneau autoportant (1, 10) selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, pour la réalisation de façades.
  10. Utilisation d'un panneau autoportant (1, 10) selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, pour la réalisation de toitures.
  11. Utilisation d'un panneau autoportant (1, 10) selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, pour la réalisation de planchers.
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