FR2839330A1 - Element portant de couverture en forme de sandwich - Google Patents

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Abstract

La présente invention concerne un élément portant de couverture en forme de sandwich, particulièrement adapté à la couverture des locaux industriels et commerciaux de grandes portées.L'élément portant de couverture en forme de sandwich, pour la couverture des locaux à grandes portées, comprend une feuille supérieure (1), une feuille inférieure (2) et une couche de matériau isolant (3) interposé entre lesdites feuilles, dont l'épaisseur ne dépasse pas normalement une dizaine de centimètres, dont ladite feuille supérieure (1), destinée à être orientée vers l'extérieur de l'édifice, résiste au moins à l'eau et aux agents exogènes.

Description

les planches d'isolation (35) dans les coulisseaux de transport (41).
ELEMENT PORTANT DE COWERTURE EN FORME DE SANDWICH
La presente invention concerne un element portent de couverture en forme de sandwich, particulierement adapte a la couverture des locaux industrials et
commerciaux de grandes portees.
On connalt des structures portantes de couverture realisees en beton arme ou en fen De pareilles structures vent capables de resister a des sollicitations elevees et a des charges importantes, done adaptees meme pour realiser des locaux de type industrial et commercial dans lesquels les piliers ou les murs porteurs vent distants entre eux, pour lesquels par exemple, seule la charge de la neige qui peut reposer sur ceux-ci, peut atteindre des valeurs elevees. De pareilles structures vent plutot couteuses, de realisation difficile, de maniement difficile a cause de leur poids et couteuses a transporter du chantier, dans lequel elles vent produites en eerie, a la localite dans laquelle ltedifice a couvrir doit etre construit. On connalt en outre des panneaux sandwich realises avec deux feuilles, normalement en acier fin (0,5 1,2 mm) maintenus assembles par une mousse de polyurethane expanse, de polystyrene expanse, de polystyrene ou de la ine minerale col lee aux deux feuilles sur les surfaces respectives situees l'une en
face de l'autre.
Dans certains cas, la tole est remplacee par des feuilles d'aluminium, de fibrociment, de fibre resine, etc. Les panneaux sandwich connus se composent generalement de deux feuilles de tole a section droite ou legerement grecquee ou ondulee, dont les sommets du profil grecque ou de l'ondulation s'etendent cependant sur une ligne droite et avec le materieu isolant a section constante interpose entre elles, dont l'epaisseur peut varier de 4 a 10 cm selon la typologie et la destination d' usage du panneau lui-meme. De pareils panneaux realisent une structure en sandwich assez rigide et resistance; la structure qui peut etre plate (panneaux plats) ou definie par deux generatrices dont l'une est droite et l'autre courbe (panneaux courbes). Les dimensions et la forme de la section transversale (type d'ondulation, ou profil grecque de la tole, epaisseur de la mousse), vent normalement normalisees et/ou standardisees, alors que dans l'autre direction, le panneau peut etre realise de n'importe queue longueur; la largeur se maintient au contraire
aux alentours de 0,8-1,2 m selon la typologie.
De pareils panneaux sandwich vent utilises dans le domaine de la construction et de la realisation, par exemple, des conteneurs refrigerants (chambre et/ou camion). Dans le secteur de la construction, ils vent utilises comme elements de couverture disposes l'un a cote de l'autre, et vent soutenus par des poutres porteuses. Ils vent egalement utilises pour la realisation des parois perimetrales, comprenant leurs
parties mobiles (portes et portes cocheres).
Les performances caracteristiques qui motivent l'utilisation des panneaux sandwich dans le cas de la construction vent: une bonne isolation thermique et acoustique, grace a ['action isolante de la mousse et/ou des autres materiaux interposes entre les soles ou les surfaces externes orientees face a face entre elles; l'impermeabilite a l'eau et aux autres agents atmospheriques;
la legerete.
De telles structures sandwich ont cependant une capacite porteuse limitee, tout au plus, capable de resister seulement dans certaines conditions aux
sollicitations mecaniques dues a la neige et au vent.
Le fonctionnement mecanique des panneaux sandwich en lignes droites ou droits, qui permet a ces derniers de supporter des charges externes (vent, neige) est base sur le comportement a << poutre >> que le panneau
prend quand il est charge le long de son axe principal.
Dans ce fonctionnement, ['action flechissante est absorbee par les deux soles qui servent de bride tendue et de bride comprimee respectivement et par consequent vent capables de resister a un moment flechissant egal a la compression ou a la traction des brides (feuilles de tole) par leur distance egale a environ l'epaisseur
du panneau (bras interne), M = x b.
Les actions de cisaillement vent au contraire absorbees par le materieu isolant interpose entre les soles. La capacite portante des panneaux droits dans les epaisseurs disponibles dans le commerce (-10 cm) reste par consequent modeste et en general il est indispensable de prevoir une structure de soutien a entraxe plutot rapproche (2-3 m) pour pouvoir realiser des couvertures ou des parois capables de supporter les charges dues au vent et/ou a la neige. L' augmentation de l'epaisseur du materiau isolant ameliore les performances statiques du panneau, mais comporte une augmentation importante des couts, si bien que dans la pratique d'application, une telle epaisseur ne depasse pas 5 cm, qui d'autre part s'averent plus
que suffisantes pour garantir une isolation thermo-
acoustique optimale dans le cas de couvertures de batiments. Dans le cas des panneaux courbes, pour ameliorer leurs performances mecaniques, on peut utiliser et on
utilise le schema statique de l'arc a poussee eliminee.
Un tel systeme prevoit la realisation des liaisons a charniere fixe aux extremites du panneau, capables d' absorber la poussee de l'arc constituee par le
panneau lui-meme.
Dans ce systeme de fonctionnement statique, les deux soles du panneau vent soumises a la compression et l'inertie de tout ['element garantit la stabilite de
l'arc dans son plan.
Ce type de solution, applicable d'autre part seulement aux panneaux courbes pour la couverture, comporte la realisation de liaisons d'extremite a charniere adaptees, dimensionnees pour supporter la poussee horizontale de l' arc a realiser avec un vein extreme au niveau de la conception et de la construction. En fait, la poussee de l'arc charge la structure de soutien sous-jacente du panneau peut compromettre, ou au moins conditionner sensiblement, ses performances statiques. La liaison a charniere ne permet cependant pas d' absorber les dilatations thermiques parce qu'elle empeche tout glissement relatif entre le panneau et la sous structure, par consequent les poussees qui en decoulent doivent etre absorbees par la sous structure
elle-meme, ou par des tirants opportune adaptes au but.
L' augmentation de performance statique du panneau sandwich courbe qui fonctionne comme un arc a poussee eliminee se trouve de toute facon limitee par l'instabilite qui se cree sur le panneau lui-meme par rapport a sa modeste epaisseur dans le cas d'une charge asymetrique. En fait, dans le secteur de la construction, l'epaisseur maximale communement employee pour la realisation de couvertures, ne depasse pas 5 cm, a laquelle d'autre part correspond un << K >> = 0,35 cal/hm2C capable de realiser une isolation
thermique plus qutoptimale.
Pour de pareils panneaux, meme s'ils vent realises avec une double tole en acier de 0,5 mm, il est necessaire de prevoir des appois poses a 2,5-3 m d'entraxe pour permettre au panneau de pouvoir supporter les charges dues a la neige. Meme dans le cas de panneau courbe qui fonctionne selon le schema de l'arc a poussee eliminee, la portee libre maximale ne
depasse pas 3 m.
De plus, les performances mecaniques du panneau se degradent sensiblement si l' on utilise a la place des soles d'acier, des feuilles de materiau de plus mauvaise qualite du point de vue mecanique, comme par exemple l'aluminium et le cuivre qui vent au contraire des materiaux plus adaptes a la realisation de couvertures, parce qutils vent capables de bien
resister meme a l'attaque chimique des agents exogenes.
Donc, la performance mecanique de l'acier se heurte a sa durabilite insuffisante sauf si l'on passe a l'acier inoxydable, en absorbent cependant les
charges economiques consequentes.
Les panneaux sandwich decrits vent cependant de valeur, en ce que qui concerne leur maniabilite, leur cout et leurs capacites isolantes. Ils vent au contraire resolument insuffisants en ce qui concerne leur resistance mecanique aux sollicitations dans le cas ou on doit realiser des structures portantes pour
des portees superieures a trots quatre metres.
Le but de la presente invention est la realisation d'un element portent de couverture en forme de sandwich, compose de deux feuilles fines, dont au moins l'une est en metal de preference pretraite pour resister aux agents exagenes, entre lesquelles on interpose une couche de materiau isolant, qui stavere avoir une capacite portante elevee, qui a un cout limite et par consequent une couche fine de quelques centimetres de materiau isolant, qui s'avere maniable et par consequent leger pour en faciliter les deplacements soit sur le chantier, soit sur le lieu sur lequel il est installe, qui s'avere enfin facile a transporter de
facon que les frais relatifs vent tres limites.
L' invention qui a permis d'obtenir de tels resultats se concretise par une structure portante du type sandwich comprenant une feuille superieure, une feuille inferieure et une couche de materiau isolant compris entre lesdites feuilles, avec au moins la feuille superieure, celle destinee a etre orientee vers l'exterieur, constituee par une feuille resistante a l' eau et aux agents exogenes, dont l' epaisseur du materiau isolant est comprise entre quelques centimetres et une dizaine de centimetres, caracterisee par une structure d'armature a resistance mecanique elevee constituee au moins par l'une des deux feuilles avec des renforts eventuels dans les points de sollicitations les plus importants, caracterisee en plus par un profi l de sa sect ion transversa le qui rappelle la forme d'un trapeze dont la distance maximale entre les elements resistants dans la structure meme est d' au moins quelques dizaines de centimetres, en fonction des moments flechissants qui sollicitent la structure lorsqutelle est en fonctionnement. Une pareille structure s'avere avantageuse parce qu'elle est resistante a ['action corrosive des agents exogenes, parce qu'elle est impermeable a l'eau, parce qutelle est tres legere, et par consequent maniable, parce qu'elle a une configuration apte a la rendre empilable, c'est-a-dire a permettre la superposition de plusieurs structures, soit a l'usine de production, soit pendant le transport jusqutau lieu dans lequel
elle est installee comme couverture d' edifices.
Une pareille structure s'avere en outre avantageuse parce qutelle est capable de resister aux sollicitations toutefois importantes a travers le reglage de ['armature, normalement du type a treillis, a l'interieur, disposee dans la position noyee dans la couche isolante qui reste par consequent de petite epaisseur, normalement comprise entre trots et dix
centimetres, ce qui permet de maintenir un cout limite.
D'autres avantages ressortiront clairement suite a la
lecture de la description detaillee qui suit en
reference aux dessins explicatifs reproduits dans le tableau joint, qui illustrent le mode de realisation prefere, dans lesquels: la figure 1 est la vue de face dans la direction longitudinale de la structure portante en objet; la figure 2 est la vue de face dans la direction longitudinale de la structure de la figure 1, fonctionnant dans la position renversee et renforcee par des elements d' armature a l'interieur; la figure 3 est la vue axonometrique de la structure en objet realisee en ayant recours a deux soles grecquees et bosselees; la figure 4 est la vue en eclate de la structure portante constituee par deux soles et par une armature du type a treillis; la figure 5 est la vue dans la direction longitudinale de deux structures portantes adjacentes, raccordees ensemble par deux elements portes; la figure 6 est la vue dans la direction 3 0 longitudina le de deux structures portantes pos it ionnees selon les directions obliques pour donner naissance a
une couverture a recent.
Par consequent, l' invention concerne essentiellement un element portent de type sandwich, pour realiser la couverture d' edifices, particulierement des couvertures industrielles et
commerciales avec de grandes portees.
Celle-ci comprend au moins une feuille superieure 1, une feuille inferieure 2 et une couche de materisu isolant 3, qui sert de << colle >> de solidarisation de ['ensemble, dont l'epaisseur est normalement comprise entre trots et dix quinze centimetres. Avec le terme feuille superieure 1, on entend celle destinee a etre orientee vers ltexterieur de ltedifice et resistante au moins a l'eau et a la
corrosion des agents exogenes.
La structure d' armature de ltelement portent en objet presente une resistance mecanique elevee, c'est a-dire qu'elle presente une resistance a la traction et a la compression elevee et est composee au moins par une des deux feuilles, normalement en metal et en particulier en acier, avec d'eventuels renforts dans les points ou les sollicitations vent les plus elevees, ou est composee par une armature adaptee noyee dans le materiau isolant. La feuille superieure 1 est normalement en acier de type prealablement protege, c'est-a-dire prevernie ou zinguee. La feuille inferieure 2 peut etre elle aussi en acier, normalement avec une epaisseur comprise entre 0,2 et 0,5 mm, ou bien en materiau de fibrociment adapte pour etre vernis avec les memes vernis et couleurs que le milieu qui sera ferme en haut par ['element selon ['invention. La feuille superieure 1 peut etre une feuille composite, de sorte que chaque partie de celle-ci est adaptee pour resister aux sollicitations et/ou aux corrosions qui se manifestent dans les differentes parties de la structure portante elle-meme lorsqu'elle est en fonctionnement. Dans un tel cas, la structure comprend encore la feuille inferieure, la couche de materiau isolant et une armature interne resistante comprise
entre lesdites feuilles.
La feuille superieure 1 et la feuille inferieure 2 peuvent etre lisses ou bien rendre les profile grecques longitudinaux 5, illustres sur la figure 3, apses a
mener une action de raidissement de la structure elle-
meme. Lesdites feuilles 1 et 2 peuvent porter egalement les bossages 6 avec lesquels on realise ['amelioration de ['adhesion des feuilles ellesmemes avec le materieu
isolant 3 interpose entre elles.
La structure definie ci-dessus est caracterisee par une section transversale qui rappelle la forme du trapeze, dont la distance maximale entre les elements resistants de sa structure en sandwich est d' au moins quelques dizaines de centimetres, normalement comprise entre trente et soixante-dix/quatre-vingt centimetres, en fonction des moments flechissants qui sollicitent la structure lorsqu'elle est en fonctionnement. Hauteur qui depend par consequent aussi bien de la longueur de la structure elle-meme que de la charge que l'on estime pouvoir se repartir dans celle-ci, selon la formule b = M/8, avec M qui est le moment flechissant, qui est la resistance a la compressiontraction et b qui est le bras, normalement la hauteur de la structure comme
definie ci-dessus.
La resistance a la compression-traction peut se limiter a celle de la seule feuille superieure 1 et/ou de la feuille inferieure 2, dans le cas de petites portees et de faibles charges reparties, et a celle de la feuille superieure 1 renforcee par des elements longitudinaux de renfort en tole ou realises avec des bandes ou des ronds en acier 7 supplementaires, ou dans des ca s de port ees superieures ou de soll icit at ions superieures, par une armature interne 10 en forme de treillis, comme represente sur la figure 5, et dans un tel cas les feuilles 1 et 2 peuvent etre realisees avec
n'importe quel materisu.
Dans ce dernier cas, il est avantageux que ladite armature supplementaire soit protegee prealablement, par exemple par le biais de vernissage et par la suite noyee dans la couche de materieu isolant 3 qui est encore de petite epaisseur, par consequent leger et de
cout limite.
Le profil de la section transversale de l' clement portent de couverture peut subir des variations, en particulier ses surfaces laterales obliques convergentes vers la meme ligne peuvent etre raccordees par une surface courbe ou prendre la forme d'un coin avec l'arete arrondie, pourvu que la superposition de pareils elements portents et par consequent leur
empilage restent possibles.
L' element portent de couverture en objet est en outre pourvu, normalement, le long de ses bords longitudinaux, de conformations adaptees en saillie 13 et 14 apses pour permettre soit le couplage direct entre les elements portents, lorsqu'ils vent disposes l'un a cote de l'autre dans la realisation de la couverture de ['edifice en construction, soit le couplage avec les elements portes 15 et 16 disposes entre les elements portents adjacents, mais espaces
entre eux, comme represente sur la figure 5.
L' element portent en objet peut etre utilise meme oriente dans la direction oblique, comme represente sur la figure 6, en permettant dans un tel cas, la realisation de couvertures de type a recent en ayant recours a des plaques transparentes ou translucides 30,
a travers lesquelles eclairer l'interieur de ['edifice.
En phase de realisation, l' invention peut subir egalement des variations chaque fois qu'elles s'averent utiles, en restart cependant dans la portee de
protection des revendications suivantes.

Claims (12)

REVENDICATIONS
1. Element portent de couverture en forme de sandwich, pour la couverture des locaux a grandes portees, comprenant une feuille superieure (1), une feuille inferieure (2) et une couche de materiau isolant (3) interpose entre lesdites feuilles, dont ltepaisseur ne depasse pas normalement une dizaine de centimetres, dont ladite feuille superieure (1), destinee a etre orientee vers l'exterieur de ['edifice, resiste au moins a lteau et aux agents exogenes, ledit element portent de couverture caracterise non seulement par une structure d' armature a resistance mecanique elevee constituee au moins par l'une des deux feuilles (1) ou (2) avec des eventuels renforts dans les points ou les sollicitations vent les plus elevees, mais egalement caracterise par une conformation qui rappelle la forme du trapeze, dont la distance maximale entre les elements resistants dans la structure sandwich est d' au moins quelques dizaines de centimetres, en fonction des moments flechissants qui sollicitent la structure lorsqu'elle est operationnelle
2. Element portent de couverture, selon la revendication 1, caracterise en ce que la couche isolante (3), comprise entre la feuille superieure (1) et la feuille inferieure (2) a une epaisseur comprise
entre trots et quinze centimetres.
3. Element portent de couverture, selon la revendication 1, caracterise en ce qu'il comprend une tole en acier prealablement protegee superieure (1), une tole d'acier inferieure (2), et une couche de materiou isolant (3) qui est comprise entre les deux feuilles.
4. Element portent de couverture, selon la revendication 1, caracterise en ce qu'il comprend une tole d'acier superieure prealablement protegee (1), une feuille de fibrociment inferieure (2) et une couche de materiau isolant (3) qui est comprise entre les deux feuilles.
5. Element portent de couverture, selon la revendication 1, caracterise en ce qutil comprend une feuille composite superieure, une feuille inferieure et une armature resistante comprise entre lesdites
feuilles noyee dans la couche de materiau isolant (3).
6. Element portent de couverture, selon la revendication 1, caracterise en ce la feuille superieure (1) et la feuille inferieure (2) portent des
profile grecques longitudinaux de raidissement.
7. Element portent de couverture, selon la revendication 1, caracterise en ce que la feuille superieure (1) et inferieure (2) portent des bosselages (6) destinees a ameliorer leur adhesion au
materiau isolant (3) interpose entre elles.
8. Element portent de couverture, selon la revendication 1, caracterise en ce qu'il comprend des elements d' armature en acier (7) qui vent compris entre
la feuille superieure (1) et la feuille inferieure (2).
9. Element portent de couverture, selon la revendication 1, caracterise en ce qu'il comprend une armature a treillis (10) interposee entre la feuille superieure (1) et la feuille inferieure (2) realisees avec n'importe quel materiau, qui est en position noyee
dans le materiau isolant.
10. Element portent de couverture, selon la revendication 1, caracterise en ce qu'il comprend des conformations en saillie (13) et (14) le long des bords longitudinaux de la structure, qui vent apses a permettre le couplage avec les elements portes (15) et (16) disposes entre les elements portents de
couverture adjacents.
11. Element portent de couverture, selon la revendication 1, caracterise en ce qutil a une
conformation qui est apte a le rendre empilable.
12. Element portent de couverture, selon la revendication 1, caracterise en ce que les surfaces laterales obliques vent convergentes vers la meme ligne
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