Le domaine de l'invention est celui de la construction de bâtiments en béton armé, coulés in situ, et en particulier celui de l'isolation par l'intérieur de tels bâtiments.
L'invention concerne plus précisément un module élémentaire pour la construction de rupteurs de ponts thermiques.
L'invention s'applique notamment, mais non exclusivement, à la construction de bâtiments administratifs, commerciaux, scolaires, hospitaliers, d'habitation, de bureaux.
Face au défi majeur du changement climatique, la France a pris des engagements ambitieux en signant le protocole de Kyoto entré en application depuis février 2005 : le gouvernement s'est engagé à ramener les émissions de gaz à effet de serre moyennes de la période 2008 à 2012, au niveau de celles de 1990.
En France, le secteur du bâtiment est le plus gros consommateur d'énergie avec 70 millions de tonnes d'équivalent pétrole, soit plus de 40 % des consommations énergétiques nationales. Cette consommation entraîne l'émission de 120 millions de tonnes de CO2, soit près de 25 % des émissions de CO2 nationales.
Afin de préserver l'environnement et réduire les émissions de gaz à effet de serre, il est devenu primordial de diminuer les consommations d'énergie dans le secteur du bâtiment. C'est l'objectif de la Loi d'Orientation sur l'Énergie, votée en 2005, et dans laquelle s'intègre la Réglementation Thermique de 2005 (RT 2005). La RT 2005 s'inscrit dans la continuité de la Réglementation Thermique de 2000. Elle est applicable aux bâtiments neufs des secteurs résidentiel et non résidentiel dont le permis de construire a été déposé depuis le 1er juillet 2006. Cette RT 2005 a pour objectif de réduire de 15 % les consommations d'énergie des bâtiments neufs par rapport à la RT 2000, avec des contraintes et des exigences de performance thermique renforcées. Il incombe désormais aux professionnels de proposer des solutions pour améliorer la performance énergétique des bâtiments afin de répondre à ces nouvelles exigences thermiques mais également de proposer des solutions pour anticiper les exigences des nouvelles réglementations, notamment de la Réglementation Thermique de 2010, qui seront de plus en plus renforcées.
L'amélioration de la performance thermique d'un bâtiment passe notamment par l'amélioration de son isolation thermique. Si l'isolation des murs et des parois vitrées est aujourd'hui très performante, il reste cependant des zones de déperdition thermique non traitées, qui sont à l'origine d'une surconsommation d'énergie.
En France, les professionnels de la construction, qu'elle soit résidentielle ou tertiaire, privilégient l'isolation des bâtiments par l'intérieur. Cette technique, plus largement utilisée en France que l'isolation extérieure a l'inconvénient de laisser de nombreuses zones de point faible appelées ponts thermiques.
Les ponts thermiques sont des phénomènes physiques qui signifient que, dans une partie du bâtiment, pour des raisons liées au matériau ou au mode de construction, des flux thermiques plus importants que dans les zones adjacentes existent. De tels ponts thermiques sont formés notamment au niveau des jonctions dalle/façade, refend/façade et dalle/balcon.
Ces ponts thermiques sont à l'origine d'une forte déperdition énergétique. De manière générale, les déperditions liées aux ponts thermiques représentent 30 à 40 % des déperditions par les parois dans un bâtiment collectif. Ainsi, un mètre de pont thermique non traité en France est responsable d'une surconsommation par an de 77 kWh ; de 101 de fuel ; soit 5 Kg de CO2 rejetés supplémentaires par an.
Par ailleurs, la température de surface à l'intérieur d'une pièce d'un bâtiment est fortement réduite, de la condensation voire des moisissures peuvent se former au niveau des ponts thermiques, engendrant des coûts substantiels d'entretien et de rénovation.
Le traitement des ponts thermiques représente donc un enjeu majeur dans l'amélioration de la performance énergétique des constructions nouvelles.
Les professionnels ont donc développé des systèmes de rupteur de pont verticaux destinés à être implantés à la jonction entre un mur de refend et un voile de façade d'une construction en béton armée.
On connaît un tel élément de rupteur thermique qui comprend un corps isolant de forme parallélépipédique constitué par un matériau isolant comme de la laine minérale et des armatures métalliques prévues pour s'étendre à l'intérieur du mur de refend et du voile de façade.
Ces armatures sont constituées par des barres métalliques courbées en « U » qui traversent le corps isolant de part et d'autre de manière telle que des anses s'étendent d'un côté du corps (côté voile de façade) et que les extrémités libres de chaque barres s'étendrent de l'autre côté du corps (côté mur de refend). Plusieurs barres distantes les unes des autres traversent le corps et s'étendent parallèlement les unes aux autres et perpendiculairement au corps isolant.
De tels éléments de rupteur thermique sont efficaces en ce qu'ils permettent de réduire les déperditions thermiques entre les murs de refend et les voiles de façade à l'interface desquels ils sont mis en place.
La mise en oeuvre de tels éléments de rupteurs thermiques n'est toutefois pas exempte d'inconvénients.
Notamment, le nombre d'armatures métalliques traversant le corps isolant est fixe. Il n'est donc pas possible d'ajouter ni de retirer des armatures métalliques.
Pourtant, selon la nature des bâtiments, les contraintes devant être supportées par leur structure peut varier. Il peut ainsi arriver que dans certains cas extrêmes, les armatures métalliques de ces éléments de rupteur thermique soient sous dimensionnées pour encaisser de telles contraintes ce qui rend ces rupteurs inutilisables dans ce cas de figure. À l'inverse, il peut arriver que dans certains cas, par exemple pour des bâtiments de taille relativement réduite, ces armatures soient au contraire surdimensionnées, ce qui rend de tels rupteurs thermiques également inutilisables.
Par conséquent, selon que les armatures sont sous ou sur dimensionnées, l'élément de rupteur thermique ne peut pas être mis en oeuvre avec pour conséquence l'existence de ponts thermiques à travers la structure du bâtiment, ou sa mise en oeuvre induit un sur coût de ferraillage.
Par ailleurs, les armatures métalliques s'étendent en permanence en dehors du corps isolant. Un rupteur thermique selon l'art antérieur présente donc un encombrement relativement important. Ceci induit qu'un tel rupteur thermique est relativement difficile à transporter et à stocker. Il est également assez difficile à manipuler par les opérateurs oeuvrant à sa mise en place sur chantier.
En outre, le fait que les armatures métalliques forment saillie en dehors du corps isolant peut nuire à la sécurité et entraîner des risques d'accidents de nature à provoquer des blessures chez les opérateurs et plus généralement les personnes amener à les manipuler.
Un autre inconvénient est lié au fait que le corps isolant n'est pas protégé. Il peut ainsi subir des détériorations lorsque le rupteur thermique est manipulé entraînant des pertes de matériau isolant. Ceci peut avoir un impact négatif sur le niveau de qualité de l'isolation entre le mur de refend et le voile de façade. Le document
L'invention a notamment pour objectif de pallier ces inconvénients de l'art antérieur.
Plus précisément, un objectif de l'invention est de fournir, dans au moins un mode de réalisation, un élément de rupteur thermique destiné à être implanté à la jonction entre un mur de refend et un voile de façade d'un bâtiment en béton armé, qui soit particulièrement facile à mettre en oeuvre.
Notamment, l'invention vise à procurer, dans au moins un mode de réalisation, un tel élément de rupteur thermique qui soit facile à manipuler, à stocker et à déplacer.
L'invention vise également à procurer, dans au moins un mode de réalisation de l'invention, un tel élément de rupteur thermique qui offre une grande modularité, c'est-à-dire qui puisse en particulier être mis en oeuvre au sein de bâtiments présentant des structures très différentes.
L'invention vise également, dans au moins un mode de réalisation, la fourniture d'un tel rupteur thermique qui permette de conférer une résistance convenable à la structure d'un bâtiment lorsque le mur de refend constitue une poutre.
Un autre objectif de l'invention est de mettre en oeuvre, dans au moins un mode de réalisation de l'invention, un tel élément de rupteur thermique qui soit particulièrement sûr à manipuler.
L'invention vise encore à procurer, dans au moins un mode de réalisation, un tel élément de rupteur thermique qui soit relativement facile à fabriquer et économique.
Ces objectifs, ainsi que d'autres qui apparaîtront par la suite, sont atteints à l'aide d'un élément de rupteur thermique selon la revendication 1.
Ainsi, l'invention repose sur une approche tout à fait originale qui consiste à rendre les ferraillages d'un élément de rupteur thermique, destinés à être implantées dans un mur de refend d'un bâtiment en béton armé, mobiles entre une position escamotée dans laquelle ils s'étendent contre le châssis et une position déployée dans laquelle ils s'étendent en dehors d'un côté du châssis de manière à pouvoir être coulés dans un mur de refend.
En position escamotée, un élément de rupteur thermique selon l'invention est assez compact et peu encombrant. Il peut ainsi être facilement stocké, transporté, et manipulé par un opérateur sur un chantier.
Du fait que dans cette position, les ferraillages s'étendent contre le châssis, ils ne forment pas saillie comme cela est le cas dans les rupteurs thermiques selon l'art antérieur. Les éléments de rupteur thermique selon l'invention sont par conséquent relativement sûrs à mettre en oeuvre et à manipuler.
En outre, le fait de prévoir que les ferraillages sont solidarisés à demeure au châssis, c'est-à-dire qu'ils sont indémontables, permet de s'assurer que les premiers ferraillages seront systématiquement positionnés dans le mûr de refend lorsque celui-ci est coulé. Ceci participe également à améliorer la sécurité de mise en oeuvre du fait que cette caractéristique implique qu'un nombre minimum de ferraillages sera mis en place dans le mur de refend, ce qui permet de garantir un niveau de résistance minimum de la structure du bâtiment au sein de laquelle sont implantés des éléments de rupteur thermique selon l'invention.
Par ailleurs, le fait de rapporter le matériau isolant contre le châssis contribue à préserver l'intégrité de l'isolant lorsque l'élément de rupteur thermique est manipulé. Ceci permet d'éviter d'observer des pertes de matériau isolant, et ainsi de garantir un bon niveau d'isolation.
Selon une caractéristique avantageuse, lesdites armatures métalliques comprennent des deuxièmes ferraillages formant des boucles à l'intérieur dudit châssis et se prolongeant en dehors d'un deuxième côté dudit châssis.
Les boucles intérieures formées par ces deuxièmes ferraillages peuvent permettre de raccrocher d'autres ferraillages destinés à être coulés dans le mur de refend. Un élément de rupteur thermique selon l'invention procure donc une très grande modularité du fait qu'il est possible d'y adjoindre d'autres ferraillage selon les besoins par exemple en fonction de la taille et/ou de la forme de la structure du bâtiment au sein duquel ils sont mis en oeuvre.
Selon une caractéristique préférentielle de l'invention, ledit châssis comprend un fond et deux flancs définissant une section en forme de U.
Ceci contribue à améliorer encore davantage la protection du matériau isolant qui se trouve alors protégé sur trois de ses côtés. Ces flancs constituent en outre des zones d'appui contre lesquelles peuvent venir des banches mises en oeuvre pour assurer le coffrage d'un mur de refend.
Dans ce cas, lesdits flancs sont avantageusement chacun prolongés par une aile, lesdites ailes s'étendant parallèlement audit fond vers l'intérieur dudit châssis.
Ces ailes constituent des zones d'appui contre lesquelles peuvent venir des banches mises en oeuvre pour assurer le coffrage d'un mur de refend.
Selon l'invention, lesdits premiers ferraillages comprennent des barres métalliques en « U » solidarisées audit fond par des liaisons pivot.
Ceci permet d'assurer simplement mais efficacement le montage à rotation des premiers ferraillages sur le châssis.
Selon l'invention, des oeillets sont solidarisés à l'intérieur dudit châssis audit fond et s'étendent longitudinalement audit châssis et perpendiculairement audit fond, lesdites barres métalliques étant montées à rotation dans lesdits oeillets.
Ceci permet de réaliser de manière simple les liaisons pivots entre les premiers ferraillages et le châssis.
Dans ce cas, l'axe de chacun desdits oeillets s'étend en dessous des extrémités desdits flancs.
Les barres métalliques ne peuvent ainsi pas être démontées à moins d'être fortement déformées.
Selon un mode de réalisation préférentiel, ledit châssis comprend des moyens de passage d'au moins un raidisseur du côté du deuxième côté dudit châssis.
Lorsque le mur de refend constitue une poutre, un raidisseur coulé dans le voile de façade, peut traverser les moyens de passage de l'élément de rupteur thermique. Ceci permet de conférer une résistance convenable à la structure du bâtiment au sein duquel l'élément rupteur thermique est mis en oeuvre.
Dans ce cas, lesdits moyens de passage comprennent préférentiellement des fourreaux qui s'étendent longitudinalement audit châssis.
Selon une caractéristique préférentielle, lesdits premiers ferraillages comprennent au moins deux barres métalliques, lesdites barres métalliques étant courbées pour former deux boucles à l'intérieur dudit châssis et se croisant en dehors dudit deuxième côté dudit châssis pour former des moyens de passage d'au moins un raidisseur.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante de modes de réalisation préférentiels, donnés à titre de simples exemples illustratifs et non limitatifs, et des dessins annexés, parmi lesquels :
Le principe général de l'invention repose sur le fait de rendre les ferraillages d'un élément de rupteur thermique, destiné à être implantées dans le mur de refend d'un bâtiment en béton armé, mobiles entre une position escamotée dans laquelle ils s'étendent contre le châssis et une position déployée dans laquelle ils s'étendent en dehors d'un côté du châssis de manière à pouvoir être coulés dans un mur de refend.
En position escamotée, un élément de rupteur thermique selon l'invention est assez compact et peu encombrant. Il peut ainsi être facilement stocké, transporté, et manipulé par un opérateur sur un chantier.
Dans cette position, les ferraillages s'étendent contre le châssis, ce qui implique que les éléments de rupteur thermique selon l'invention sont particulièrement sûrs à mettre en oeuvre et à manipuler.
Les premiers ferraillages sont solidarisés à demeure au châssis, et sont indémontables, ce qui permet de s'assurer qu'ils seront systématiquement positionnés dans le mûr de refend lorsque celui-ci est coulé. Ceci permet de garantir un niveau de résistance minimum de la structure du bâtiment au sein de laquelle sont implantés des éléments de rupteur thermique selon l'invention, et d'améliorer en conséquence la sécurité.
Le matériau isolant est rapporté contre le châssis ce qui contribue à préserver son intégrité lorsque l'élément de rupteur thermique est manipulé. Ceci permet d'éviter d'observer des pertes de matériau isolant, et de garantir un bon niveau d'isolation.
Un élément de rupteur thermique 10 selon l'invention est destiné à être implanté à la jonction entre un voile de façade 11 et un mur de refend 12 d'une construction réalisée en béton armé, comme cela est illustré à la
On présente, en relation avec la
Un tel élément de rupteur thermique 10 comprend un châssis 1.
Ce châssis 1 s'étend de manière linéaire le long d'un axe. En référence à la
De manière avantageuse, ces ailes 1c pourront être aimantées. Ceci permettra de maintenir les banches en appui contre l'élément de rupteur thermique et d'éviter que du béton s'écoule entre les banches et le rupteur thermique lors de la coulée.
Le châssis 1 présente ainsi une section essentiellement en forme de « U ». Le châssis 1 est creux et constitué en tôle d' acier inoxydable. Dans des variantes, d'autres matériaux pourront être mis en oeuvre pour réaliser le châssis 1.
Un matériau isolant 2 est logé dans le châssis 1. Il est logé dans le fond 1a et les flancs 1b. Ce matériau isolant 2 est constitué par de la laine de roche. Dans des variantes, il pourra être constitué d'autres matériaux comme par exemples de la laine de verre, du chanvre, du polystyrène...
L'élément de rupteur thermique 10 comprend des armatures métalliques destinées à être coulées dans le mur de refend 12 et dans le voile de façade 11. Ces armatures métalliques comprennent des premiers ferraillages 20 et des deuxièmes ferraillages 21.
Les premiers ferraillages 20 sont solidarisés à demeure au châssis 1. Ils sont mobiles entre :
Sur la
Des plaques métalliques 23 sont solidarisées sur le fond la, par exemple par soudage. Elles s'étendent perpendiculairement au fond 1a sur une longueur telle qu'elles restent dissimulées à l'intérieur du châssis 1. Ces plaques sont associées par couples. Plusieurs couples distants les uns des autres sont solidarisés au châssis 1. Chaque plaque 23 est traversée par un perçage. Elle constituent alors des oeillets qui s'étendent longitudinalement au châssis 1 et perpendiculairement au fond 1a.
Les premiers ferraillages 20 comprennent des barres métalliques 200 courbées en « U ». Chaque barre 200 passe à travers les perçages des plaques 23 d'un couple. Les perçages des plaques 23 constituant un couple définissent ainsi l'axe de la liaison pivot par laquelle chaque barre 200 est reliée au châssis 1. Ces axes s'étendent en dessous des extrémités des flancs 1b. En d'autres termes, ils s'étendent à l'intérieur du châssis 1.
En référence aux
Ces barres métalliques 210 sont solidarisées au châssis 1 dont le fond 1a est traversé par des perçages permettant le passage des barres 210. Les barres métalliques 210 sont disposées de telle sorte que leur portion en « U » forment des boucles à l'intérieur du châssis et que leurs extensions 212 s'étendent à l'extérieur du châssis sensiblement parallèlement au fond 1a d'un deuxième côté de celui-ci.
Ces barres métalliques 210 sont solidarisées au châssis 1 par couples distants les uns des autres. Les portions en « U » des barres métalliques 210 d'un couple s'étendent parallèlement les unes aux autres et leurs extensions s'étendent dans des sens opposés parallèlement les unes aux autres. Les barres métalliques 210 se croisent en dehors du deuxième côté du châssis 1 pour former des anneaux 51, comme cela est représenté sur la
La solidarisation des différentes parties composant un élément de rupteur thermique selon l'invention est réalisée par soudage. D'autres modes de solidarisation pourront être envisagés.
Comme cela a été décrit précédemment, un élément de rupteur thermique 10 selon l'invention est destiné à être implanté à la jonction entre un voile de façade 11 et un mur de refend 12 d'une construction réalisée en béton armé. Dans certaines constructions, le mur de refend 12 peut former une poutre-voile 61 dont une extrémité peut par exemple reposer sur une partie formant un poteau 62.
Dans ce cas, un élément de rupteur thermique selon l'invention comprend des moyens de passage d'au moins un raidisseur du deuxième côté du châssis 1.
Dans ce mode de réalisation, ces moyens de passage comprennent des fourreaux 52 constitués par des portions de tubes de section carrée qui sont solidarisés sur le fond la du châssis 1.
Dans ce cas, les anneaux 51 formés par les deuxièmes ferraillages 21 constituent également des moyens de passage d'au moins un raidisseur du deuxième côté du châssis 1.
Dans ce type de construction, les raidisseurs pourront être constitués par une ou plusieurs barres métalliques linéaires qui seront insérées par coulissement à l'intérieur des fourreaux 52 et anneaux 51 avant d'être coulées dans le voile de façade 11. Cette mise en oeuvre permet d'augmenter la résistance au cisaillement de la structure du bâtiment.
Les éléments de rupteur thermique selon l'invention sont mis en oeuvre de la manière suivante pour la réalisation d'une structure en béton armée d'un bâtiment :
Plusieurs éléments de rupteur thermique selon l'invention pourront être superposés selon la hauteur du voile de façade et du mur de refend.
Dans le cas de la construction d'un bâtiment dont la structure présente un mur de refend formant une poutre, un raidisseur sera placé dans les fourreaux et anneaux préalablement au coulage du voile de façade.
Selon la taille et les contraintes structurelles du bâtiment, des premiers ferraillages supplémentaires pourront être mis en oeuvre pour renforcer sa structure. Ces premiers ferraillages supplémentaires pourront être constitués par des barres métalliques recourbées en « U » 2000 qui seront embranchées dans les boucles formées par les deuxièmes ferraillages 21 à l'intérieur du châssis 1, comme cela est représenté en pointillés sur la
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