FR2808821A1 - Module elementaire pour la construction d'un rupteur de pont thermique entre un mur et une dalle de beton et structure de batiment en comportant application - Google Patents
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Abstract
Module élémentaire (21) pour la constitution d'un rupteur de pont thermique (1) entre un mur (2) et une dalle (3) de béton.Ce module élémentaire (21) comporte au moins une poutrelle (11) en matériau composite et un élément (22) longitudinal en matière isolante traversé de part en part par au moins un canal (23) de réception de la poutrelle (11).Structure de bâtiment pourvue d'un rupteur de pont thermique formé de tels modules élémentaires (21).
Description
L'invention concerne les bâtiments comportant au moins rupteur de pont thermique entre un mur et une dalle de béton sensiblement horizontale.
D'une manière générale, un mur peut séparer une ambiance chaude d'une ambiance plus froide, par exemple l'intérieur de l'extérieur bâtiment. Dans la plupart des cas, on souhaite réaliser une isolation entre ces deux ambiances notamment pour limiter les déperditions vers l'extérieur de la chaleur d'un ensemble chauffé, pour maintenir au contraire l'intérieur d'un ensemble à température fraîche ou tempérée alors fait chaud à l'extérieur, et/ou pour améliorer le confort thermique d'une construction destinée à abriter les personnes.
Un mur peut également avoir pour fonction de supporter des dalles de béton sensiblement horizontales qui lui sont reliées et qui, exemple, peuvent entrer dans la construction d'un plancher. Ces dalles peuvent reposer sur le sol. Bien souvent, elles s'étendent à une certaine hauteur au-dessus du sol, par exemple d'un étage inférieur. La liaison entre le mur et la dalle est donc destinée à assurer le support de la dalle côté mur et son ancrage dans le mur.
Lorsque cette liaison est assurée par le béton du mur et/ou de la dalle, ainsi que par le ferraillage contenu dans l'un et/ou dans l'autre, il y a création d'un pont thermique favorisant la conduction de la chaleur entre l'extrémité de la dalle en contact avec le mur et le mur lui-même. Une telle liaison forme plus nettement un pont thermique lorsque les parois du mur côté dalle ont été revêtues d'un matériau isolant.
Afin de limiter les échanges de chaleur entre le mur et la dalle, il est connu de réaliser des rupteurs de pont thermique localisés à la jonction du mur et de la dalle par l'interposition d'une épaisseur d'isolant entre la paroi intérieure du mur et l'extrémité de la dalle. La liaison mécanique de la dalle au mur est réalisée quant à elle au moyen d'un ferraillage coulé à la fois dans le béton du mur et dans celui de la dalle et qui traverse l'épaisseur d'isolant.
Ce ferraillage présente une conductivité thermique élevée. Chaque armature qui le constitue et qui traverse l'épaisseur d'isolant à partir de la dalle et en direction du mur, ou inversement, constitue en soi un pont thermique élémentaire. La quantité de ferraillage assurant la liaison mécanique est apte à conduire un flux de chaleur non négligeable. point de vue thermique, une telle disposition, bien constituant amélioration par rapport aux structures qui ont été décrites précédemment et qui sont dépourvues de tout dispositif de rupture de pont thermique, mérite d'être encore améliorée.
L'invention a donc pour but d'accroître les performances thermiques d'un tel rupteur de pont thermique, tout en conservant les qualités mécaniques requises la liaison entre le mur et la dalle, laquelle peut s'étendre, dans certains , sensiblement horizontalement au-dessus d'un vide.
A cet effet, l'invention propose un module élémentaire destiné a former un rupteur de pont thermique entre un mur et une dalle de béton sensiblement horizontale, caractérisé en ce qu'il comporte au moins une poutrelle en matériau composite, destinée à former un organe de liaison de la dalle avec le mur et présentant une aptitude réduite ' conduire chaleur, et un élément longitudinal en matière isolante destiné à être interposé entre la dalle et le mur, traversé de part en part par au moins un canal réception la poutrelle.
Suivant d'autres caractéristiques de ce module élémentaire - la poutrelle est réalisée sous forme de profilé en polymère armé d'un réseau de fibres de verre et traité pour résister au feu ; une portion de la poutrelle située à une extrémité de la poutrelle et destinée à être noyée dans la dalle comporte des moyens supplémentaires de solidarisation à la dalle ; les moyens de solidarisation supplémentaires comportent des crampons - les moyens de solidarisation supplémentaires comportent des moyens de liaison à un ferraillage dans la dalle ; - le profilé de la poutrelle délimite des trous qui s'étendent suivant sa longueur et sont destinés chacun à recevoir solidairement un fer formant un moyen de liaison au ferraillage de la dalle ; - la poutrelle est réalisée sous forme d'un profilé ; - la poutrelle comporte un enrobage apte à résister à l'hydrolyse ; - l'enrobage est réalisé en une résine ; - la poutrelle est réalisée en un béton haute performance armé de fibres de polyéthylène ; - la poutrelle se présente sous la forme générale d'un profilé de section sensiblement en T ; - la section de la poutrelle présente un renflement situé sensiblement l'extrémité libre du pied du T ; - la poutrelle présente une section en rail de chemin fer . L'invention a également pour objet une structure de bâtiment comportant - au moins un mur, - au moins une dalle de béton sensiblement horizontale, - au moins un rupteur de pont thermique comportant épaisseur isolant interposée à la jonction du mur et de la dalle entre une paroi du mur et extrémité correspondante de la dalle, caractérisée en ce que le rupteur de pont thermique comporte une pluralité de poutrelles réparties régulièrement le long de la jonction, chacune des poutrelles comportant, à une première extrémité, une première portion rigidement fixée au à une deuxième extrémité, une deuxième portion noyée dans le béton de la dalle et une troisième portion intermédiaire entre la première portion et la deuxième portion et qui traverse l'épaisseur d'isolant, la pluralité de poutrelles assurant le support de la dalle côté mur et son ancrage dans le mur.
Suivant d'autres caractéristiques de cette structure de bâtiment - le rupteur de pont thermique est réalisé par une pluralité de modules élémentaires tels que définis ci-dessus, qui sont juxtaposés selon la longueur de la jonction du mur et de la dalle ; - le pied et les ailes du T qui définissent sensiblement la section de la poutrelle sont orientés selon des directions respectivement sensiblement verticale et sensiblement horizontale ; - le pied du T qui définit sensiblement la section de la poutrelle est tourné sensiblement vers le haut, et les ailes du T sont en-dessous de ce pied. Les poutrelles permettent d'améliorer les performances thermiques du rupteur de pont thermique. En premier lieu, l'emploi de poutrelles permet l'utilisation de matériaux en particulier composites dont la conductivité thermique est très inférieure à celle du fer.
De plus, l'utilisation de poutrelles permet de réduire la quantité de matière entrant dans la constitution de la liaison mécanique, donc la propagation de la chaleur et la dégradation des performances thermiques du rupteur de pont thermique.
Premièrement, poutrelle présente, à quantité de matière équivalente, des qualités mécaniques de liaison et de support de la dalle supérieures à celles obtenues avec le ferraillage.
Deuxièmement, poutrelles sont destinées à être disposées régulièrement selon la longueur de la jonction, en laissant un espace sensiblement constant entre chacune d'elles. Le nombre de poutrelles utilisées par unité de longueur de la jonction est donc bien maîtrisé.
Enfin, la forme poutrelles peut être optimisée de manière à réduire leur section transversale qui forme également la section de passage de la chaleur et que l'on souhaite par conséquent aussi petite que possible, tout en conservant les qualités mécaniques requises pour assurer la liaison entre la dalle et le mur. Par ce moyen, les poutrelles permettent encore d'améliorer les performances thermiques du rupteur de pont thermique.
D'autres avantages, caractéristiques et détails de l'invention ressortiront du complément de description qui va suivre en référence aux dessins annexés, donnés à titre d'exemples nullement limitatifs et dans lesquels - la Fig. 1 est en perspective, partiellement arrachée, d'une portion d'un rupteur de pont thermique suivant l'invention entre une dalle de béton et un mur en béton - la Fig. 2 est une coupe selon le plan II de la figure 1 ; - la Fig. 3 est en perspective à plus grande échelle d'une portion d'une poutrelle coupée transversalement destinée à entrer dans la construction du rupteur de pont thermique illustré à la figure 1 ; - la figure 4 une vue en perspective d'un module élémentaire destiné à entrer dans la construction du rupteur de pont thermique illustré à la figure 1. Un rupteur de pont thermique 1 situé à la jonction d'un mur 2 en béton et d'une dalle 3 en beton s'étendant sensiblement horizontalement est illustré à la figure 1. II comporte une épaisseur d'isolant 4 interposée à la jonction du mur 2 et de la dalle 3 entre une paroi 5 du mur 2 et une extrémité 6 de la dalle 3. L'épaisseur 4 d'isolant s'étend suivant la longueur de la jonction du mur 2 et de la dalle 3 et comble portion de l'espace délimitée par l'extrémité 6 de la dalle 3 et la paroi 5 du 2, lesquelles s'étendent à une distance l'une de l'autre sensiblement constante.
A titre d'exemple avantageux, la paroi 5 du mur 2, située du côté de la dalle 3, est revêtue isolant 2A.
L'épaisseur 4 d'isolant est limitée vers le haut et vers le bas respectivement par deux faces 9 et 10 qui s'étendent dans le prolongement des faces respectivement supérieures et inférieures de la dalle 3.
Le matériau constituant l'épaisseur 4 d'isolant est ignifugé. Ce peut être du polystyrène, de la laine de verre ou de roche.
La dalle 3 s'étend sensiblement horizontalement au-dessus du vide, par exemple au-dessus du sol d'un étage inférieur. Des poutrelles 11 assurent l'ancrage de la dalle dans le mur 2 ainsi que le support de la dalle 3 côté mur. Elles sont régulièrement réparties selon la longueur de la jonction du mur 2 et de la dalle 3. Elles s'étendent dans un plan sensiblement parallèle au plan de la dalle 3 et sont dirigées sensiblement perpendiculairement à la paroi 5 du mur 2. Les poutrelles 11 s'etendent dans une tranche de l'espace limitée par les surfaces supérieure et inférieure de la dalle 3.
De manière visible sur la figure 2, chaque poutrelle 11 présente à une première extrémité une première portion 12 noyée dans le béton du mur 2. A l'opposé de sa première extrémité, la poutrelle 11 présente une deuxième portion 13 noyée dans le béton de la dalle 3. Une troisième portion 14 de la poutrelle 11 intermédiaire entre la première portion 12 et la deuxième portion 13 traverse l'épaisseur 4 d'isolant de part en part.
Une portion de poutrelle 11 coupée transversalement est illustrée en perspective à plus grande échelle sur la figure 3. Cette poutrelle 11 est réalisée en un matériau composite 8 formé d'une matrice en polymère 8a armée d'un réseau croisé de fibres de verre 8b et traitée pour résister au feu. La poutrelle 11 comporte un enrobage 9 qui protège les fibres de verre contre l'attaque alcaline du béton en phase de maturation. L'enrobage 9 constitué d'une résine qui, en présence d'eau, ne s'hydrolyse pas.
Dans un autre exemple de réalisation (non illustré), la poutrelle 11 est réalisée en un béton haute performance armé de fibres de polyéthylène.
Ces matériaux composites présentent conductivités thermiques, de l'ordre de 0,6 W.K-'.m-', nettement inférieures celles de l'acier, laquelle se situe autour de 53 W.K-'.m-'. II convient de rappeler ici que la conductivité thermique d'un isolant tel qu'une laine de verre ou roche est de l'ordre de 0,04 W.K-'.m-'. L'emploi de ces matériaux composites pour la réalisation d'un rupteur de pont thermique est donc particulièrement avantageux.
La poutrelle 11 présente la forme générale d'un profilé. Dans le cas où le matériau constitutif de la poutrelle est un polymere armé d'un réseau de fibres de verre, le profilé peut être avantageusement pultrudé.
Le flux de chaleur entre la dalle 3 et le mur 2 se propage dans une direction sensiblement parallèle à la direction générale de la poutrelle 11. Par conséquent, plus la section de la poutrelle 11 est petite, plus la section de passage du flux thermique est réduite, et plus la quantité de chaleur transitant entre le mur 2 et la dalle 3 à travers la poutrelle 11 est faible. Les performances thermiques de la poutrelle 11 sont donc essentiellement liées à la surface et non à la forme de sa section. En revanche, sa tenue mécanique aux diverses sollicitations auxquelles elle est soumise une fois en place est très dépendante de la forme de sa section.
Une poutrelle 11 dont la section présente la forme générale d'un i ou d'un T comportant un renflement situé à l'extrémité libre de son pied s'est révélée mettre à profit cette particularité. En effet, la section d'une telle poutrelle 11 est optimisée de manière à présenter une surface minimale tout en procurant à ladite poutrelle 11 des caractéristiques mécaniques optimales de tenue aux sollicitations particulières auxquelles elle est destinée à être soumise.
Une fois la poutrelle en place, le plan sagittal du i ou celui du T est orienté sensiblement verticalement. Avec la poutrelle en i, la coulée du béton est rendue plus difficile et l'occurrence de défauts liés à cette opération est favorisée. La section en T, dans la mesure où elle favorise l'écoulement du béton autour de la poutrelle 11, est préférée.
poutrelle 11 illustrée sur la figure 3 présente une telle section en T. Sur cette , le T est retourné comme c'est le cas lorsque la poutrelle 11 est dans sa position définitive.
Le pied 15 du T comporte, à son extrémité libre, un renflement 16.
Le profilé comporte des trous 17 au nombre de trois qui s'étendent selon sa longueur, et dont deux sont situés aux extrémités respectives des ailes 18 de ce le dernier se trouvant logé à l'intérieur du renflement à l'extrémité libre du pied du T.
Dans sa position définitive à l'intérieur du rupteur de pont thermique 1, la poutrelle 11 est orientée de manière à ce que son plan sagittal ou encore la direction pied 15 du T soit sensiblement verticale, comme cela visible sur la figure 1. Les ailes 18 du T s'étendent pour leur part dans un plan sensiblement horizontal. L'extrémité libre du pied 15 du T est dirigée vers le haut tandis que ses ailes 18 se trouvent en-dessous.
La poutrelle 11 transmet au mur 2 le poids de la dalle 3. Les ailes 18 du T définissent une surface noyée dans le béton sensiblement perpendiculaire à la direction poids de la dalle, qui forme surface d'appui de la poutrelle 11 sur le béton du 2 permettant la répartition de la contrainte liée au poids de la dalle 3. Le 2 est donc essentiellement soumis à un effort de compression.
Comme le poids de la dalle 3 s'applique â une certaine distance du lieu d'encastrement de la poutrelle 11 dans le mur 2, un moment associé au poids de dalle 3 s'exerce au niveau de cet encastrement. Là encore, les surfaces supérieure et inférieure délimitées par les ailes 18 du T favorisent la répartition au niveau de l'encastrement des contraintes liées à ce moment.
La portion intermédiaire 14 de la poutrelle 11 est, quant à elle, soumise d' part à un effort tranchant relatif à la transmission du poids de la dalle 3, et d'autre part, à un moment de flexion résultant de l'éloignement du point d'application de ce poids de la dalle 3. La surface de la section droite de la poutrelle 11 permet de supporter l'effort tranchant. Quant au moment de flexion, c'est le moment d'inertie de la poutrelle 11 qui intervient, et que l'on souhaite maximal. La forme de la poutrelle 11 est de ce point de vue, tout à fait intéressante en raison de la présence de matière à chaque extrémite du pied 15 du T, à savoir les ailes 18 du T d'une part, et le renflement 16 situé l'extrémité libre du pied 15 du T d'autre part.
Au niveau de l'encastrement de la poutrelle 11 à l'intérieur de la dalle on retrouve sensiblement les mêmes phénomènes mécaniques que ceux précédemment décrits intervenant au niveau de l'encastrement de la poutrelle 11 dans le mur 2. La portion 13 de poutrelle 11 noyée dans le béton de la dalle 3 supporte le poids de cette dalle 3. De nouveau, la surface définie par les ailes 18 T prend en charge l'essentiel du poids de la dalle 3, et ce de manière répartie. Ici cependant, c'est essentiellement celle des surfaces délimitées les ailes 18 qui est tournée vers le haut qui est sollicitée.
La dalle 3 peut également être soumise à des sollicitations qui tendent l'écarter du mur et à provoquer l'arrachement de la poutrelle 11. Avantageusement, des moyens supplémentaires de solidarisation la poutrelle avec la dalle sont prévus, par exemple sous la forme de crampons de moyens liaison à un ferraillage qui arme le béton de la dalle 3 dans lequel il est noyé. Sur les figures 1 et 2, lesdits moyens de liaison consistent en des fers logés dans les trous 17 et qui s'étendent à partir de la poutrelle 11, dans la dalle 3, vers un ferraillage 20 noyé dans celle-ci et auquel ils sont liés.
Lorsque la poutrelle 11 n'est pas destinée à recevoir de tels fers 19, elle peut être dépourvue de tels trous 17.
Un module élémentaire 21 illustré sur la figure 4 est destiné à entrer dans la construction d'un rupteur de pont thermique 1 tel que décrit précédemment. II comporte un élément 22 en matière isolante destiné à entrer dans la constitution de l'épaisseur d'isolant 4.
L'élément 22 en matière isolante présente la forme générale d'un parallélépipède qui s'étend préférentiellement suivant une direction perpendiculaire à celle de la poutrelle 11 qui le traverse de part en part.
L'élément 22 comporte un canal 23 qui reçoit la poutrelle 11 et dont la forme est complémentaire à celle de ladite poutrelle 11. L'élément 22 est par exemple réalisé en laine de verre ou de roche. II peut également être formé de polystyrène protégé par des plaques ignifugées. Dans les cas où la paroi 5 du mur 2 comporte des courbes, un matériau isolant présentant une certaine flexibilité, voire une certaine souplesse, sera préfère en raison de sa capacité à épouser les formes de la paroi 5.
module élémentaire 21 comporte avantageusement des fers 19, ici au nombre trois, reçus dans les trous 17 qui s'étendent suivant la longueur la poutrelle 1. Ils dépassent d'une certaine longueur de l'extrémité de poutrelle 11 qui est destinée à être noyée dans le béton de la dalle Avantageusement, la longueur de pénétration des fers 19 à l'intérieur des trous 17 de la poutrelle 11 est juste suffisante pour permettre une bonne solidarisation mutuelle fers 19 et de la poutrelle 11, puisqu'ils favorisent par ailleurs propagation la chaleur en direction ou à partir du mur 2.
module élémentaire 21 se présente soit sous la forme d' ensemble pret à être assemblé, soit, tel qu'on peut le voir sur la figure 4, sous une forme dejà assemblée.
tels modules élémentaires 21 sont destinés à être juxtaposés selon la longueur la jonction du mur 2 et de la dalle 3 pour former un rupteur de pont thermique 1 tel que décrit précédemment.
Un module élémentaire prêt à l'emploi peut être rapidement mis en oeuvre sur chantier. Or, d'une manière générale, on souhaite réduire autant que faire peut les durées des opérations effectuées directement sur le chantier. En effet, plus ces opérations sont longues, plus elles sont coûteuses en main-d'oeuvre et ont tendance à rallonger la durée du chantier et à en compliquer l'organisation.
Le polymère armé d'un réseau de fibres de verre réalise un compromis très satisfaisant entre sa faible conductivité thermique d'une part, son comportement mécanique d'autre part, tout en maintenant son coût à niveau bas.
Bien que l'agencement qui vient d'être décrit soit considéré comme s'appliquant à un mur en béton, il peut également s'appliquer à tout type de mur par exemple un mur en pierres, moellons, briques ou autre.
Bien entendu, l'invention ne se limite pas aux dalles qui séparent deux étages consécutifs d'un bâtiment. Elle peut par exemple être mise en oeuvre dans la fabrication de balcons ou de loggias.
Claims (5)
1. Module élémentaire (21) destiné à former rupteur de pont thermique (1) entre un mur (2) et une dalle de béton (3) sensiblement horizontale, caractérisé en ce qu'il comporte - au moins une poutrelle (11) en matériau composite, destinée à former organe de liaison de la dalle (3) avec le mur (2) et présentant une aptitude réduite à conduire la chaleur, et un élément (22) longitudinal en matière isolante destiné à être interposé entre la dalle (3) et le mur (2), traversé de part en par au moins un canal (23) réception de la poutrelle (11).
2. Module élémentaire (21) selon la revendication 1, caractérisé en ce que la poutrelle (11) est réalisée sous forme de profilé en polymère armé d'un réseau de fibres de verre et traité pour résister au feu.
3. Module élémentaire (21) selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'une portion (13) de la poutrelle (11) située à une extrémité de la poutrelle (11) et destinée à être noyée dans la dalle (3) comporte des moyens supplémentaires (19) de solidarisation à la dalle (3).
4. Module élémentaire (21) selon la revendication 3, caractérisé en ce que les moyens de solidarisation supplémentaires (19) comportent des crampons.
5. Module élémentaire (21) selon la revendication 3, caractérisé en ce que les moyens de solidarisation supplémentaires comportent des moyens de liaison (1 à un ferraillage (20) dans la dalle (3). Module élémentaire (21) selon la revendication 5, caractérisé en ce que le profilé de la poutrelle (11) délimite des trous (17) qui étendent suivant sa longueur et sont destinés chacun à recevoir solidairement fer (19) formant un moyen de liaison au ferraillage (20) de la dalle (3). Module élémentaire (21) selon l'une des revendications 2 à 6, caractérisé ce que la poutrelle (11) est réalisée sous forme d'un profilé. 8. Module élémentaire (21) selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que la poutrelle (11) comporte un enrobage (9) apte à résister à l'hydrolyse. 9. Module élémentaire (21) selon la revendication 8, caractérisé en ce que l'enrobage (9) est réalisé en une résine. 10. Module élémentaire (21) selon la revendication 1 caractérisé en ce que la poutrelle (11) est réalisée en un béton haute performance armé de fibres de polyéthylène. 11. Module élémentaire (21) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la poutrelle 1) se présente sous la forme générale d'un profilé de section sensiblement en Module élémentaire (21) selon la revendication 1 , caractérisé en ce que section de la poutrelle (11) présente un renflement (16) situé sensiblement à l'extrémité libre du pied (15) du T. Module élémentaire (21) selon la revendication caractérisé en ce que la poutrelle (11) présente une section "en rail de chemin fer". Structure de bâtiment comportant moins un mur (2), moins une dalle de béton (3) sensiblement horizontale, et moins un rupteur de pont thermique (1) comportant une épaisseur d'isolant interposée à la jonction du mur (2) et de la dalle (3) entre une paroi (5) du mur et une extrémité (6) correspondante de la dalle (3), caractérisée ce que le rupteur de pont thermique (1) comporte une pluralité de modules élémentaires (21) selon l'une des revendications 1 à 13, réparties régulièrement le long de la jonction, chacune des poutrelles (11) desdits modules élémentaires (21) comportant, à une première extrémité, une première portion (12) rigidement fixée au mur (2), à une deuxième extrémité, une deuxième portion (1 noyée dans le béton de la dalle (3) et une troisième portion (14) intermédiaire entre la première portion (12) et la deuxième portion (13) et qui traverse l'épaisseur d'isolant (4), la pluralité de poutrelles (11) assurant le support de dalle (3) côté mur (2) et son ancrage dans le mur (2). Structure de bâtiment selon la revendication 14, comportant un module élementaire (21) selon l'une quelconque des revendications 8 à 10, caractérisée ce que le pied (15) et les ailes (18) du T qui définit sensiblement la section de la poutrelle (11) sont orientés selon des directions respectivement sensiblement verticale et sensiblement horizontale. 16. Structure de bâtiment selon la revendication caractérisée en ce que pied (15) du T qui définit sensiblement la section la poutrelle (11) est tourne sensiblement vers le haut, et en ce que les ailes 8) du T sont en- dessous ce pied (15).
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