Panneau composite destiné à constituer une couverture ou une paroi de bâtiment

Abstract

 Dans ce panneau formé d'une tôle extérieure (1) et d'une tôle intérieure (2) emprisonnant une masse interne (3), par exemple de mousse rigide, des surfaces d'appui (7, 22) de la tôle supérieure, destinées à coopérer avec celles de la tôle supérieure des panneaux adjacents, font avec le plan du panneau un angle (A) supérieur à celui (B) que font les surfaces d'appui (24, 26) de la tôle inférieure, cette disposition fait qu'un bord d'un panneau forme une sorte de bourrelet qui est maintenu dans une rainure à fond élargi du panneau élargi, de préférence avec enclenchement élastique. L'aile (19) qui porte une des surfaces d'appui de la tôle supérieure peut aussi recouvrir les moyens de fixation (12) du panneau adjacent.

Description

[0001] La présente invention est relative à un panneau composite destiné à constituer une couverture ou une paroi de bâtiment.

[0002] On utilise, notamment pour les toits ou les murs de bâtiments, des panneaux composites, c'est-à-dire des panneaux formés de deux tôles métalliques entre lesquelles est placée une masse d'une matière qui a, par exemple, des propriétés d'isolation thermique, et/ou qui est apte à améliorer la rigidité de l'ensemble. Par exemple, on peut utiliser une masse de mousse rigide, formée sur place en continu entre deux tôles continues de grande longueur.

[0003] Par commodité, on distinguera une tôle "extérieure", destinée en principe à être tournée vers l'extérieur du bâtiment, et une tôle "intérieure", dirigée du côté opposé.

[0004] Usuellement, les tôles sont formées à partir de bandes de grande longueur, qui ont été profilées dans le sens de leur longueur et coupées à la dimension désirée. On désignera dans la suite par "bords" d'un panneau les côtés qui sont parallèles à la longueur du profilé, et par "extrémités" les autres côtés, obtenus par découpage.

[0005] Pour une bonne étanchéité du toit ou mur, formé de tels panneaux, on prévoit avantageusement que les bords de panneaux adjacents ont des profils complémentaires, permettant un assemblage avec emboîtement. D'autre part, pour limiter l'importance des problèmes dus aux joints à poser lorsque les extrémités des panneaux viennent en superposition, les tôles métalliques des deux faces du panneau ne doivent pas présenter de saillies accusées, et doivent comporter des rainures dont le nombre et la profondeur sont aussi réduits que possible.

[0006] La fixation de tels panneaux composites sur un support pose quelques problèmes. D'une part, les moyens de fixation, dans le cas de panneaux à peu près plats, sont difficiles à protéger des agressions extérieures, et sont d'un effet esthétique peu apprécié. D'autre part, si ces moyens de fixation ne sont pas en nombre suffisant de chaque côté de la jonction entre panneaux adjacents, il peut apparaître, sous l'effet de dilatations thermiques ou, surtout, des incurvations des panneaux résultant de différences de pression de part et d'autre du toit ou mur, des jeux appréciables. Même si ces jeux ne vont pas jusqu'au déboîtement de panneaux assemblés, ils sont nuisibles à l'étanchéité.

[0007] Pour limiter ces inconvénients, on a proposé, dans le document GB-A-1.595.180, utilisé dans le préambule de la revendication 1, plus spécialement dans la version correspondant à ses figures 4 à 6, un panneau composite dont la tôle extérieure présente, sur un de ses bords, un saillant, et sur l'autre bord, une aile de forme calculée pour venir coiffer le saillant d'un panneau adjacent.

[0008] En dehors de l'aile, les bords de deux panneaux adjacents sont perpendiculaires à la direction générale du panneau, c'est-à-dire verticaux sur les figures. La mise en place des panneaux successifs se fait, tout naturellement, de la façon suivante : on met en place un premier panneau, et on le visse au moyen d'une vis 158-178 qui prend appui dans la zone du saillant. Ensuite, on peut mettre en place le panneau adjacent, en déplaçant son aile 152 dans une direction perpendiculaire au plan du panneau, jusqu'à ce qu'un petit saillant d'encliquetage 154 vienne s'enclencher dans une rainure correspondante. L'encliquetage peut être remplacé par une vis auxiliaire 176 qui traverse la partie d'extrémité de l'aile pour se fixer dans le saillant.

[0009] Chaque panneau est donc maintenu près d'un premier de ses bords par la vis (ou les vis) 158-178, et vers le second bord, opposé au premier, par l'intermédiaire de l'aile 152 qui est flexible. Il en résulte que les variations de pression peuvent déplacer le second bord du panneau, par rapport au premier bord du panneau adjacent, avec pour résultat des défauts d'étanchéité, des effets esthétiques nuisibles et du bruit.

[0010] La présente invention a pour but de fournir un panneau composite permettant la construction de toits ou murs où les moyens de fixation sont inapparents de l'extérieur et où les bords des panneaux adjacents sont dans une position fixe l'un par rapport à l'autre.

[0011] Pour obtenir ce résultat, l'invention fournit un panneau composite pour toit ou mur de bâtiments, comportant :

• une tôle extérieure et une tôle intérieure, toutes deux planes dans leur ensemble, présentant dans la région de deux bords opposés des profils complémentaires au moins en partie, destinés à permettre un contact étanche entre les bords de deux panneaux adjacents, les deux tôles, comportant, près d'un de leurs bords superposés, chacune une zone de fixation destinée à être traversée par des moyens de fixation,
• une masse interne placée entre les tôles extérieure et intérieure et en contact avec elles, cette masse interne étant limitée par des bords situés dans la région des bords des tôles extérieure et intérieure,
• la tôle extérieure comportant une première surface d'appui, située entre la zone de fixation et le centre de la tôle, cette surface d'appui s'étendant parallèlement au bord et étant dirigée vers le centre de la tôle extérieure en direction de l'intérieur du panneau en faisant un premier angle (A) avec le plan de la tôle extérieure,
• et la tôle extérieure comportant, du côté opposé à la première surface d'appui, une deuxième surface d'appui, parallèle à la première et apte à coopérer avec la première surface d'appui d'un panneau adjacent, cette deuxième surface d'appui étant portée par une aile de ladite tôle qui s'écarte du centre du panneau au-delà du bord de la masse interne, cette aile ayant une forme calculée pour recouvrir les moyens de fixation situés dans la zone de fixation d'un panneau adjacent après le montage du toit ou mur,

[0012] ce panneau ayant pour particularités que :

• la tôle intérieure comporte une troisième surface d'appui, située dans la même zone que la première, dirigée vers le centre de la tôle intérieure en s'écartant de l'intérieur du panneau en faisant avec le plan de la tôle intérieure un deuxième angle (B), plus petit que le premier angle (A),
• la tôle intérieure comporte une quatrième surface d'appui parallèle à la troisième surface d'appui, et apte à coopérer avec la troisième surface d'appui d'un panneau adjacent.

[0013] On comprendra que du fait de la différence entre les premier et deuxième angles, l'épaisseur du panneau entre ces deux surfaces d'appui augmente en allant vers l'extérieur, constituant un bourrelet, alors que le bord opposé du panneau constitue un rentrant, de forme complémentaire, qui s'élargit en allant vers l'intérieur entre les deuxième et quatrième surfaces d'appui. En conséquence, si le bourrelet est placé dans le rentrant, deux panneaux adjacents sont liés l'un à l'autre dans le sens perpendiculaire aux bords. La mise en place peut se faire par enclenchement élastique. Dans ce cas, l'élasticité nécessaire à la mise en place résulte du fait que l'aile qui porte la deuxième surface d'appui s'étend au-delà de la masse extérieure, et ne peut donc être rigidifiée par cette dernière, même si elle est très rigide.

[0014] Lorsqu'une force tend à écarter deux panneaux adjacents l'un et l'autre pour un déplacement dans leur plan, l'élasticité de l'aile maintient le contact entre les première et deuxième surfaces d'appui, qui vont seulement glisser l'une sur l'autre, avec maintien de l'étanchéité. Il n'y a donc pas de risque de passage de l'humidité ou autre agents agressifs vers les moyens de fixation, qui sont dissimulés, et vers le côté opposé des panneaux, habituellement l'intérieur du bâtiment.

[0015] Il apparaîtra clair à l'homme de métier que la différence entre les premier et deuxième angles dépend de la géométrie des bords des tôles et de la rigidité de celles-ci. Une différence trop grande rend l'assemblage difficile, alors qu'une différence trop faible entraîne le risque de séparation des panneaux sous l'effet des contraintes extérieures. Dans des exemples pratiques, des différences comprises entre 16 et 30° ont été jugées convenables.

[0016] On notera qu'avec des tôles de grande rigidité, on peut aussi procéder à la mise en place des panneaux en faisant coulisser le bourrelet de l'un d'eux dans le rentrant de l'autre Cette manière de faire est évidemment beaucoup plus lente et pénible que l'enclenchement élastique. Elle ne peut se concevoir que si une très grande résistance aux contraintes extérieures est exigée.

[0017] De préférence, la première surface d'appui constitue le flanc d'une rainure de la tôle extérieure, située entre la partie centrale plane et une zone en saillie dont le sommet est à peu près dans le plan de la partie verticale, cette zone en saillie étant attenante, vers le bord de la tôle, à la zone de fixation située en retrait par rapport au plan de la partie centrale d'une distance au moins égale à la hauteur, au-dessus de la zone de fixation, des moyens de fixation qu'il est prévu d'employer, et l'aile de la tôle extérieure comporte, en allant à partir de la deuxième surface d'appui en direction du centre du panneau, une surface qui s'étend sensiblement dans le plan de la partie centrale.

[0018] Grâce à cette disposition, quoique l'aile recouvre les moyens de fixation, elle ne fait pas saillie vers l'extérieur au-delà du plan de la partie centrale de la tôle extérieure, ce qui facilite l'obtention d'une bonne étanchéité lors de la superposition de deux panneaux.

[0019] Avantageusement, l'aile de la tôle extérieure se raccorde à la partie centrale par l'intermédiaire d'une rainure dont le flanc tourné vers le bord correspondant constitue une surface de butée pour le bord d'un panneau adjacent.

[0020] De cette façon, les panneaux adjacents s'appuient l'un sur l'autre par les tôles supérieures, généralement plus résistantes que la masse interne. La surface de butée contribue en outre à l'étanchéité, au moins tant qu'aucune force n'agit pas pour écarter les panneaux adjacents.

[0021] La quatrième surface d'appui peut, comme la deuxième, être portée par une partie qui prolonge à peu près le bord de la masse interne. On préfère cependant prévoir que la quatrième surface d'appui est portée par une partie repliée vers l'intérieur du panneau, et la masse interne pénètre dans le volume situé entre la partie centrale de la tôle intérieure et ladite partie repliée vers l'intérieur.

[0022] Une telle disposition a l'avantage d'augmenter la quantité de masse interne dans la zone de jonction, et par conséquent de limiter l'importance des ponts thermiques. En outre, elle limite le risque de phénomènes vibratoires qui peuvent apparaître si deux panneaux adjacents sont reliés entre eux par deux ailes élastiques.

[0023] L'invention va maintenant être décrite de façon plus détaillèe à l'aide d'un exemple pratique de panneau conforme à l'invention, illustré à l'aide des figures, parmi lesquelles :

Figure 1 est une coupe transversale d'un panneau selon l'invention, et

Figures 2 à 5 sont des vues partielles illustrant les différentes étapes de la mise en place de deux panneaux adjacents.

[0024] Le panneau décrit à titre d'exemple est un panneau destiné à constituer une toiture, mais qui peut également être utilisé pour un revêtement de mur.

[0025] Ce panneau comprend une tôle extérieure 1, en haut sur les figures, en tôle d'acier, une tôle intérieure 2, également en tôle d'acier, et une masse interne 3. Cette masse interne est constituée, dans sa plus grande partie, de mousse rigide de polyuréthane, formée en place, et qui adhère fortement aux tôles extérieure et intérieure. La masse interne comprend en outre deux bandes de protection 4 et 5, qui s'étendent entre les deux tôles extérieure et intérieure, et qui isolent la mousse de l'atmosphère, de façon à empêcher l'accès de l'humidité atmosphérique, notamment pendant le stockage des panneaux avant la mise en place.

[0026] La tôle extérieure 1 est plane dans sa partie centrale. Rien ne s'oppose cependant à ce qu'elle présente quelques rainures peu accusées.

[0027] Dans la région de son premier bord, situé à droite sur la figure 1, la partie centrale plane se raccorde à une première rainure 6, de forme sensiblement trapézoidale, et dont le flanc opposé à la partie centrale constitue une première surface d'appui 7, qui fait avec le plan de la partie centrale un angle d'environ 50°. La rainure 7 se raccorde à une zone en saillie 8, à peu près plane, et située sensiblement dans le plan de la partie centrale, ou plus exactement en retrait par rapport à celle-ci d'une distance à peu près égale à l'épaisseur de la tôle. Vers la jonction entre la surface d'appui 7 et la zone en saillie 8, la tôle présente une encoche 9, destinée à créer une rupture capillaire, c'est-à-dire plus précisément à interrompre un film capillaire d'humidité qui se formerait entre deux tôles adjacentes, à l'endroit de leurs surfaces d'appui respectives. Au-delà de la zone en saillie 8, la tôle présente une deuxième rainure 10, à fond plat, et qui constitue la zone de fixation. La profondeur de cette rainure peut être inférieure à celle de la première rainure. Il suffit que sa profondeur soit supérieure à la hauteur de la tête 11 d'une vis de fixation 12, qui traverse la tôle extérieure, la masse interne, et la tôle intérieure, pour se fixer finalement dans un support 13.

[0028] Au-delà de la zone de fixation 10, la tôle extérieure 1 présente une deuxième zone en saillie 14, sensiblement au même niveau que la première zone en saillie 8, puis une surface de butée 15, qui se présente comme le flanc d'une nouvelle rainure, et qui se termine par le bord 16 de la tôle, lequel est en contact avec une des bandes de protection 4 de la masse interne 3.

[0029] La bordure opposée de la tôle extérieure 1 comprend, à partir de la partie centrale plane, une rainure 17, dont le fond est en contact avec la bande de protection correspondante 5 de la masse interne. La partie de la tôle qui se trouve au-delà du fond 18 de la rainure 17 constitue une aile 19, constituée du flanc 20 de la rainure 17, qui constitue une surface de butée destinée à coopérer avec la surface de butée 15 du bord opposé d'un panneau adjacent, d'une partie en saillie 21, qui se trouve dans le plan de la partie centrale de la tôle 1, et d'une partie oblique 22, qui constitue la deuxième surface d'appui, et qui est parallèle à la première surface d'appui 7, c'est-à-dire qu'elle fait avec le plan de la tôle un angle A d'environ 50°.

[0030] La tôle intérieure 2 présente une partie centrale qui, dans l'exemple décrit, n'est pas exactement plane, mais présente une série de rainures parallèles 23, peu profondes : environ 4 mm pour une largeur totale du panneau de 1 mètre de large environ. En partant de la partie centrale, la tôle intérieure présente d'abord une zone de fixation 23, parallèle au plan de la partie centrale, et en léger retrait par rapport à celle-ci. Cette zone de fixation se trouve au droit de la zone de fixation 10 de la tôle extérieure, et elle est traversée, après fixation du panneau sur le support 13, par les vis 12. Au-delà de la zone de fixation, se trouve la troisième surface d'appui 24, qui fait avec le plan de la partie centrale un angle B d'environ 20°. Dans l'exemple choisi, l'angle que font entre-elles les surfaces d'appui 7 et 24, qui est égal à la différence des angles A et B, est d'environ 30°. Il faut noter que la valeur de ces angles dépend d'un grand nombre de facteurs, et en particulier de la rigidité des tôles, comme on l'a déjà dit plus haut.

[0031] La surface d'appui 24 s'étend jusqu'au bord 25 de la tôle inférieure, et elle est en appui sur la bande de protection 4 de la masse interne, au voisinage immédiat de ce bord.

[0032] Si on considère maintenant le bord opposé de la tôle intérieure, on note que celle-ci est repliée sur elle-même vers l'intérieur, d'un angle d'environ 160°, pour constituer la quatrième surface d'appui 26, qui se trouve ainsi faire le même angle B avec le plan de la partie centrale, que la troisième surface d'appui. Le rayon de courbure dans la zone 27 de pliage à 160° est relativement important, pour les raisons qu'on exposera plus loin. La partie repliée comporte, au-delà de la surface d'appui 26 en allant vers le centre du panneau, une zone 28, parallèle au plan de la tôle, et sur laquelle prend appui la bande de protection 5. La zone 28 se trouve donc sensiblement au droit du fond 18 de la rainure 17 de la tôle supérieure. La partie repliée se prolonge , en direction de la partie centrale du panneau, par une aile 29, qui se trouve donc noyée dans la mousse plastique de la masse interne. Cette mousse plastique a pénétré sous la partie repliée et grâce au rayon de courbure relativement important de la zone de pliage 27, elle remplit de façon efficace le volume offert, jusqu'à cette zone de pliage.

[0033] Les figures 2 à 5 illustrent le montage d'un ensemble formé de panneaux adjacents du type qu'on vient de décrire.

[0034] A la figure 2, on voit le bord droit (sur la figure) d'un premier panneau 30 qui a été fixé sur un support 13 au moyen d'une vis 12. Un deuxième panneau 31 a été amené au contact du panneau 30 par son bord gauche, tout en étant écarté du support 13. Le contact a lieu essentiellement entre la bande de protection 4 du panneau 30 et la partie repliée 27 du panneau 31. En outre, le bord de l'aile 19 du panneau 31 est à proximité de la zone en saillie 8 du panneau 30.

[0035] Conformément à la figure 3, on a rapproché le panneau 31 du support 13, ce qui a amené la partie repliée 27 du panneau 31 au voisinage de la surface d'appui 24 du panneau 30. En même temps, l'aile 19 a été repoussée vers le haut par la zone en saillie 8 du panneau 30, en pivotant autour de la région de liaison entre la bande de protection 5 et le fond 18 de la rainure 17, conformément à la flèche 32.

[0036] Conformément à la figure 4, on déplace le panneau 31 en direction du centre du panneau 30. L'aile a glissé sur la surface de la zone en saillie 8, jusqu'à ce que l'extrémité de cette aile tombe dans la rainure 6. Simultanément, les surfaces d'appui 24 du panneau 30 et 26 du panneau 31 ont glissé l'une sur l'autre, si bien que le panneau 31 s'est encore rapproché du support 13, conformément à la flèche 33.

[0037] La figure 5 montre la situation finale, les surfaces d'appui 7 et 22 coopèrent fermement, de même que les surfaces d'appui 24 et 26. En outre, les surfaces de butée 15 et 20 sont venues en contact l'une contre l'autre, ce qui entraîne l'arrêt du mouvement et la mise en place définitive du panneau 31 qui est ainsi maintenu par un effet d'encliquetage élastique, contre le panneau 30.

Revendications

1. Panneau composite pour toit ou mur de bâtiments, comprenant :

- une tôle extérieure (1) et une tôle intérieure (2), toutes deux planes dans leur ensemble, présentant dans la région de deux bords opposés des profils complémentaires au moins en partie, destinés à permettre un contact étanche entre les bords de deux panneaux adjacents (30, 31), les deux tôles, comportant, près d'un de leurs bords superposés, chacune une zone de fixation (10, 23) destinée à être traversée par des moyens de fixation (12),

- et une masse interne (3) placée entre les tôles extérieure et intérieure et en contact avec elles, cette masse interne étant limitée par des bords situés dans la région des bords des tôles extérieure et intérieure,

- la tôle extérieure (1) comportant une première surface d'appui (7), située entre la zone de fixation et le centre de la tôle, cette surface d'appui s'étendant parallèlement au bord et étant dirigée vers le centre de la tôle extérieure en direction de l'intérieur du panneau en faisant un premier angle (A) avec le plan de la tôle extérieure,

- et la tôle extérieure comportant, du côté opposé à la première surface d'appui, une deuxième surface d'appui (22), parallèle à la première et apte à coopérer avec la première surface d'appui d'un panneau adjacent, cette deuxième surface d'appui étant portée par une aile (19) de ladite tôle qui s'écarte du centre du panneau au-delà du bord de la masse intérieure, cette aile ayant une forme calculée pour recouvrir les moyens de fixation situés dans la zone de fixation d'un panneau adjacent après le montage du toit ou mur,

   caractérisé en ce que :

- la tôle intérieure (2) comporte une troisième surface d'appui (24), située dans la même zone que la première, dirigée vers le centre de la tôle intérieure en s'écartant de l'intérieur du panneau en faisant avec le plan de la tôle intérieure un deuxième angle (B), plus petit que le premier angle (A),

- et la tôle intérieure comporte une quatrième surface d'appui (26) parallèle à la troisième surface d'appui (24), et apte à coopérer avec la troisième surface d'appui d'un panneau adjacent.

2. Panneau selon la revendication 1, caractérisé en ce que la différence entre les premier et deuxième angles (A, B) est calculée, en fonction de la rigidité des tôles, pour permettre un enclenchement élastique entre les bords de panneaux adjacents.

3. Panneau selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la première surface d'appui (7) constitue le flanc d'une rainure (6) de la tôle extérieure, située entre la partie centrale plane et une zone en saillie (8) dont le sommet est à peu près dans le plan de la partie verticale, cette zone en saillie étant attenante, vers le bord de la tôle, à la zone de fixation (10) située en retrait par rapport au plan de la partie centrale d'une distance au moins égale à la hauteur, au-dessus de la zone de fixation, des moyens de fixation (12) qu'il est prévu d'employer, et l'aile de la tôle extérieure comporte, en allant à partir de la deuxième surface d'appui en direction du centre du panneau, une surface (21) qui s'étend sensiblement dans le plan de la partie centrale.

4. Panneau selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'aile (19) de la tôle extérieure se raccorde à la partie centrale par l'intermédiaire d'une rainure (17) dont le flanc (20) tourné vers le bord correspondant constitue une surface de butée pour le bord d'un panneau adjacent.

5. Panneau selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la quatrième surface d'appui est portée par une partie repliée vers l'intérieur du panneau, et la masse interne pénètre dans le volume situé entre la partie centrale de la tôle intérieure et ladite partie repliée vers l'intérieur.

Dessins