La présente invention a trait à une nouvelle structure de panneaux plans métalliques d'extérieur destinés à l'habillage ou au remplissage de structures porteuses diverses, en particulier, bien que non exclusivement, de façades et de couvertures de bâtiments.
On connaît des modes de réalisation de tels panneaux d'aspect plan, à partir d'une simple tôle métallique mince, rebordée généralement par pliage sur 2 ou 4 côtés afin de donner une certaine raideur au panneau et de constituer des moyens d'accrochage ou de fixation.
Toutefois, pour aboutir à un aspect suffisamment plan de ces panneaux, on peut être généralement amené :
De plus, sur le simple plan mécanique, une tôle mince de grande surface est soumise à des charges importantes (poids propre, efforts dûs au vent ou à la neige, par exemple) qui justifient pratiquement systématiquement l'une et/ou l'autre de ces dispositions.
Cependant, ces solutions, si elles peuvent satisfaire aux critères mécaniques ne répondent que rarement à celui de l'esthétique, car une bonne planéité du panneau n'est que rarement atteinte du fait des déformations de la tôle mince par dilatation ou retrait thermique. Ces dilatations entraînent soit des effets de voilement ou gondolement de la tôle, soit des phénomènes de marquage des profils raidisseurs (effet fantôme) dûs aux dilatations différentielles entre tôle et raidisseurs.
Pour éliminer ces phénomènes inesthétiques, et en augmentant l'inertie globale du panneau sans augmenter de façon économiquement inacceptable l'épaisseur de la tôle, il a été conçu des systèmes de panneaux composites associant deux tôles très minces, mais situées à une certaine distance contrôlée l'une de l'autre et reliées entre elles par des dispositifs de liaison. L'écartement entre la tôle externe de parement et la tôle interne (de l'ordre de 5 à 25 mm) améliore ainsi l'inertie du panneau, et le dispositif de liaisonnement des deux tôles peut également contribuer par sa nature à la performance mécanique globale du panneau.
De façon schématique, ces panneaux s'apparentent à une structure sandwich où :
Dans les divers éléments connus de ce type, l'objectif visé étant principalement d'obtenir un aspect esthétique du parement externe parfaitement plan, les panneaux sont généralement maintenus par des dispositifs de fixation non traversants et cachés :
Il importe dans tous les cas que le parement externe, tout en restant plan, présente un aspect uniforme et exempt des marquages éventuels qui pourraient provenir des contacts entre la tôle de parement externe et l'âme, notamment du fait des dilatations différentielles.
Ceci conduit donc en général à un principe d'âme constituée soit d'un matériau totalement continu sur la face en contact avec le parement externe, soit au contraire à une âme conduisant à des contacts dont la surface sera si possible quasiment nulle.
En illustration de ces principes, un élément connu est un panneau tri-composant composé d'une tôle externe mince et plane, d'un raidisseur interne constitué d'un matériau identique, et d'une âme constituée d'une couche continue d'épaisseur constante en une matière synthétique ou plastique, type polyéthylène.
Le polyéthylène, comme matériau d'âme, est intéressant, car il est facile à travailler, adhère bien aux tôles, est aisément pliable pour mettre en forme des panneaux, tout en restant suffisamment rigide pour assurer la liaison entre les deux tôles et donner l'aspect plan à la tôle de parement externe qui peut n'avoir alors que des épaisseurs de l'ordre de 0,5 mm.
Cependant, ce type d'âme présente l'inconvénient d'être combustible et de dégager des vapeurs toxiques. De plus, la fabrication de tels panneaux s'avère relativement coûteuse car elle nécessite l'assemblage de trois éléments et deux opérations de collage.
Un autre type d'élément connu, également tri-composant, comprend une âme de type nid d'abeille, généralement métallique, mais éventuellement plastique. L'intérêt des structures en nid d'abeille est que le matériau constitutif excède rarement quelques dixièmes de millimètres. En fonction de la dimension du maillage, on obtient ainsi un très grand nombre de contacts linéaires fins sans direction privilégiée entre l'âme et le parement externe et le raidisseur interne, le contact surfacique quasi-nul entre le nid d'abeille et le parement externe garantit l'absence de marquage.
D'une très grande légèreté, mais également d'une grande fragilité, le nid d'abeille liaisonne le parement externe à son raidisseur et constitue ainsi un panneau ayant de grandes performances mécaniques et esthétiques.
Cependant, outre cette fragilité de l'âme centrale, une telle structure en nid d'abeille est très onéreuse et la fabrication du panneau nécessite encore l'assemblage de trois éléments et deux opérations de collage.
Un autre élément de type connu consiste à utiliser comme âme une feuille mince, en métal ou autre, très finement ondulée ou nervurée. Dans un tel système, l'âme joue alors un rôle mécanique complémentaire de par sa propre rigidité, fonction de l'épaisseur de son ondulation ou nervuration. Cependant, elle a pour handicap :
Finalement, dans un tel panneau, l'âme ne finit plus que par jouer le simple rôle de liaison entre parement externe et raidisseur, sans exclure toutefois des risques de marquages de l'âme sur le parement externe. Ce panneau, de plus, reste onéreux, toujours du fait de l'assemblage de trois composants et de deux opérations de collage.
Par ailleurs, par le document FR-A-1.045.315, on connaît des panneaux composites formés de deux feuilles métalliques parallèles reliées par des languettes entretoises conformées dans l'une des feuilles.
Toutefois, il s'agit de panneaux structurants chargés de résister à des efforts susceptibles de s'exercer dans les trois dimensions et non pas de panneaux d'habillage et l'agencement des languettes entretoises ne permet pas de multiplier et densifier le nombre de points de fixation entre les deux feuilles tout en réduisant la surface de chaque zone de contact, mais au contraire, réduit la souplesse de l'armature de renfort, reportant sur la peau extérieure les défauts de planimétrie éventuels de celle ci. Ceci interdit la réalisation de panneaux d'habillage dont la face visible doit être parfaite et sans trace ou marque au droit des points de fixation de la peau constituant l'élément externe des panneaux.
Le but de la présente invention est de proposer un nouveau système de panneaux plans métalliques pour habillage ou remplissage de structures, de conception plus simple, plus rapide et économique à réaliser et offrant un aspect de surface irréprochable notamment pour la peau constituant l'élément externe des panneaux.
A cet effet, l'invention a pour objet un panneau métallique pour habillage ou remplissage de structures porteuses, notamment de façades ou couvertures, du type comprenant une peau métallique externe fixée sur une structure de renfort, ladite structure de renfort étant constituée d'une feuille métallique pliée, découpée et/ou déformée perpendiculairement à son plan en sorte d'obtenir des languettes allongées comportant une partie centrale fixée notamment par collage à ladite peau externe et des parties inclinées de raccordement à ladite feuille métallique, en sorte d'obtenir une structure tri-dimensionnelle définissant, au moins du côté tourné vers ladite peau externe, une pluralité de points de contact, de surface et de distribution appropriées, disposés dans le même plan, caractérisé en ce que les zones de réalisation desdites languettes sont de forme rectangulaire allongée et sont alignées suivant des alignements parallèles et en quinconce d'un alignement à l'alignement voisin, sur toute la surface de ladite feuille mince, ladite structure tri-dimensionnelle présentant une épaisseur hors-tout de quelques millimètres et des moyens étant prévus pour fixer l'ensemble du panneau sur une ossature porteuse.
La peau et le renfort sont avantageusement réalisés à partir de deux feuilles similaires de métal mince d'acier, d'aluminium, de zinc ou d'un autre métal ou alliage, et la fixation de la peau sur le renfort est de préférence effectuée par collage de ladite peau au droit desdits points de contact ménagés sur le renfort.
Les moyens de fixation de l'ensemble peau externe-renfort sont, par exemple, constitués par des profils métalliques, de type connu, collés sur la face arrière du renfort et repris à leurs extrémités sur des bords pliés de la peau externe, à l'aide de rivets, vis, soudures ou analogue.
Suivant une variante de réalisation plus élaborée, destinée au remplissage d'une ossature porteuse ou à la constitution d'une paroi ou cloison, le panneau est muni de profilés de bordure rapportés sur lesdits profils métalliques, en sorte de ménager derrière le renfort un espace recevant un matériau d'isolation thermique, lesdits profilés servant à la fois de support à une éventuelle paroi intérieure fermant ledit espace et de fixation du panneau à ladite ossature porteuse.
L'éventuelle paroi intérieure susdite peut avoir également la même structure bi-composant que l'autre façade du panneau, c'est-à-dire la même association peau-renfort, la peau pouvant avantageusement recevoir tous revêtements collés, plastiques, papiers ou moquette, etc...
D'autres caractéristiques et avantages ressortiront de la description qui va suivre de modes de réalisation de panneaux selon l'invention, description donnée à titre d'exemple uniquement et en regard des dessins annexés sur lesquels :
Sur la figure 1 on a représenté schématiquement un panneau selon l'invention constitué d'une peau métallique externe 1 collée sur un renfort métallique 2, sur la face opposée à la peau 1 duquel peuvent être collés des profils métalliques 3 connus en eux-mêmes et destinés à servir de moyens de fixation du panneau et éventuellement d'apporter un complément de rigidité transversale au panneau.
Dans le mode de réalisation représenté sur la figure 1 les bords 1a et 1b de la peau 1 sont pliés, en regard des extrémités des profils 3, à la manière connue en sorte de permettre l'emboîtement de deux panneaux adjacents en ménageant entre eux une rigole 4 de recueil et écoulement éventuel des eaux, en particulier lorsque les panneaux sont utilisés en couverture.
Les extrémités des profils 3 sont fixées sur les bords pliés 1a, 1b par rivets, vis, soudures ou autre moyen.
Les panneaux ainsi constitués sont fixés par tous moyens appropriés sur une ossature secondaire 5, devant une maçonnerie 6 ou autre, ou au dessus d'une toiture (non représentée).
La peau externe 1 et le renfort 2 sont obtenus à partir de métaux en feuille, par exemple d'aluminium, d'acier, de zinc ou de tout autre métal ou alliage.
Le métal de la peau 1 peut être protégé de l'oxydation et recevoir tout traitement de surface, en particulier prélaquage de couleur ou un traitement d'anodisation.
La peau 1 peut avoir par exemple une épaisseur de 5/10 à 20/10 de mm., une largeur de 0,3 à 2 m. et une longueur allant jusqu'à 15 m. Elle peut comporter des plis 1a, 1b sur ses bords, de formes différentes de celles représentées sur la figure 1, par exemple simple bord tombé à angle droit ou bord arrondi, ou ne pas comporter de bords pliés.
Les bords pliés (1a, 1b), s'il y en a, sont ménagés le long des bords longitudinaux et/ou latéraux de la peau 1.
Le renfort 2 est de même nature que la peau 1 pour éviter les phénomènes de dilatation différentielle et est formée d'une feuille métallique mince travaillée de façon à obtenir une épaisseur hors-tout du métal suffisante pour donner de la rigidité.
C'est ainsi que la feuille destinée à constituer le renfort 2 est pliée, nervurée, perforée et déformée ou bien des crevés sont réalisés par une opération de poinçonnage-emboutissage, en sorte de donner à la feuille (d'épaisseur initiale de quelques dixièmes de mm.) ainsi déformée perpendiculairement à son plan, une épaisseur hors-tout de 5 à 20 mm. à titre d'exemple, en définissant un certain nombre de points de contact disposés dans un même plan, parallèle au plan initial de ladite feuille, la surface et la distribution des points de contact, au moins du côté tourné vers la peau 1, étant choisies de manière appropriée et homogène.
La variation de l'épaisseur hors-tout du renfort ainsi déformé, en combinaison avec la distribution des points de contact, dépend de l'inertie souhaitée pour le panneau, ce besoin d'inertie étant lui-même variable, notamment en fonction des dimensions des panneaux et de la nature des charges qui leur seront appliquées.
Les figures 2 à 4 illustrent trois modes de réalisation d'un tel renfort.
La figure 2 représente un renfort 2′ formé d'une feuille dans laquelle ont été réalisés des crevés, par poinçonnage-emboutissage, en sorte de définir, de chaque côté du plan initial de la feuille, des surfaces élémentaires 7 disposées dans un même plan, et servant au collage de la peau 1.
La figure 3 représente un renfort 2˝ réalisé par poinçonnage puis pliage en sorte de former des petites surfaces de collage 8 situées dans un même plan et alignées sur la ligne de crêtes de nervures parallèles N obtenues au pliage.
La figure 4 illustre un autre mode de réalisation du renfort constitué d'une feuille mince 2˝′ déformée par poinçonnage-emboutissage dans des zones 9 de forme rectangulaire allongée, réparties régulièrement en quinconce sur toute la surface de la feuille 2˝′.
A hauteur des zones 9 le métal de la feuille 2˝′ est repoussé d'un même côté de la feuille, en sorte de former une languette comprenant une partie centrale 10a parallèle au plan de la feuille 2˝′ et deux parties inclinées 10b de raccordement à la feuille.
Toutes les parties centrales 10a sont dans un même plan, parallèle au plan de la feuille 2˝′ et à une même distance de ce plan et sont fixées, de préférence par collage, par leur face externe, sur la peau 1.
Dans ce mode de réalisation, la face interne de l'ensemble peau 1-renfort 2˝′ est plane et relativement importante et peut permettre ainsi par exemple un collage dudit ensemble sur une face support.
Avantageusement, les zones 9 de poinçonnage peuvent être formées, une rangée sur deux, de fenêtres rectangulaires orientées perpendiculairement aux autres comme illustré par les fenêtres en tiretés 9′. Avec une telle disposition des zones (9,9′) de poinçonnage, on obtient une rigidité remarquable du renfort 2˝′ puisque maximale dans les deux directions orthogonales définies par les zones rectangulaires 9 et 9′ respectivement.
D'une manière générale, les formes, dimensions et distribution des zones (9,9′) de poinçonnage pourront varier dans de larges mesures.
L'épaisseur hors-tout du renfort (2, 2′, 2˝, 2˝′) est de 5 à 20 mm. et les points de contact (7, 8, 10a) avec la peau externe 1 sont suffisamment denses et de faible superficie pour éviter l'apparition de la trace de ces points sous les effets de l'exposition au soleil et au froid auxquels sera soumise la peau externe. Plus cette peau est mince et plus les distances séparant les points de contact entre le renfort et la peau externe seront faibles (en général moins de 25 mm.).
Le renfort (2,2′,2˝,2˝′) est collé sur la face interne de la peau 1 à l'aide de colle à chaud, ou à froid, ou bien de film adhésif, double face, à chaud ou à froid. Ce collage se fait soit par dépression, soit par presse chauffante, ce qui est préférable si le renfort 2 est fortement structuré.
La largeur et la longueur du renfort (2,2′,2˝,2˝′) sont sensiblement et selon le dispositif de pliage retenu, les mêmes que celles de la peau 1.
L'opération de collage réalisée, la peau et le renfort forment un composite rigide permettant de réaliser des panneaux plans, tout en conservant la possibilité, en employant un renfort d'inertie plus faible, de conférer au panneau une certaine souplesse, nécessaire par exemple à la réalisation de panneaux cintrés.
Les panneaux peuvent être utilement complétés par des profils métalliques sur leurs bords, ménageant un espace entre le mur intérieur et l'ossature porteuse du système bi-composant de l'invention.
La figure 5 illustre un tel mode de réalisation dans lequel la peau externe 1 de chaque panneau, collée sur un renfort, est pourvue de bords pliés 1a, 1b agencés de façon à recevoir des profilés de bordure 11 et 12 délimitant, en face arrière des ensembles peau externe 1-renfort 2, un espace susceptible d'être rempli d'un matériau 13 d'isolation thermique et phonique (laine de verre par exemple).
Les profilés de bordure 11, 12 sont fixés en 14 et 15 aux bords pliés 1a, 1b et sont conformés de façon à ménager entre eux un espace où est reçu un joint d'étanchéité à l'air 16 et un intervalle 17 de réception de gaines de fileries.
Des trous 18 ménagés dans les profilés 11, 12 au droit de l'intervalle 17 permettent le passage desdites gaines vers l'intérieur des panneaux.
Des raidisseurs peuvent être prévus en 19 entre deux profilés adjacents 11, 12.
Les rebords internes 11a, 12a des profilés 11, 12 sont agencés dans le même plan et de manière à recevoir une paroi intérieure 20 de fermeture de l'espace interne rempli d'isolant. On constitue ainsi une cloison composite dont le parement interne est constitué par la paroi 20. On a représenté symboliquement en 21 sur la figure 5 l'ossature porteuse des panneaux et en 22 la fixation de ces derniers sur ladite ossature.
La figure 6 représente une vue en perspective du dispositif de la figure 5 montrant la fixation des panneaux sur l'ossature représentée en 23.
La paroi intérieure 20 est éventuelle et peut être constituée du même panneau peau 1-renfort 2 que la paroi extérieure, la peau intérieure (tournée vers l'ossature) pouvant recevoir, en plus des possibilités de traitement évoquées pour la peau externe 1, des revêtements collés, plastiques, papiers ou moquette.
Les profils métalliques en bordure 11, 12 permettent en général la fixation des panneaux d'un seul côté, sur les lisses ou poteaux de la charpente et de glisser le profilé du panneau suivant sous celui du panneau déjà posé et fixé à l'ossature 23.
Des prises de courant et interrupteurs peuvent être encastrés dans cette paroi 20.
Dans certains cas, en général en couverture, le détail du joint des profilés de bordure, entre eux, sera adapté en sorte que l'eau de pluie soit systématiquement rejetée sur le panneau suivant sans pouvoir pénétrer dans le bâtiment.
Les panneaux, tant en couverture qu'en façade, peuvent être découpés et permettre leur remplacement par des parties translucides et apporter ainsi l'éclairage du bâtiment.
Il est à noter également que l'ensemble bi-composant peau externe 1-renfort 2 peut être facilement plié, par exemple à angle droit, en réalisant sur la face interne, à l'endroit désiré, par grugeage, une saignée dans le renfort 2 pour permettre le pliage aisé de la peau 1 à cet endroit.
Les panneaux de l'invention peuvent servir à constituer des plafonds, parois et agencements divers, des panneaux publicitaires, des mobiliers métalliques,etc...
La mise en oeuvre de l'invention nécessite moins de matière, moins de temps de réalisation, moins d'opérations de collage que la fabrication des panneaux métalliques connus rappelés plus haut.
Enfin, l'invention n'est évidemment pas limitée aux modes de réalisation représentés et décrits ci-dessus mais en couvre au contraire toutes les variantes, notamment en ce qui concerne les formes et dimensions du renfort (2,2′,2˝,2˝′), les formes, dimensions et distribution des surfaces (7,8,10a) destinées à être fixées, par collage ou autre technique, sur ledit renfort et les moyens de fixation de l'ensemble peau 1-renfort (2,2′,2˝,2˝′) sur la structure d'accueil.