EP2014842B1

EP2014842B1 - Mur coupe-feu

Info

Publication number: EP2014842B1
Application number: EP07110506A
Authority: EP
Inventors: Denis Zago; Jules Mathieu
Original assignee: ArcelorMittal Commercial Sections SA
Current assignee: ArcelorMittal Commercial Sections SA
Priority date: 2007-06-19
Filing date: 2007-06-19
Publication date: 2010-03-17
Anticipated expiration: 2027-06-19
Also published as: ATE461327T1; EP2014842A1; ES2341582T3; DE602007005362D1; PL2014842T3

Description

Domaine technique

La présente invention concerne un mur coupe-feu, en particulier un mur coupe-feu pouvant aisément s'intégrer dans un bâtiment à ossature en acier, ainsi que des éléments constitutifs d'un mur coupe-feu.

Etat de la technique

Un mur coupe-feu est destiné à arrêter ou retarder l'avancée d'un incendie dans un bâtiment. Selon les règlements français actuellement en vigueur, il doit résister, en laboratoire, pendant un temps donné (généralement 4 heures) aux conditions d'un feu conventionnel et être étanche aux gaz chauds. De plus, la température sur la surface opposée à l'incendie ne doit pas dépasser 140°C en moyenne et 180°C en un point extrême. Le mur coupe-feu doit en principe dépasser en toiture et, dans le cas d'un bâtiment à ossature métallique, la déformation, respectivement l'écroulement de l'ossature en acier du côté de l'incendie ne doit pas entraîner la ruine du mur coupe-feu.
Dans un bâtiment à ossature en acier on réalise aujourd'hui surtout deux types de murs coupe-feu. Le premier type est une cloison coupe-feu comprenant une structure porteuse en profilés d'acier mince revêtue de plaques de plâtre et remplie de laine minérale. Ce type de cloison coupe-feu présente cependant des problèmes lorsqu'il s'agit de garantir sa pérennité en cas de déformation ou d'écroulement de l'ossature en acier du côté de l'incendie. Le deuxième type est un mur coupe-feu moisé entre deux structures porteuses indépendantes et relié à ces dernières par des attaches fusibles qui vont fondre du côté du mur exposé à l'incendie et rester intactes du côté opposé à l'incendie. Par conséquent, si la structure porteuse du côté du mur coupe-feu exposé à l'incendie s'effondre, ceci ne va pas entraîner la ruine du mur coupe-feu. Ce dernier reste en effet encore soutenu par les attaches fusibles, qui l'attachent à la structure porteuse située du côté du mur coupe-feu qui n'est pas exposé à l'incendie.
Un mur coupe-feu du deuxième type est commercialisé par la société YTONG sous la dénomination « mur coupe-feu à structure métallique dédoublée ». Il s'agit d'une paroi construite avec des dalles de bardage en béton cellulaire érigée entre des poteaux dédoublés, dont l'écartement est seulement légèrement plus grand que l'épaisseur des dalles de bardage. Tous les joints verticaux entre les dalles de bardage se situent entre les poteaux et sont remplis avec de la laine de roche. Les joints horizontaux comprennent un système de languette et rainure et doivent être collés à plein bain avec un mortier-colle. Les attaches fusibles du système YTONG comprennent des plaquettes de fusion, qui sont fixées à l'aide de clous soit sur les faces visibles des dalles de bardage soit sur les surfaces de contact horizontales entre deux dalles de bardage, et qui prennent appui derrière les ailes des poteaux.
Un désavantage majeur du système YTONG à structure métallique dédoublée est que le mur coupe-feu doit être érigé avant de fermer le bâtiment, car les dalles de bardage doivent s'engager par le haut entre les poteaux dédoublés. Un autre désavantage du système YTONG à structure métallique dédoublée est que l'intégration de larges portes coupe-feu coulissantes dans ce type de mur coupe-feu est quasi impossible. De plus, des dalles de bardage en béton cellulaire ne sont généralement pas admises dans des bâtiments agroalimentaires, eu égard aux contraintes d'hygiène.
Un mur coupe-feu comprenant les caractéristiques du préambule de la revendication 1 est décrit dans le document DE 100 40 699 .

Objets de l'invention

Un premier objet de la présente invention est de rendre plus facile et plus flexible le compartimentage coupe-feu de constructions métalliques. Conformément à l'invention, cet objectif est atteint par un mur coupe-feu selon la revendication 1.
Un deuxième objectif de la présente invention est de proposer un meilleur système d'ancrage pour des murs coupe-feu.
Un autre objectif de la présente invention est de proposer des panneaux résistants au feu à structure sandwich très compacte, qui permettent de construire des parois ayant une résistance au feu très élevée (par exemple de l'ordre de 4 heures et plus).
Encore un autre objectif de la présente invention est de proposer un joint entre deux panneaux résistants au feu qui ne garantit pas seulement un assemblage solide des panneaux et une excellente étanchéité aux flammes, fumées et gaz chauds, mais qui permet également un remplacement aisé d'un panneau abîmé dans la paroi.

Description générale de l'invention

Afin de résoudre le problème mentionné ci-dessus, la présente invention propose un mur coupe-feu comprenant: une paroi construite à l'aide de panneaux résistants au feu; une structure porteuse métallique indépendante de chaque côté de la paroi; un système d'ancrage pour chacune des deux structures porteuses, avec des points d'ancrage entre la paroi et la structure porteuse ; et au moins un moyen de détection incendie associé à chaque système d'ancrage de façon à provoquer, en cas d'un incendie, une rupture desdits points d'ancrage du côté de la paroi qui est exposé à l'incendie. Selon un premier aspect nouveau de la présente invention, l'écartement entre les deux structures porteuses est égal à au moins deux fois l'épaisseur d'un panneau résistant au feu, la paroi étant agencée au milieu entre les deux structures porteuses. Un tel écartement entre les deux structures porteuses procure de multiples avantages. Il permet notamment de facilement ériger la paroi lorsque les structures porteuses sont déjà en place. Ceci est particulièrement intéressant lorsque l'on construit de grands halls industriels et l'on ne sait pas encore quel compartimentage coupe-feu il faut prévoir. Lorsque l'exploitation du hall change, et le mur coupe-feu entre deux structures porteuses indépendantes gêne, on pourra aussi facilement enlever une telle paroi construite avec des panneaux résistants au feu, ceci sans risquer d'endommager l'ossature métallique du hall. On notera également que l'espace libre entre chaque structure porteuse et la paroi est suffisant pour pouvoir y intégrer des portes coupe-feu coulissantes, qui peuvent alors coulisser dans cet espace libre. De plus, en cas d'incendie, la transmission de chaleur entre la structure porteuse et la paroi est affaiblie. Reste enfin à mentionner que le risque que la paroi soit endommagée par des éléments de la structure porteuse, lorsque cette dernière se déforme sous l'effet de l'incendie, est sensiblement réduit.
Un point d'ancrage situé à une certaine hauteur au-dessus du sol est conçu de façon à permettre une augmentation de l'écartement entre la paroi et la structure porteuse de l'ordre de un à plusieurs centimètres avant de s'opposer à cette augmentation en reprenant un effort de traction. Un tel point d'ancrage n'exerce pas d'effort de traction sur la paroi, lorsqu'une des deux structures porteuses est soumise, sous la charge du vent, à une flexion qui a tendance à augmenter l'écartement entre la structure porteuse et la paroi.
Pour augmenter la stabilité en fonctionnement normal de la paroi, on peut avantageusement prévoir des points d'appui entre la paroi et chacune des structures porteuses. Ces points d'appui reprennent essentiellement des efforts de compression et ne sont pas aptes à transmettre un effort de traction entre la paroi et une des structures porteuses.
Une exécution préférée d'un point d'ancrage comprend: un premier bras d'attache horizontal fixé à une des deux structures porteuses et muni d'un premier trou de passage pour une goupille; un deuxième bras d'attache horizontal fixé à la paroi et muni d'un deuxième trou de passage pour une goupille, les deux trous étant verticalement superposés. Une goupille à axe vertical est logée dans les deux trous et sert à la transmission d'efforts entre les deux points d'attache. Lors de cette transmission d'efforts, la goupille est essentiellement sollicitée en cisaillement.
Un des deux trous verticalement superposés est avantageusement un trou oblong. De cette façon on peut régler le point d'attache de façon à tolérer une augmentation de l'écartement entre la paroi et la structure porteuse de l'ordre de quelques centimètres, avant que la goupille ne soit sollicitée en cisaillement. Ceci permet notamment d'éviter qu'une déformation d'une des deux structures porteuses sous la charge du vent résulte dans un effort de traction sur le deuxième bras d'attache horizontal fixé à la paroi. De plus, un trou oblong permet aussi un montage plus facile des points d'ancrage, car il permet de compenser des inégalités dans l'écartement entre la paroi et la structure porteuse. La goupille peut aussi être agencée dans le trou oblong de façon à transmettre une compression sur le bras d'attache horizontal fixé à la paroi avec faible jeu axial et à transmettre une traction sur ce dernier avec un jeu axial beaucoup plus important. Dans cette exécution, le point d'ancrage a également une fonction de point d'appui entre la paroi et la structure porteuse qu'il relie.
Dans une exécution préférée, un point d'ancrage comprend un élément fusible maintenant en place la goupille dans les deux trous. Il sera apprécié que cet élément fusible ne doit pas participer à la transmission d'un effort de traction ou de compression par le point d'ancrage, ce qui facilite naturellement son dimensionnement. Ce point d'ancrage comprend alors avantageusement un élément ressort, qui est associé à la goupille de façon à la chasser axialement de son logement lorsque l'élément fusible rompt, libérant ainsi le premier du deuxième bras d'attache. De plus, le ressort exerce un effort constant et bien défini sur l'élément fusible, ce qui permet de garantir une température de fusion plus précise.
Le système d'ancrage peut aussi comprendre un système de tringles apte à occuper une première position, dans laquelle il maintient en place les goupilles d'au moins deux points d'ancrage dans leurs trous respectifs, et une deuxième position dans laquelle il libère ces goupilles. Des moyens d'actionnement sont alors associés à ce système de tringles pour l'amener de sa première position dans sa deuxième position. Ces moyens d'actionnement sont avantageusement asservis à un moyen de déclenchement. Ce dernier est par exemple un élément fusible, un autre type de détecteur d'incendie, un système d'extinction d'incendie (par exemple un système sprinkler) ou un moyen de déclenchement manuel, qui peut être actionné par les pompiers.
Les panneaux résistants au feu sont de préférence des panneaux légers à structure sandwich qui sont munis d'un parement externe formé de tôles en acier.
Il sera également apprécié que la présente invention concerne aussi un nouveau type de panneaux sandwich très compacts, qui permettent de construire des parois ayant une résistance au feu très élevée (par exemple de l'ordre de 4 heures et plus). Un tel panneau résistant au feu a une âme centrale comprenant au moins une plaque de plâtre et une couche d'isolation thermique sur base de verre cellulaire collée sur chaque face de l'âme centrale. Selon un premier aspect important, des moyens d'évent sont agencés entre l'âme centrale et chaque couche d'isolation thermique, de façon à évacuer la vapeur formée lors de l'échauffement du plâtre de l'âme centrale vers les joints entre les panneaux. De cette façon, on permet une évacuation contrôlée de la vapeur d'eau formée lors de l'échauffement du plâtre de l'âme centrale, et on évite de faire exploser le panneau sandwich sous l'effet d'une augmentation excessive de la pression interne. Dans ce type de panneaux, les couches d'isolation thermique sont de préférence fixées à l'aide d'un collage discontinu sur l'âme centrale, de façon à ce qu'il subsiste des vides entre les régions assemblées par collage. Ces vides forment alors des moyens d'évent aptes à évacuer la vapeur.
Dans une exécution préférée d'un panneau, des tôles en acier sont fixées à l'aide d'un collage surfacique sur les couches d'isolation thermique pour former un parement externe du panneau. Cette tôle en acier formant le parement externe est de préférence une tôle mince en acier au carbone revêtue d'un alliage composé d'aluminium et de zinc. Un alliage préféré comprend par exemple entre 53% et 57% d'aluminium, 41 % et 46% de zinc et 1 % et 2% de silicium. La tôle en acier formant le parement a normalement une épaisseur de 0,6 à 1,3 mm. Il sera noté que l'alliage susmentionné augmente de façon notable et inattendue la résistance au feu des panneaux sandwich. On pense pouvoir expliquer ce phénomène surprenant comme suit. Sous l'effet de la chaleur d'incendie élevée, le revêtement d'aluminium et de zinc se comporte en « millefeuille », c'est-à-dire il gonfle en formant de fines couches solides séparées par des couches d'air. Ce revêtement « millefeuille » semble alors constituer une couche d'isolation thermique, qui retarde l'échauffement du panneau sandwich.
L'âme centrale du panneau comprend avantageusement un panneau porteur à base de ciment renforcé de fibres; et de chaque côté du panneau porteur, une plaque de plâtre collée sur le panneau porteur. Le panneau porteur présente une déformation sous chaleur plus faible que les plaques de plâtre. Ce panneau porteur sert de support structurel pour les plaques de plâtre et a comme objet de maintenir ces dernières en place le plus longtemps possible en cas d'incendie.
Un panneau selon l'invention comprend avantageusement un encadrement formé avec des plaques minérales collées sur les bords de la structure sandwich. Cet encadrement est de préférence formé avec des plaques à base de ciment renforcé de fibres. Le parement externe formé de tôles en acier forme des rebords de faible hauteur le long dudit encadrement, de façon à agrafer l'encadrement, sans constituer de pont thermique. Il sera apprécié qu'un tel encadrement renforce sensiblement la stabilité mécanique des bords du panneau. En cas d'incendie, il contribue dès lors à une meilleure étanchéité aux flammes, fumées et gaz chauds au niveau des joints entre les panneaux. L'encadrement comprend avantageusement des trous pour évacuer la vapeur formée lors de l'échauffement du plâtre de l'âme centrale à travers les joints entre les panneaux.
La présente invention présente aussi un nouveau type de joints pour l'assemblage de panneaux résistants au feu dans une paroi. Un tel joint entre deux panneaux est formé par un côté à clé de raccord d'une première plaque qui prend appui sur un côté sans clé de raccord d'une deuxième plaque. Ce joint est fermé de chaque côté par un profilé oméga formant un canal central bordé de deux semelles. Le canal central est fixé à l'aide de vis du type tire-fond sur la clé de raccord. Les semelles sont fixées à l'aide de vis auto-perceuses sur le parement externe formé de tôles en acier. Un plat est fixé sur le profilé oméga de façon à recouvrir le canal central. Il s'agit avantageusement d'un plat en acier au carbone revêtu d'un alliage composé d'aluminium et de zinc, comme décrit ci-avant. Une bande intumescente est de préférence fixée sur le plat en acier dans le canal central du profilé oméga. Ce mode de construction de joints ne garantit pas seulement un assemblage solide des panneaux et une excellente étanchéité des joints aux flammes, fumées et gaz chauds. Il permet également un remplacement aisé d'un panneau abîmé dans la paroi. En effet, après avoir démonté les plats et les profilés oméga, on peut simplement retirer un panneau endommagé de la paroi et le remplacer par un nouveau panneau.
Il reste à noter que les panneaux résistants au feu sont avantageusement des panneaux rectangulaires avec un rapport longueur sur hauteur de 2 à 1 et qui ont de préférence une longueur inférieure à 3 m.

Brève description des dessins

D'autres particularités, caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description détaillée de quelques modes de réalisation avantageux présentés ci-dessous, à titre d'illustration, en se référant aux dessins annexés. Ceux-ci montrent:

Fig. 1:: est une coupe à travers un bâtiment comprenant un mur coupe-feu selon l'invention;
Fig. 2:: est un agrandissement du détail encadré de la Fig. 1 ;
Fig. 3:: est une variante d'exécution du détail montré sur la Fig. 2 ;
Fig. 4:: est une vue en plan d'un panneau ;
Fig. 5:: est une coupe selon les flèches AA' et CC' sur la Fig. 4 ;
Fig. 6:: est une coupe selon les flèches BB' et DD' sur la Fig. 4 ; et
Fig. 7 :: est une coupe d'un joint entre deux panneaux.

Description d'une exécution préférée

La Fig. 1 montre une coupe à travers un bâtiment à ossature métallique au niveau d'un mur coupe-feu 10 comprenant une paroi 12 construite à l'aide de panneaux résistants au feu 14. Au niveau du mur coupe-feu 10, l'ossature métallique du bâtiment est divisée en deux structures porteuses métalliques structurellement indépendantes 16 et 16'. Ceci veut dire qu'il n'y a pas de liens structurels entre la structure porteuse de gauche 16 et la structure porteuse de droite 16'. Par conséquent, un écroulement de la structure porteuse de gauche 16 n'entraînera pas la ruine de la structure porteuse de droite 16' et vice versa.
Chacune des deux structures porteuses 16, 16' comprend des poteaux verticaux 18, 18' supportant des poutres 20, 20' portant une toiture 22, 22'. En fait, il s'agit de deux toitures indépendantes 22, 22', qui sont séparées par un dépassement 24 de la paroi 12 en toiture et raccordées à ce dépassement 24 de façon étanche. Ces structures porteuses 16, 16' pourraient également comprendre des poutres portant un plancher intermédiaire (non montré) d'un côté ou des deux côtés de la paroi 12. Selon les besoins, chaque structure porteuse 16, 16' peut encore comprendre des éléments de contreventement verticaux et horizontaux (non visibles) et des lisses 26, 26', c'est-à-dire des profilés horizontaux fixés aux poteaux verticaux 18, 18' d'une structure porteuse 16, 16' et servant notamment à l'ancrage de la paroi 12 (voir p. ex. Fig. 3).
Entre chacune des deux structures porteuses 16, 16' et la paroi 12 est agencé un système d'ancrage avec des points d'ancrage 28, 28' entre ladite paroi et la structure porteuse 16, 16' respective. Ces points d'ancrage 28, 28', dont une exécution préférée sera décrite plus loin, sont asservis à un moyen de détection incendie, qui est apte à provoquer, en cas d'un incendie, une rupture des points d'ancrage du côté de la paroi 12 qui est exposé à l'incendie. De cette façon, la paroi 12 est désolidarisée de la structure porteuse 16, 16' du côte de l'incendie, mais est encore soutenue par la structure porteuse 16, 16' du côte opposé à l'incendie. Par conséquent, la structure porteuse 16, 16' exposée à l'incendie peut s'écrouler sans causer la ruine de la paroi 12.
On notera un écartement « D » assez important entre les deux structures porteuses 16, 16'. Cet écartement « D » est normalement égal de deux à trois fois l'épaisseur « E » d'un panneaux résistant au feu (c'est-à-dire on a de préférence : 2 ≤ D/E ≤ 3). Sur la Fig. 1, ce rapport « D/E » est par exemple égal à 2,5. En chiffres absolus, l'écartement « D » mesure de préférence entre 30 cm et 60 cm.
Cet écartement « D » assez important entre les deux structures porteuses 16, 16' procure de multiples avantages. Il permet par exemple d'ériger assez facilement la paroi 12 lorsque les structures porteuses 16, 16' sont déjà en place. Ceci est particulièrement intéressant lorsque l'on construit de grands halls industriels et l'on ne sait pas encore quel compartimentage coupe-feu il faut prévoir. Avec un système selon la présente invention, il suffit alors de diviser l'ossature métallique du hall en plusieurs structures porteuses indépendantes avec un écartement « D » entre deux structures porteuses adjacentes qui est égal à au moins deux fois l'épaisseur « E » d'un panneau résistant au feu, pour pouvoir facilement ériger, selon les besoins et à n'importe quel moment, une paroi 12 avec des panneaux résistants au feu 14 entre deux structures porteuses indépendantes, pour former un compartimentage coupe-feu. Lorsque l'exploitation du hall change, et le mur coupe-feu entre deux structures porteuses indépendantes n'est plus requis et gêne, on pourra aussi facilement enlever à tout moment une telle paroi 12 construite avec des panneaux résistants au feu 14, et ceci sans risquer d'endommager l'ossature métallique du hall. On notera également que l'espace libre entre la face externe 30 de la paroi 12 et la face interne 32 des poteaux verticaux 18, 18', dont la largeur « L » mesure de préférence entre 10 cm et 20 cm, est suffisant pour pouvoir y intégrer des portes coupe-feu coulissantes (non montrées), qui peuvent alors coulisser dans cet espace indépendamment de l'emplacement des poteaux verticaux 18, 18'. Aussi en cas d'incendie, l'espace libre entre la face externe 30 de la paroi 12 et la face interne 32 des poteaux verticaux 18, 18' procure des avantages notables. Il affaiblit notamment la transmission de chaleur entre la structure porteuse métallique 16, 16' qui, à cause de la conductivité thermique élevée de l'acier, s'échauffe plus vite que la paroi 12 construite à l'aide de panneaux résistants au feu 14 et qui, à cause de sa chaleur massique importante, constitue un radiateur de chaleur important en cas d'incendie. De plus, l'espace libre entre la face externe 30 de la paroi 12 et la face interne 32 des poteaux verticaux 18, 18', réduit aussi le risque que la paroi 12 soit endommagée par des éléments de la structure porteuse 16 ou 16', lorsque cette dernière se déforme sous l'effet de l'incendie.
En se référant maintenant à la Fig. 2, on va décrire une exécution préférée des points d'ancrage 28, 28'. Le point d'ancrage 28 comprend principalement deux cornières 34, 36, une goupille 38, un élément fusible 40 et un ressort 42. La première cornière 34 est fixée au poteau 18 et comprend un premier bras d'attache 44 horizontal qui s'étend en direction de la paroi 12. La deuxième cornière 36 est fixée à la paroi 12 et comprend un deuxième bras d'attache 46 horizontal qui s'étend en direction du poteau 18 et qui passe en dessous du premier bras d'attache 44. Chacun des deux bras d'attache 44, 46 comprend un trou de passage 48, 50. Ces trous de passage 48, 50 sont superposés verticalement. La goupille 38 passe à travers les deux trous de passage 48, 50 en ayant son axe central sensiblement vertical. Elle est suspendue à l'aide de l'élément fusible 40 à une potence 52, qui est de préférence supportée par la première cornière 34 et s'étend au-dessus du premier bras d'attache 44 dans l'axe du trou de passage 48. La connexion entre la potence 52 et l'élément fusible 40 et la connexion entre l'élément fusible 40 et la goupille 38 sont de préférence des articulations cylindriques 54, 56, de façon à éviter que la goupille 38 puisse solliciter l'élément fusible 40 en flexion, lorsque le poteau 18 se rapproche ou s'écarte de la paroi 12. Le ressort 42 prend appui avec une extrémité sur un épaulement 58 de la goupille 38, et avec l'autre extrémité sur la face inférieure du deuxième bras d'attache 46. Il est pré-comprimé de façon à exercer sur l'élément fusible 40 un effort de traction prédéterminé. En effet, le fabricant de l'élément fusible 40 indique généralement un effort de traction minimal et un effort de traction maximal pour lequel il garantit la rupture de l'élément fusible 40 à sa température nominale. De plus, le ressort 42 précontraint produit aussi une force élastique d'éjection de la goupille 38, lorsque l'élément fusible 40 rompt en cas d'incendie, réduisant ainsi le risque que la goupille 38 reste coincée dans les trous de passage 48, 50. Reste à noter que l'élément fusible 40 a typiquement une température de rupture nominale entre 120°C et 200°C et est par exemple dimensionné pour un effort de traction minimal de 1 kg et maximal de 10 kg. On peut aussi travailler avec des éléments fusibles 40 à différentes températures de rupture. Les éléments fusibles 40 des points d'ancrage situés plus près du sol auront alors une température de rupture plus faible que les éléments fusibles 40 des points d'ancrage situés plus près de la toiture 22, 22'.
La Fig. 3 montre une alternative d'exécution de points d'ancrage. Ces points d'ancrage 228, 228' de la paroi 12 ne sont pas fixés sur les poteaux 18, 18', mais sur des lisses 26, 26'. Au lieu d'une cornière 34, le point d'ancrage 228 comprend un plat 234, qui est fixé sur la lisse 26 et qui forme ledit premier bras d'attache 44 horizontal qui s'étend en direction de la paroi 12. On notera également que le premier bras d'attache 44 comprend un trou de passage rond 248, mais le deuxième bras d'attache 46 comprend un trou de passage oblong 250 avec un bord avant 252 et un bord arrière 254 axialement espacés. La goupille 38, qui traverse le trou de passage rond 248 avec un faible jeu, est agencée dans le trou de passage oblong 250 à une certaine distance du bord avant 252. Ceci permet une augmentation de l'écartement entre la paroi 12 et la structure porteuse 16 de l'ordre de quelques centimètres, avant que la goupille 38 ne prenne appui sur bord avant 252 du trou de passage oblong 250. Ce n'est qu'à partir du moment où la goupille 38 prend appui sur le bord avant 252 du trou de passage oblong 250, que le point d'ancrage 228 s'oppose à une augmentation de l'écartement entre la paroi 12 et la structure porteuse 16 en reprenant un effort de traction. Ce jeu prévu dans les points d'ancrage 228, 228' est dimensionné de façon à ce que ces points d'ancrage 228, 228' n'exercent pas d'effort de traction sur la paroi 12, lorsque p.ex. les poteaux verticaux 18 de la première structure porteuse 16 sont soumis, sous la charge du vent, à une déformation ou un déplacement en tête, qui augmentent l'écartement entre les poteaux verticaux 18 et la paroi 12. On notera également que le trou de passage oblong 250 permet un montage aisé des points d'ancrage 228, 228' car il permet de facilement compenser des inégalités dans l'écartement entre la paroi 12 et la structure porteuse 16, resp. 16'. De plus, une grandeur de point d'ancrage 228, 228' permet de couvrir une plage importante d'écartements entre la paroi 12 et la structure porteuse 16, resp. 16'.
Pour stabiliser davantage la paroi 12, on peut prévoir des points d'appui (non montrés) entre la paroi 12 et chacune des structures porteuses 16, 16'. Ces points d'appui, reprennent essentiellement des efforts de compression et ne sont pas aptes à transmettre un effort de traction entre la paroi 12 et une des structures porteuses 16, 16'. De plus, une telle fonction d'appui peut aussi être intégrée dans les points d'ancrage 228, 228'. A cette fin, la goupille 38, qui traverse le trou de passage rond 248 avec un faible jeu, est agencée dans le trou de passage oblong 250 en appui sur le bord arrière 254, respectivement en appui sur une pièce d'appui (non montrée) qui est vissée ou soudée sur le deuxième bras d'attache 46, après montage du point d'ancrage 228, 228'. Reste à noter que la solution avec trou de passage oblong 250 s'applique naturellement aussi aux points d'ancrage 28, 28' de la Fig. 2.
Les panneaux résistants au feu 14 sont de préférence des panneaux rectangulaires avec un rapport longueur sur hauteur de 2 à 1, tel que montré sur la Fig. 4. Une longueur typique d'un panneau serait par exemple 2,5 m. Pour une résistance au feu de 4 heures, leur épaisseur est en principe comprise entre 15 cm et 18 cm. Dans le mur coupe-feu 10, les panneaux résistants au feu 14 sont de préférence agencés horizontalement. Un agencement vertical n'est cependant pas exclu. De plus, grâce au rapport longueur sur hauteur de 2 à 1 des panneaux 14, il est facile d'intégrer des panneaux verticaux dans un agencement de panneaux horizontaux.
En se référant maintenant à la Fig. 7, on va décrire une exécution préférée des panneaux résistants au feu 14. Il s'agit de panneaux légers à structure sandwich. Ils comprennent plus particulièrement une âme centrale 62 sur base de plâtre et, de chaque côté de l'âme centrale 62, une couche d'isolation thermique 64, 64' et un parement externe formé de tôles 60, 60'.
La couche d'isolation thermique 64, 64' est de préférence constituée de plaques de verre cellulaire alumino-silicaté sans addition de liants, ayant une conductivité thermique d'environ 0,04 W/mK, une masse volumique de 120 kg/m³ et une résistance à la compression de 0,7 N/mm². De telles plaques, qui sont totalement inorganiques et sont formées sans liants, sont par exemple vendues par la firme « PITTSBURGH CORNING EUROPE S.A.» sous la désignation « FOAMGLAS ® T4 ». Pour atteindre une résistance au feu de 4 heures, on prendra normalement des plaques d'une épaisseur de 50 mm.
L'âme centrale 62 comprend un panneau porteur 66 à base de ciment renforcé de fibres, sur lequel sont collées des plaques de plâtre 68, 68'. Le panneau porteur 66 a une épaisseur de l'ordre de 12 mm et une densité de l'ordre d'environ 1100 kg/m3. Il peut être un médiocre isolant thermique (conductivité thermique de l'ordre de 0,25 W/mK) mais doit être incombustible et présenter une bonne résistance mécanique à haute température. Ce panneau porteur 66 sert en effet de support structurel pour les plaques de plâtre 68, 68' et a comme but de maintenir ces dernières en place le plus longtemps possible en cas d'incendie. Les plaques de plâtre 68, 68' sont classées comme matériau incombustible (en France : classe M0) et sont composées d'une âme en plâtre d'une épaisseur d'environ 25 mm et de deux parements en voile de verre enduit. Leur poids spécifique est d'environ 900 kg/m3. Ces plaques de plâtre 68, 68' ne sont pas seulement incombustibles, mais elles augmentent aussi sensiblement la résistance à l'incendie du panneau sandwich 14. Leur âme en plâtre contient, en effet, de l'ordre de 20% d'eau de cristallisation liée chimiquement. Lorsque le panneau sandwich est exposé à un incendie, cette eau de cristallisation s'évapore lentement sous l'action de la chaleur. Or, tant que ce processus d'évaporation dure, la température de la plaque ne dépasse pas les 100°C.
Les tôles 60, 60' formant le parement externe sont de préférence des tôles minces (épaisseur de 0,6 à 1,3 mm) en acier au carbone revêtue d'un alliage composé d'aluminium et de zinc en proportions sensiblement égales et une trace de silicium. De telles tôles sont par exemple commercialisées par ARCELOR MITTAL sous la dénomination ALUZINC ®. Le revêtement ALUZINC® est un alliage comprenant environ 55% d'aluminium, 43,4% de zinc et 1,6% de silicium. Les avantages bien connus de ces tôles sont leur remarquable résistance à la corrosion et le fait que la couleur et la brillance naturelles du revêtement sont préservées pour longtemps. Or, lors de tests de résistance au feu réalisés avec les panneaux sandwich de la présente invention, on a découvert un autre avantage majeur de ces tôles. En effet, elles augmentent de façon notable et inattendue la résistance au feu des panneaux sandwich 14 testés. On pense pouvoir expliquer ce phénomène surprenant par le phénomène suivant. Sous l'effet de la chaleur élevée, le revêtement d'aluminium et de zinc se comporte en « millefeuille », c'est-à-dire qu'il gonfle en formant de fines couches solides séparées par des couches d'air. Ce revêtement « millefeuille » semble alors constituer une couche d'isolation thermique, qui retarde l'échauffement du panneau sandwich 14.
Pour assembler les différents éléments du panneau sandwich 14, on utilise de préférence une colle composée d'un liant élastique organique, par exemple une résine de la famille des polyols contenant des quantités usuelles de plastifiants, de promoteurs d'adhérence, de stabilisants, de catalyseurs, auquel on ajoute une charge minérale hydratée, par exemple de l'alumine tri-hydratée, et un réactif de polymérisation. De telles colles élastiques sont par exemple décrites dans la demande de brevet EP 1283310 . Le liant organique doit conférer une élasticité suffisante pour compenser ou absorber les déformations du panneau dues aux manutentions, au transport, au montage et, surtout, pour compenser autant que possible les dilatations différentielles des différents matériaux du panneau sous l'effet de la chaleur d'incendie. La charge minérale hydratée ralentit l'échauffement de la colle en s'évaporant lentement sous l'action de la chaleur d'incendie. Ensuite, le liant organique se carbonise, ce qui semble également retarder l'échauffement du panneau 14.
Entre les plaques de plâtre 68, 68' et le panneau porteur 66, de même qu'entre les couches d'isolation thermique 64, 64' et les tôles 60, 60', on utilise de préférence une couche continue de colle 70, 70' et 72, 72' d'une épaisseur entre 1,0 mm et 1,5 mm (collage surfacique). Entre les plaques de plâtre 68, 68' et les couches d'isolation thermique 64, 64' on utilise de préférence une couche discontinue de colle 74, 74' (collage discontinu). Cette couche 74, 74' est soit divisée par des stries, soit composée de plots isolés, de façon à ce qu'il subsiste des vides entre l'âme centrale 62 et chaque couche d'isolation thermique 64, 64' formant des moyens d'évent aptes à évacuer la vapeur d'eau, formée lors de l'échauffement des plaques de plâtre 68, 68', vers les joints entre les panneaux 14. De cette façon on obtient une évacuation contrôlée de la vapeur d'eau formée lors de l'échauffement du plâtre de l'âme centrale 62, et on évite de faire exploser le panneau sandwich 14 sous l'effet d'une augmentation excessive de la pression interne. Cette évacuation contrôlée de la vapeur d'eau est d'autant plus importante que les couches d'isolation thermique 64, 64' en verre cellulaire sont quasi imperméables à la vapeur d'eau. Pour favoriser encore davantage une évacuation contrôlée de la vapeur d'eau, on peut aussi aménager des stries dans les surfaces internes des couches d'isolation thermique 64, 64'.
Sur les Fig.4, 5 et 6 on voit que le panneau 14 comprend un encadrement 76, qui est composé de plaques minérales collées sur les bords de sa structure sandwich. Comme pour le panneau porteur 66 de l'âme central 62, on utilise de préférence des plaques minérales à base de ciment renforcé de fibres, parce que de telles plaques présentent une excellente résistance mécanique à haute température. La colle utilisée pour coller les plaques minérales de l'encadrement 76 sur les bords de la structure sandwich du panneau 14 est identique à la colle utilisée pour l'assemblage de la structure sandwich. Les tôles de parement 60, 60' forment des rebords 80, 80' le long de l'encadrement 76, de façon à agrafer ce dernier sur la structure en sandwich. Ces rebords 80 n'ont qu'une faible hauteur afin de ne pas former un pont thermique en direction de l'épaisseur de la paroi 12.
Sur les Fig. 4 et 6, on voit qu'un côté long (coupe BB') et un côté court (coupe DD') de l'encadrement 76 forment une clé de raccord 82 faisant saillie entre les rebords 80 des tôles de parement 60, 60'. Le long de ces premiers côtés, l'encadrement a une section en « T ». Les rebords 80 des tôles de parement 60, 60' prennent appui sur les bras du « T », qui ont une épaisseur d'environ 12 mm. La jambe du « T » forme la clé de raccord 82, qui a une épaisseur d'environ 24 mm, c'est-à-dire le double de l'épaisseur des bras du « T ». Sur les Fig. 4 et 5, on voit que sur le côté long opposé (coupe AA') et le côté court opposé (coupe CC'), l'encadrement ne dispose pas de clé de raccord 78. Le long de ces derniers côtés, l'encadrement a simplement une section rectangulaire d'une épaisseur d'environ 12 mm. Les signes de référence 84 sur la Fig. 5 désignent des trous dans l'encadrement 76. Ces trous 84 ont comme fonction d'évacuer la vapeur formée lors de l'échauffement du plâtre de l'âme centrale à travers les joints entre les panneaux 14. Reste à noter que toutes les surfaces extérieures de l'encadrement 76 d'un panneau 14 sont munies d'une peinture intumescente. Cette dernière forme, sous l'effet de la chaleur d'un incendie, une meringue améliorant l'étanchéité des joints au gaz de combustion.
La construction d'un joint entre deux panneaux 14, 14' est maintenant décrite en se référant de nouveau à la Fig. 7. On constate que la clé de raccord 78 de l'encadrement du panneau inférieur 14 constitue une surface d'appui 86 pour le côté sans clé de raccord du panneau supérieur 14'. La fixation des deux panneaux 14 et 14' se fait alors à l'aide de profilés oméga 88. Il s'agit de profilés en acier d'une épaisseur de 1 mm à 1,5 mm, ayant sensiblement une section en forme d'une lettre Ω, comprenant un canal central 90 bordé de deux semelles 92, 94. Le canal central 90 est logé dans la rainure 96 subsistant de chaque côté de la clé de raccord 78, et y est fixé à l'aide de vis du type tire-fond 98 sur la clé de raccord 78. Les deux semelles 92, 94 prennent appui sur les tôles de parement 60 de chaque côté de la rainure 96. La référence 100 désigne un plat revêtu du même alliage que les tôles de parement 60. Ce plat 100 est fixé à l'aide de vis auto-perceuses 102 sur deux semelles 92, 94, de façon à fermer le canal central 90 vers l'extérieur. Ces vis auto-perceuses 102 pénètrent à travers le plat 100, les semelles 92, 94 et les tôles de parement 60 dans l'encadrement 76 des panneaux 14, 14'. Elles fixent ainsi en même temps le profilé oméga 88 et le plat 100 aux deux panneaux 14, 14'. En revenant à la Fig. 2 ou 3, il sera noté que la deuxième cornière 36 est également fixée sur le plat 100 à l'aide de vis auto-perceuses 103 qui pénètrent à travers le plat 100, les semelles 92, 94 et les tôles de parement 60, 60' dans l'encadrement 76 des panneaux 14, 14'. Ces vis 103 fixent ainsi en même temps le profilé oméga 88, le plat 100 et la deuxième cornière 36 aux deux panneaux 14, 14'.
Dans le canal central 90 est agencée une bande intumescente 104, par exemple une bande à base de silicate de sodium hydraté, recouverte sur les deux faces par une résine époxydique. Cette bande intumescente 104, qui a sensiblement la même largeur que le canal central 90, est de préférence collée au dos du plat 100. Sous l'influence de la chaleur d'incendie (par exemple à une température entre 100 et 150°C), la bande intumescente 104 connaît une expansion d'au moins cinq fois son épaisseur initiale, de sorte qu'elle remplit quasi entièrement le canal central 90. Il sera apprécié que la bande intumescente 104 expansée est un isolant thermique efficace, qui protège les têtes 106 des vis 98 contre un contact direct avec les flammes, fumées et gaz chauds, contribuant ainsi efficacement à une bonne tenue en place des profilés oméga 88.
Il sera enfin apprécié que le mode de construction des joints décrit ci-avant ne garantit pas seulement un assemblage solide des panneaux 14 et une excellente étanchéité des joints aux flammes, fumées et gaz chauds, mais il permet également un remplacement aisé d'un panneau abîmé dans la paroi 12. En effet, après avoir démonté les plats 100 et les le profilés oméga 88, on peut simplement retirer un panneau endommagé de la paroi 12 et le remplacer avec un nouveau panneau.

10: mur coupe-feu
72: couche de colle entre 64/60
12: paroi
74: couche de colle entre 64/68
14: panneaux résistants au feu
76: encadrement
16, 16': structures porteuses
80: rebord de 60, 60'
18, 18': poteaux verticaux
82: clé de raccord de 76
20, 20': poutres
84: trous dans 76
22, 22': toiture
86: surface d'appui sur 82
24: dépassement de 12
88: profilés oméga
26, 26': lisses
90: canal central de 88
28, 28': points d'ancrage
92, 94: semelles de 88
30: face externe de 12
96: rainure
32: face interne de 18, 18'
98: vis du type tire-fond
34, 36: cornières
100: plat
38: goupille
102: vis auto-perceuses
40: élément fusible
103: vis auto-perceuses
42: ressort
104: bande intumescente
44: premier bras d'attache
106: têtes des vis 98
46: deuxième bras d'attache
48, 50: trou de passage dans 44, 46
52: potence
54, 56: articulations cylindriques
228: point d'ancrage (alternatif)
234: plat
248: trou de passage rond
250: trou de passage oblong
252: bord avant de 250
254: bord arrière de 250
60, 60': tôles de parement
62: âme centrale
64, 64': couche d'isolation thermique
66: panneau porteur
68, 68': plaque de plâtre
70: couche de colle entre 66/68

Claims

Mur coupe-feu comprenant:
une paroi (12) construite à l'aide de panneaux (14) résistants au feu;

une structure porteuse (16) métallique indépendante de chaque côté de ladite paroi (12);

un système d'ancrage pour chacune des deux structures porteuses (16), avec des points d'ancrage (28, 28', 228, 228') entre ladite paroi (12) et ladite structure porteuse (16) ; et

au moins un moyen de détection incendie (40) associé à chaque système d'ancrage de façon à provoquer, en cas d'un incendie, une rupture desdits points d'ancrage (28, 28', 228, 228') du côté de la paroi (12) qui est exposé à l'incendie;

dans lequel l'écartement (D) entre les deux structures porteuses (16) est égal à au moins deux fois l'épaisseur (E) d'un panneau (14) résistant au feu, ladite paroi (12) étant agencée au milieu entre les deux structures porteuses (16) ;
caractérisé en ce qu'un point d'ancrage (28, 28', 228, 228') situé à une certaine hauteur au-dessus du sol est conçu de façon à permettre, avant ladite rupture dudit point d'ancrage, une augmentation de l'écartement entre ladite paroi (12) et ladite structure porteuse (16) de un à plusieurs centimètres avant de s'opposer à cette augmentation..
Mur coupe-feu selon la revendication 1, comprenant des points d'appui supplémentaires entre ladite paroi (12) et chacune desdites structures porteuses (16,16'), ces points d'appui reprenant essentiellement des efforts de compression et n'étant pas aptes à transmettre un effort de traction entre ladite paroi (12) et une desdites structures porteuses (16, 16').
Mur coupe-feu selon la revendication 1 ou 2 , dans lequel au moins un desdits points d'ancrage (28, 28', 228, 228') comprend:
un premier bras d'attache (44) horizontal fixé à une des deux structures porteuses (16, 16') et muni d'un premier trou de passage (48) pour une goupille (38);

un deuxième bras d'attache (46) horizontal fixé à ladite paroi (12) et muni d'un deuxième trou de passage (50) pour une goupille (38), les deux trous (48, 50, 250) étant superposés verticalement; et

une goupille (38) à axe vertical logée dans les deux trous (48, 50, 250).
Mur coupe-feu selon la revendication 3, dans lequel:
un desdits deux trous est un trou oblong (250).
Mur coupe-feu selon la revendication 4, dans lequel ladite goupille (38) est agencée dans ledit trou oblong (250) de façon à transmettre une compression sur ledit premier bras d'attache horizontal (44) fixé à ladite paroi (12) avec faible jeu axial et à transmettre une traction sur ce dernier avec un jeu axial beaucoup plus important.
Mur coupe-feu selon la revendication 3, 4, ou 5, dans lequel ledit point d'ancrage (28, 28', 228, 228') comprend :
un élément fusible (40) maintenant en place ladite goupille (38) dans les deux trous (48, 50, 250)
Mur coupe-feu selon la revendication 6, dans lequel ledit point d'ancrage (28, 28', 228, 228') comprend:
un élément ressort (42) associé à ladite goupille (38) de façon à la chasser axialement de son logement lorsque ledit élément fusible (40) rompt, libérant ainsi ledit premier bras d'attache (44) dudit deuxième bras d'attache (46).
Mur coupe-feu selon l'une quelconque des revendications 2 et 3, dans lequel ledit système d'ancrage comprend:
un système de tringles apte à occuper une première position, dans laquelle il maintient en place lesdites goupilles d'au moins deux points d'ancrage dans leurs trous respectifs, et une deuxième position dans laquelle il libère ces goupilles ; et

des moyens d'actionnement pour amener ledit système de tringles de ladite première position dans ladite deuxième position.
Mur coupe-feu selon la revendication 8, dans lequel:
lesdits moyens d'actionnement sont asservis à un moyen de déclenchement.
Mur coupe-feu selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, dans lequel lesdits panneaux (14) résistants au feu sont des panneaux légers à structure sandwich qui sont munis d'un parement (60, 60') externe formé de tôles en acier..
Mur coupe-feu selon la revendication 10, dans lequel un panneau (14) résistant au feu comprend:
une âme centrale (62) incluant au moins une plaque de plâtre (68, 68'); et

de chaque côté de ladite âme centrale (62), une couche d'isolation thermique (64, 64') sur base de verre cellulaire.
Mur coupe-feu selon la revendication 11, dans lequel des moyens d'évent sont agencés entre l'âme centrale (62) et chaque couche d'isolation thermique (64, 64'), de façon à évacuer la vapeur formée lors de l'échauffement du plâtre de l'âme centrale (62) vers les joints entre les panneaux (14).
Mur coupe-feu selon la revendication 12, dans lequel les couches d'isolation thermique (64, 64') sont fixées à l'aide d'un collage discontinu sur ladite âme centrale (62), de façon à ce qu'il subsiste des vides entre les régions assemblées par collage formant des moyens d'évent aptes à évacuer la vapeur, formée lors de l'échauffement du plâtre de l'âme centrale (62), vers les joints entre les panneaux (14)..
Mur coupe-feu selon l'une des revendications 10 à 13, dans lequel lesdites tôles en acier (60, 60') sont fixées à l'aide d'un collage surfacique sur lesdites couches d'isolation thermique (64, 64').
Mur coupe-feu selon la revendication 13 ou 14, dans lequel est mise en oeuvre une colle élastique incluant une charge minérale hydratée pour les assemblages par collage.
Mur coupe-feu selon la revendication 15, dans lequel ladite colle élastique est une colle organique incluant une charge minérale hydratée.
Mur coupe-feu selon l'une des revendications 10 à 16, dans lequel ladite âme centrale (62) comprend:
un panneau porteur (66) à base de ciment renforcé de fibres; et

de chaque côté dudit panneau porteur (66), une plaque de plâtre (68, 68') collée sur ledit panneau porteur (66).
Mur coupe-feu selon l'une quelconque des revendications 10 à 17, dans lequel la tôle en acier formant le parement externe (60, 60') est une tôle mince en acier au carbone revêtue d'un alliage composé d'aluminium et de zinc.
Mur coupe-feu selon la revendication 18, dans lequel ledit alliage comprend entre 53 et 57% d'aluminium, 41 et 46% de zinc et 1 et 2% de silicium.
Mur coupe-feu selon la revendication 16 ou 17, dans lequel ledit alliage comprend 55% d'aluminium, 43,4% de zinc et 1,6% de silicium..
Mur coupe-feu selon la revendication 18, 19 ou 20, dans lequel ladite tôle en acier (60, 60') formant le parement a une épaisseur de 0,6 à 1,3 mm.
Mur coupe-feu selon l'une quelconque des revendications 10 à 21, dans lequel un panneau (14) comprend un encadrement (76) formé avec des plaques minérales collées sur les bords de la structure sandwich.
Mur coupe-feu selon la revendication 22, dans lequel ledit encadrement (76) est formé avec des plaques à base de ciment renforcé de fibres..
Mur coupe-feu selon la revendication 22 ou 23, dans lequel ledit parement externe formé de tôles en acier (60, 60') forme des rebords (80, 80') de faible hauteur le long dudit encadrement (76), de façon à agrafer ledit encadrement (76).
Mur coupe-feu selon l'une quelconque des revendications 22 à 24, dans lequel un côté long et un côté court dudit encadrement (76) forment une clé de raccord (82).
Mur coupe-feu selon l'une des revendications 22 à 25, dans lequel ledit encadrement (76) comprend des trous (84) pour évacuer la vapeur formée lors de l'échauffement du plâtre de l'âme centrale (62) à travers les joints entre les panneaux (14).
Mur coupe-feu selon la revendication 25 ou 26, dans lequel un joint entre deux panneaux (14) est formé par un côté à clé de raccord (82) d'un premier panneau (14), qui prend appui sur un côté sans clé de raccord d'un deuxième panneau (14).
Mur coupe-feu selon la revendication 27, dans lequel ledit joint est fermé de chaque côté par un profilé oméga (88) formant un canal central (90) bordé de deux semelles (92, 94), dont ledit canal central (90) est vissé à l'aide de vis du type tire-fond (98) sur ladite clé de raccord (82), et dont les semelles (92, 94) sont fixées à l'aide de vis auto-perceuses (103) sur ledit parement externe formé de tôles en acier (60, 60').
Mur coupe-feu selon la revendication 28, dans lequel un plat (100) est fixé sur ledit profilé oméga (88) de façon à recouvrir ledit canal central (90), ledit plat (100) étant un plat en acier au carbone revêtu d'un alliage composé d'aluminium et de zinc.
Mur coupe-feu selon la revendication 28 ou 29, dans lequel une bande intumescente (104) est fixée sur ledit plat (100) en acier dans ledit canal central (90) du profilé oméga (88).
Mur coupe-feu selon l'une quelconque des revendications 10 à 30, dans lequel lesdits panneaux (14) résistants au feu sont des panneaux (14) rectangulaires avec un rapport longueur sur hauteur de 2 à 1.
Mur coupe-feu selon la revendication 31, dans lequel lesdits panneaux (14) résistants au feu ont une longueur inférieure à 3 m.