[0001] La présente invention concerne une paroi résistant au feu avec au moins un vitrage
coupe-feu, qui est directement jointif par ses faces d'about à une face d'une partie
de mur voisine, en formant un joint étroit, et qui est fixé à l'aide de dispositifs
de fixation disposés sur des bras de soutien et passant à travers des trous ménagés
dans le vitrage coupe-feu.
[0002] Alors que les vitres, dans une paroi résistant au feu, sont habituellement fixées
à leur bord dans un cadre approprié, on connaît, par le brevet EP 0658677 B1, une
construction de mur dans laquelle des vitrages coupe-feu feuilletés, composés de plusieurs
vitres et de couches de matière foisonnant à la chaleur disposées entre celles-ci,
sont fixés à l'aide de ferrures de serrage disposées dans les angles, par l'intermédiaire
de bras de soutien à un support disposé à distance de la vitre coupe-feu. Si les parties
de mur voisines se composent également de tels vitrages coupe-feu, on peut réaliser
de cette manière des parois résistant au feu en constructions entièrement vitrées
ayant un caractère esthétique. L'étanchéité des joints nécessaire en cas d'incendie
pour empêcher la propagation du feu et de la fumée est alors assurée, respectivement
renforcée, par la masse foisonnante sortant par les faces d'about des vitrages coupe-feu
feuilletés.
[0003] Dans ce mur résistant au feu connu, la masse disposée entre les diverses vitres des
vitrages coupe-feu feuilletés et foisonnant en cas d'incendie forme un écran thermique,
qui atténue fortement la transmission de la chaleur à travers la vitre coupe-feu.
En cas d'incendie, la vitre exposée au feu dans l'empilement de vitres se brise en
règle générale sous l'action des contraintes thermiques qui apparaissent. La vitre
opposée au feu est au contraire nettement moins échauffée et atteint des températures
d'environ 180°C au maximum. Elle conserve essentiellement sa forme plane et se dilate
en tout cas dans son plan sous l'action de la chaleur. Avec ces vitrages feuilletés
connus, avec des couches intermédiaires foisonnantes, on ne peut en arriver à des
bombements de la vitre coupe-feu que si les vitres sont assemblées de façon fixe au
support par l'intermédiaire des dispositifs de fixation, et que le support et la vitre
se dilatent très différemment en cas d'incendie. Pour empêcher une telle situation,
les bras de soutien portant les dispositifs de fixation sont attachés au support de
façon à pouvoir glisser le long du support, de façon à éviter ainsi le bombement des
vitres.
[0004] Un élément résistant au feu pour la fermeture d'un local de ce type connu est relativement
coûteux, à cause de la structure compliquée des vitrages coupe-feu feuilletés, qui
présentent entre les vitres un écran thermique efficace en une matière foisonnante.
[0005] L'invention a au contraire pour objet de développer un mur résistant au feu, du type
mentionné dans l'introduction, dans lequel on puisse utiliser des vitrages coupe-feu
construits plus simplement.
[0006] Le mur résistant au feu conforme à l'invention se caractérise en ce que le vitrage
coupe-feu est une vitre sans couche intermédiaire foisonnante, et en ce que les dispositifs
de fixation sont attachés aux bras de soutien d'une façon mobile telle qu'ils suivent
les bombements de la vitre se produisant en cas d'incendie.
[0007] Contrairement aux murs résistant au feu connus du type mentionné dans l'introduction
avec des vitrages coupe-feu feuilletés, les conditions physiques relatives aux vitres
sans couche intermédiaire foisonnante, efficace comme écran thermique, sont fondamentalement
différentes en cas d'incendie. Alors que, justement dans les vitrages feuilletés connus,
la vitre exposée au feu se brise à cause de la dilatation thermique et des contraintes
agissant dans la face qui en résultent, ce qui supprime les contraintes de compression
de ce côté, les contraintes de compression restent entières dans la face chaude, par
exemple dans les vitres monolithiques, aussi longtemps que la vitre coupe-feu joue
son rôle d'élément de fermeture du local. Cela conduit cependant forcément, au moins
temporairement, à un bombement plus ou moins marqué de la vitre, étant donné que la
face opposée au feu de la vitre présente une température moins élevée que la face
exposée au feu, à cause de son rayonnement et de l'action de la convection. Pour prévenir
à présent des sollicitations mécaniques supplémentaires dues aux dispositifs de fixation,
sous lesquelles la résistance mécanique de la vitre déjà soumise à de fortes contraintes
peut aisément être dépassée, les dispositifs de fixation et/ou leurs moyens de fixation
ont, conformément à l'invention, une structure déformable et ils s'adaptent à la variation
de position de la vitre, due au bombement, au point de fixation respectif.
[0008] Il est certes en principe connu, qu'il peut être avantageux que les vitrages coupe-feu
soient exposés uniformément jusqu'à leurs bords à l'action de la chaleur. Les solutions
connues jusqu'à présent pour obtenir un échauffement uniforme de la vitre ont cependant
exclusivement comme objet des constructions de cadre spéciales, qui sont par exemple
décrites dans les publications DE 2328737 B2, DE 2344459 C3, DE 2527134 B2 et DE 2654776
C2.
[0009] Le vitrage coupe-feu peut être une vitre monolithique, qui doit être constituée d'une
façon telle qu'en cas d'incendie, d'une part elle ne se brise pas sous l'action des
contraintes qui apparaissent et d'autre part elle présente une température de ramollissement
suffisamment élevée pour ne pas se dégager de son support. En particulier, on utilise
à cet effet des vitres à précontrainte thermique avec les propriétés de vitres de
sécurité à feuille unique.
[0010] Il s'est à cet égard avéré particulièrement avantageux d'utiliser pour cet usage
des vitres ayant des propriétés telles que celles qui sont décrites dans le brevet
DE 19710289 C1. Ces vitres se caractérisent en ce qu'elles présentent un coefficient
de dilatation thermique α
20-300 de 6 à 8,5.10
-6 K
-1, un facteur de contrainte thermique ϕ de 0,5 à 0,8 N/(mm
2.K), un point de ramollissement (viscosité = 10
7,6 dPa.s) de 750° à 830°C et un point de façonnage (viscosité = 10
4 dPa.s) de 1210°C au maximum. Le facteur de contrainte thermique ϕ est la grandeur
spécifique au verre, qui se calcule à partir du coefficient de dilatation thermique
α, du module d'élasticité E et de la constante de Poisson µ par la formule ϕ = α.E/(1-µ).
[0011] Bien entendu, on peut aussi utiliser comme vitrages coupe-feu des vitres feuilletées
constituées de deux vitres à précontrainte thermique ou à précontrainte thermique
partielle et de couches intermédiaires usuelles, ne servant pas d'écran thermique.
[0012] Si, dans un mur résistant au feu conforme à l'invention, la vitre n'est par exemple
fixée que dans les angles par des supports ponctuels, il peut suffire, pour des petits
formats, que les supports ponctuels solidement précontraints avec la vitre soient
pourvus d'une articulation à rotule ou soient fixés à une articulation à une rotule,
qui permet un mouvement pivotant du support ponctuel dans une direction quelconque.
Au cas où, en particulier pour les formats plus grands, les vitres sont maintenues
à leurs angles et en outre aussi en des points situés entre ceux-ci, ces dispositifs
de fixation intermédiaires doivent être réalisés d'une façon telle qu'ils soient supportés
de manière mobile dans une certaine mesure dans la direction perpendiculaire à la
face de la vitre, ceux-ci étant en outre de préférence supportés de manière pivotante.
[0013] Dans une autre variante intéressante de l'invention, les matériaux remplissant les
joints entre les faces d'about de la vitre et les parties de murs voisines se composent
de matières résistant à la chaleur, qui se déforment ou se dilatent d'une façon telle
que les joints se déplaçant et dans certains cas s'élargissant à la suite du bombement
de la vitre restent hermétiquement fermés pendant la durée de résistance au feu de
la vitre. A cet égard, il est apparu par exemple que des caoutchoucs au silicone réticulant
à haute température, avec une dureté Shore A de 40 à 60, ainsi que des cordons profilés
composés de ou utilisant des matières foisonnant sous l'effet de la chaleur, à savoir
en particulier des sels, qui forment sous l'effet de la chaleur des matières aisément
volatiles telles que la vapeur d'eau, l'ammoniac, le dioxyde de carbone, etc., conviennent
bien pour cette utilisation. L'utilisation de telles matières ainsi que de certaines
colles devenant céramiques à haute température pour l'obturation des joints dans des
murs résistant au feu est en principe connue. Il est également apparu que des profilés
d'étanchéité en silicone, qui sont fermement collés sur un côté, de façon résistante
à la chaleur, à la face d'about d'une vitre et s'appuient sur le côté opposé, uniquement
par la forme et la force, à la face d'about de la partie de mur voisine, et glissent
le long de cette face, en restant hermétiquement appliqués, pendant l'opération de
bombement de la vitre, conviennent également bien.
[0014] L'invention sera décrite plus en détail ci-dessous, en faisant référence aux dessins
annexés, qui représentent deux exemples de réalisation et dans lesquels la
- Fig. 1
- montre une portion d'un mur résistant au feu, avec une vitre coupe-feu montée dans
une baie de fenêtre, en vue de face; la
- Fig. 2
- représente une coupe le long de la ligne II-II de la figure 1, représentée en agrandissement;
la
- Fig. 3
- montre une portion d'un mur résistant au feu, avec deux vitres coupe-feu montées bord
à bord l'une à côté de l'autre, en vue de face; et la
- Fig. 4
- représente une coupe le long de la ligne IV-IV de la figure 3, représentée en agrandissement.
[0015] Dans la forme de réalisation représentée dans les figures 1 et 2, un vitrage coupe-feu
sensiblement carré 1 est disposé dans la baie de fenêtre correspondante d'un élément
de mur résistant au feu 2. La face de limitation interne de la baie de fenêtre, c'est-à-dire
l'ébrasement 3 de la fenêtre, forme une face plane et ne présente pas de structure
de cadre pour le logement du vitrage coupe-feu 1. Les faces d'about 4 du vitrage coupe-feu
1 se terminent plutôt à une distance A de l'ébrasement de la fenêtre et forment une
rainure, qui est comblée par un agent d'étanchéité résistant au feu.
[0016] Le vitrage coupe-feu 1 est une vitre monolithique résistant au feu, de la classe
de résistance au feu G suivant la norme DIN 4102, respectivement ISO/DIS 834-1. Il
peut par exemple s'agir, à cet égard, d'une vitre à précontrainte thermique en verre
flotté usuel. Conviennent cependant particulièrement bien pour cet usage des verres
ayant un point de ramollissement accru par rapport au verre flotté usuel, de l'ordre
de 800°C, un coefficient de dilatation thermique α
20-300 de 6,5 à 7,5.10
-6.K
-1 et un facteur de contrainte thermique ϕ de 0,6 à 0,7 N/(mm
2.K). Les verres de cette nature offrent l'avantage d'une part qu'ils présentent une
plus longue durée de résistance à l'essai au feu, en raison de leur point de ramollissement
plus élevé, mais d'autre part qu'ils peuvent être précontraints avec les installations
de précontrainte usuelles, de telle façon qu'ils présentent également, à l'état précontraint,
les propriétés d'un verre de sécurité usuel à une seule feuille en plus de leur aptitude
particulière en cas d'incendie. Bien entendu, on peut également utiliser des verres
avec d'autres compositions pour cet usage dans la mesure où ils présentent une température
de ramollissement de valeur appropriée.
[0017] Dans chacun de ses angles, la vitre 1 est pourvue d'un trou 6. Dans chaque trou est
fixé un dispositif de serrage 7. Celui-ci comprend fondamentalement une plaque de
serrage extérieure 8 et une plaque de serrage intérieure 9, qui sont serrées l'une
contre l'autre au moyen d'une vis 10. Les couches intermédiaires élastiques entre
les plaques de serrage et la vitre se composent évidemment de matières incombustibles
résistant à la chaleur, pour lesquelles par exemple des couches intermédiaires en
caoutchoucs au silicone difficilement inflammables conviennent très bien. A la plaque
de serrage intérieure 9 est assemblé un godet de l'articulation à rotule 11, dans
lequel est logée la rotule 12. La rotule 12 est disposée à l'extrémité d'une tige
filetée 13, qui est à son tour rigidement fixée au bras de soutien 15 à l'aide des
deux écrous 14. Le bras de soutien 15 est fixé à l'élément de mur 2 par des pattes
de support 16.
[0018] Etant donné que la fixation à serrage 7 est supportée par l'intermédiaire de l'articulation
à rotule 11, 12, elle peut, dans le cas d'un bombement de la vitre 1, pivoter d'un
certain angle dans toutes les directions, de telle façon qu'aucun effort de flexion
supplémentaire important ne soit transmis à la vitre à cette occasion par la fixation
à serrage. Bien entendu, on peut également utiliser d'autres constructions pour l'assemblage
articulé du dispositif de serrage avec le bras de soutien.
[0019] Les joints entre les faces d'about 4 de la vitre 1 et les ébrasements 3 sont obturés
avec un caoutchouc au silicone 17 à élasticité durable, l'étanchéité pouvant être
assurée aussi bien par une finition humide spéciale au silicone que par une bande
profilée de silicone appropriée ou le cas échéant aussi par des profilés métalliques
appropriés. Une combinaison d'un profilé de silicone et d'une finition humide s'est
ainsi avérée intéressante, une bande profilée en silicone étant collée sur un côté
à la face d'about de la vitre à l'aide d'une colle au silicone, tandis que la bande
profilée s'appuie par l'autre côté à l'ébrasement 3, sans le moindre collage. De cette
manière, l'effet d'étanchéité du profilé de silicone est également préservé, lorsque
la vitre se bombe sous l'effet de la chaleur, étant donné que le profilé de silicone
accompagne le mouvement de la vitre.
[0020] Dans la réalisation représentée dans la figure 2, un cordon profilé 18 en une matière
foisonnant sous l'effet de la chaleur est disposé entre les masses d'étanchéité au
silicone 17. Aux températures auxquelles la vitre se bombe, le cordon profilé 18 foisonne
et assure ainsi une étanchéité suffisante contre l'ébrasement 3 en cas de changement
de position de l'arête de la vitre.
[0021] Dans les figures 3 et 4 est représentée une paroi vitrée de grande étendue à l'intérieur
d'une construction de mur 20 qui l'entoure. La paroi vitrée est formée par deux vitres
21, 22 résistant au feu, qui sont disposées bord à bord à la distance d'un joint l'une
de l'autre. Les deux vitres 21, 22 sont maintenues exclusivement par des dispositifs
de serrage 7, 24, qui correspondent aux dispositifs de serrage décrits en relation
avec la figure 2.
[0022] Alors que les dispositifs de serrage 7 disposés dans les angles des vitres 21, 22
sont chacun supportés de telle façon qu'ils ne puissent exécuter qu'un mouvement pivotant,
les dispositifs de serrage 24 disposés au milieu des vitres sont conçus de telle sorte
qu'ils puissent exécuter un mouvement supplémentaire dans la direction perpendiculaire
à la vitre. A cet effet, les boulons 26 reliés à la rotule 25 sont, comme la figure
4 le montre, supportés de façon à glisser dans des cylindres de guidage 27. Les cylindres
de guidage 27 sont disposés rigidement sur un bras de soutien 28. Au bras de soutien
28 est assemblée, par l'intermédiaire d'une pièce de jonction 29, une bague de glissement
30 qui peut glisser en direction axiale le long du support cylindrique 31. De cette
manière, on peut tenir compte de dilatations thermiques différentes du support 31
et des vitres. Le support 31 est fixé à la construction de mur 20 par des consoles
32.
[0023] Tout comme les joints bord à bord entre les faces d'about des vitres et les ébrasements
du mur, le joint entre les faces d'about opposées l'une à l'autre des deux vitres
21 et 22 est obturé par une étanchéité au silicone 35 appropriée. Dans la masse de
silicone est disposé un cordon profilé 36 en une matière inorganique foisonnant sous
l'effet de la chaleur. Aux températures élevées auxquelles le caoutchouc au silicone
s'est déjà décomposé, la masse foisonnante assure l'effet d'étanchéité et empêche
ainsi la progression du feu et de la fumée à travers les joints.
[0024] Il entre aussi dans le cadre de l'invention, dans une paroi résistant au feu comprenant
plusieurs vitrages coupe-feu, par exemple dans un agencement correspondant à la figure
3 de deux vitres disposées bord à bord l'une contre l'autre, de supporter les vitres
par des fixations ponctuelles uniquement le long des arêtes disposées l'une contre
l'autre, mais de les insérer, de façon connue, dans une structure de cadre usuelle
le long des arêtes jointives à la construction de mur, par des fixations ponctuelles.
[0025] Des essais au feu avec des vitrages, qui correspondent à ceux décrits dans les exemples
de réalisation, ont montré que les vitres résistent plus de 30 minutes au feu et correspondent
dès lors à la classe de résistance au feu G30.
1. Paroi résistant au feu avec au moins un vitrage coupe-feu, qui est directement jointif
par au moins une face d'about à une face d'une partie de mur voisine, en formant un
joint étroit, et qui est fixé à l'aide de dispositifs de fixation disposés sur des
bras de soutien et passant à travers des trous ménagés dans le vitrage coupe-feu,
caractérisée en ce que le vitrage coupe-feu (1, 21, 22) est une vitre sans couche
intermédiaire foisonnante, et en ce que les dispositifs de fixation (7, 24) sont attachés
aux bras de soutien (15, 28) d'une façon mobile telle qu'ils suivent les bombements
de la vitre (1, 21, 22) se produisant en cas d'incendie.
2. Paroi résistant au feu suivant la revendication 1, caractérisée en ce que le vitrage
coupe-feu (1, 21, 22) est une vitre monolithique.
3. Paroi résistant au feu suivant la revendication 1, caractérisée en ce que le vitrage
coupe-feu (1, 21, 22) est une vitre feuilletée.
4. Paroi résistant au feu suivant la revendication 2 ou 3, caractérisée en ce que la
vitre monolithique ou les vitres individuelles formant la vitre feuilletée sont des
vitres précontraintes avec les propriétés de verres de sécurité.
5. Paroi résistant au feu suivant la revendication 4, caractérisée en ce que le vitrage
coupe-feu (1, 21, 22) se compose d'un verre au silicate avec un point de ramollissement
(viscosité = 107,6 dPa.s) de 750° à 830°C, un point de façonnage (viscosité = 104 dPa.s) de 1190°C au maximum, un coefficient de dilatation thermique α20-300 de 6 à 8,5.10-6 K-1 et un facteur de contrainte thermique ϕ de 0,5 à 0,8 N/(mm2.K).
6. Paroi résistant au feu suivant l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée
en ce que les dispositifs de fixation (7, 24) sont pourvus de plaques de serrage (8,
9) maintenant la vitre (1, 21, 22) et d'une articulation (11, 12), qui permet un mouvement
pivotant de la vitre (1, 21, 22).
7. Paroi résistant au feu suivant l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé
en ce que les dispositifs de fixation (24) permettent un mouvement perpendiculaire
par rapport à la face de la vitre, entre la vitre (21, 22) et le bras de soutien correspondant
(28).
8. Paroi résistant au feu suivant la revendication 7, caractérisé en ce que les dispositifs
de fixation (24) sont pourvus d'un boulon de guidage (26), qui est supporté en appui
glissant dans un cylindre de guidage (27) disposé sur le cadre de soutien (28).
9. Paroi résistant au feu suivant l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisée
en ce que les joints entre les faces d'about (4) des vitres (1) et les ébrasements
(3) des éléments de mur voisins sont obturés par un joint d'étanchéité en caoutchouc
au silicone combiné avec un cordon profilé (18, 36) en une matière inorganique foisonnant
sous l'action de la chaleur.
10. Paroi résistant au feu suivant l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisée
en ce que les joints entre les faces d'about des vitres et les faces d'about des éléments
de mur voisins sont obturés par des profilés en silicone, qui sont collés par un côté
sur la face d'about de la vitre avec une colle résistant au feu et s'appuient par
le côté opposé, par la forme et par la force, sur la face d'about de l'élément de
construction voisin.
11. Paroi résistant au feu suivant l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisée
en ce que les vitres (1, 21, 22) sont pourvues, au moins sur un côté, d'une couche
réfléchissant le rayonnement thermique, déposée par voie pyrolytique.