Domaine technique

[0001] La présente invention concerne un plafond suspendu formant un écran coupe-feu.

Etat de la technique

[0002] Des plafonds suspendus formant un écran coupe-feu en-dessous d'une structure portante en bois ou en métal d'un plancher ou d'une charpente d'un toit sont connus depuis longtemps. De tels plafonds suspendus sont constitués de panneaux résistants au feu, le plus souvent des panneaux de plâtre, vissés sur une ossature en métal ou en bois, qui est elle-même suspendue structure portante du plancher. Pour renforcer le degré coupe-feu d'un tel plafond il est connu d'empiler plusieurs panneaux résistants au feu avec joints décalés et/ou de couvrir la surface supérieure et l'ossature de fixation d'une couche de laine minérale. La construction d'un tel plafond suspendu est encore aujourd'hui un travail artisanal. Son efficacité comme écran coupe-feu et sa stabilité mécanique sont largement tributaires de l'expérience et du savoir-faire des artisans qui le construisent. De plus, un tel plafond est facilement endommagé par des dépressions ou surpressions à l'intérieur du bâtiment, qui sont par exemple dues à des explosions, le déclenchement d'installations d'extinction d'incendie ou de désenfumage.

Objet de l'invention

[0003] Un objet de la présente invention est de proposer un plafond suspendu formant un écran coupe-feu qui peut être entièrement assemblé à l'aide d'éléments standards préfabriqués, tout en présentant une stabilité mécanique et un degré coupe-feu élevés.

[0004] Conformément à l'invention, cet objectif est atteint par un plafond suspendu selon la revendication 1. Description générale de l'invention

[0005] Un plafond suspendu formant un écran coupe-feu selon la présente invention comprend au moins deux panneaux suspendus à une structure portante à l'aide de moyens de suspension. Chacun de ces deux panneaux comprend un noyau isolant et non combustible, dont la face inférieure et la face supérieure sont chacune revêtues d'une tôle métallique munie de rebords recouvrant partiellement les chants du noyau. Au moins un de ces chants du noyau comprend alors une clé de raccord en un matériau minéral renforcé, qui est bordée par les rebords des deux tôles métalliques. Les deux panneaux sont agencés de façon à avoir deux clés de raccord l'une en face de l'autre, formant ainsi une gorge de raccord inférieure en dessous des clés de raccord et une gorge de raccord supérieure au dessus des clés de raccord. Dans chacune de ces deux gorges de raccord est agencé un profilé métallique de raccord, qui est fixé, de préférence avec des vis du type tire-fond, à au moins une des deux clés de raccord et qui recouvre le joint entre les deux clés de raccord. Le profilé métallique de raccord fixé dans la gorge de raccord supérieure sert alors d'attache pour lesdits moyens de suspension.

[0006] II sera apprécié que les panneaux et les pièces de raccords peuvent être des éléments standards préfabriqués, qui peuvent être assemblés sur place sans savoir-faire artisanal particulier. Les panneaux avec leur noyau isolant muni d'une enveloppe métallique inférieure et supérieure, sans pont thermique entre ces dernières, et l'assemblage de ces panneaux à l'aide d'un profilé de raccord inférieur et supérieur séparés thermiquement par les deux clés de raccord, permettent d'obtenir une bonne stabilité mécanique du plafond et de garantir un caractère coupe-feu élevé. Il sera également apprécié que les panneaux du plafond peuvent avoir des dimensions relativement grandes. Ainsi, un panneau peut par exemple avoir une surface supérieure à 2 m ² (par exemple : panneau de 120x200 cm est parfaitement possible), tout en ayant une stabilité mécanique élevée et un poids raisonnable (par exemple de l'ordre de 400 à 600 Wm ² ). Ces panneaux de grandes dimensions permettent non seulement un montage rapide du plafond mais résultent aussi dans une réduction de la longueur totale des joints entre panneaux, ce qui a naturellement un effet favorable sur la résistance au feu du plafond. [0007] Une des deux clés de raccord est de préférence plus large que l'autre. Les profilés métalliques de raccord sont alors fixés sur la clé la plus large, ce qui augmente la stabilité mécanique du plafond.

[0008] Dans une exécution préférée, le profilé métallique de raccord a une section centrale en "U", dont la base est fixée à l'aide de vis à au moins une des deux clés et recouvre le joint entre les deux clés.

[0009] Le profilé métallique de raccord agencé dans la gorge de raccord supérieure a avantageusement deux ailes latérales extérieures en appui sur la tôle métallique.

[0010] Dans une exécution préférée, les moyens de suspension comprennent au moins une tige de fixation et au moins une tôle de fixation. Cette dernière est fixée à l'aide de vis sur le profilé métallique de raccord dans la gorge de raccord supérieure et comprend au moins un point de fixation pour la tige de fixation.

[0011] Le profilé métallique de raccord agencé de la gorge de raccord inférieure a avantageusement une section en "U" avec deux ailes intérieures servant d'appui à un plat de recouvrement, qui est vissé sur le profilé métallique de raccord. Ce plat de recouvrement est de préférence un plat en acier au carbone revêtue d'un alliage composé d'aluminium et de zinc, avec une bande intumescente fixée sur la surface supérieure du plat de recouvrement. Il protège les têtes de vis fixant profilé métallique de raccord à la clé de raccord contre la chaleur d'incendie.

[0012] La tôle métallique servant d'enveloppe au noyau est avantageusement une tôle mince (épaisseur de l'ordre de 0,6 à 1 ,3 mm) en acier au carbone, qui est revêtue d'un alliage composé majoritairement d'aluminium et de zinc. De préférence cet alliage comprend entre 53 et 57% d'aluminium, 41 et 46% de zinc et 1 et 2% de silicium. Un alliage préféré comprend 55% d'aluminium, 43,4% de zinc et 1 ,6% de silicium. Il sera apprécié que sous l'effet de la chaleur élevée d'un incendie, le revêtement d'aluminium et de zinc se comporte en "millefeuille", c'est- à-dire qu'il gonfle en formant de fines couches solides séparées par des couches d'air. Ce revêtement "millefeuille" constitue alors une couche d'isolation thermique, qui retarde réchauffement des tôles en acier au carbone.

[0013] Le noyau isolant d'un panneau comprend avantageusement une structure sandwich ayant: du côté de la face inférieure, un panneau porteur non combustible, à base de ciment ou de silico-calcaires, renforcé par des fibres, ayant une bonne résistance à la flexion et à la compression; et du côté de la face supérieure, une couche d'isolation thermique non combustible, à base de verre cellulaire, ayant une faible conductivité thermique et une faible densité. Le panneau porteur et la couche d'isolation thermique sont préférentiellement assemblés par collage à l'aide d'une colle élastique. Un tel panneau procure non seulement une excellente isolation thermique et une résistance mécanique élevée, mais est aussi constitué de matériaux facilement recyclable (acier et matières minérales).

[0014] La structure sandwich du noyau est de préférence encadrée par des éléments d'encadrement en un matériau minéral renforcé. Ces éléments d'encadrement, qui forment les chants du noyau avec les clés de raccord, sont avantageusement collés sur les bords de la structure sandwich à l'aide d'une colle élastique.

[0015] Le panneau porteur et les éléments d'encadrement sont avantageusement des produits à base de ciment ou de silico-calcaires, renforcés par des fibres, ayant une bonne résistance à la flexion et à la compression.

[0016] Les tôles métalliques sont avantageusement collées sur le noyau isolant à l'aide d'une colle élastique.

[0017] La colle élastique utilisée pour l'assemblage des différents éléments d'un panneau est avantageusement une colle organique incluant une charge minérale hydratée. Cette colle a une élasticité suffisante pour compenser les dilatations différentielles des différents matériaux d'un panneau sous l'effet de la chaleur d'incendie. De plus, la charge minérale hydratée ralentit le transfert de chaleur à travers le panneau en s'évaporant lentement sous l'action de la chaleur d'incendie. Ensuite, le liant organique se carbonise, ce qui semble également ralentir le transfert de chaleur à travers le panneau. Il sera également apprécié que l'assemblage par collage des différents éléments du panneau améliore sa portance et sa stabilité mécanique de façon notable.

[0018] Les surfaces frontales des clés sont de préférence munies d'une couche de peinture intumescente. Cette peinture intumescente étanchéifie le joint entre deux clés lorsque le plafond suspendu est exposé à un incendie. Brève description des dessins

[0019] D'autres particularités et caractéristiques de l'invention ressortiront de la description détaillée d'un mode de réalisation avantageux présenté ci-dessous, à titre d'illustration, en se référant au dessin annexé. Celui-ci montre:

Fig. 1 : une coupe transversale à travers un plafond suspendu selon la présente invention.

Description d'une exécution préférée

[0020] La Fig. 1 montre un joint entre deux panneaux 10 et 10' selon la présente invention. Un tel panneau a normalement une forme carrée ou rectangulaire. Des dimensions usuelles sont par exemple : 60x60 cm, 80x80 cm, 90x90 cm, 120x120 cm, respectivement 60x90 cm, 80x120 cm ou 120x200 cm, avec une préférence pour des panneaux ayant de grandes dimensions. Sur la Fig. 1 , on ne voit qu'un bout droite du panneau 10 et un bout gauche du panneau 10'.

[0021] Chacun de ces panneaux 10, 10' comprend un noyau 12, 12' isolant et non combustible, dont la face inférieure 14 et la face supérieure 16 sont chacune revêtues d'une tôle métallique 18, 20 munie de rebords 22, 24 recouvrant partiellement les chants du noyau 12. Ce noyau 12 comprend une structure sandwich ayant comme couche inférieure, un panneau porteur 28 non combustible, ayant une bonne résistance à la flexion, et comme couche supérieure, une couche d'isolation thermique 26 non combustible, ayant une faible conductivité thermique et une faible densité.

[0022] La couche d'isolation thermique 26 est avantageusement constituée de plaques de verre cellulaire alumino-silicaté, ayant une conductivité thermique d'environ 0,04 W/mK, une masse volumique de l'ordre de 120 kg/m3, une résistance à la compression de l'ordre de 0,7 MN/m2 et une résistance à la flexion de l'ordre de 0,4 MN/m2. De telles plaques, qui sont totalement inorganiques et sont formées sans liants, sont par exemple vendues par la firme « PITTSBURGH CORNING EUROPE S.A.» sous la désignation « FOAMGLAS ® T4 ». Pour atteindre une résistance au feu de 120 minutes, on prendra normalement des plaques d'une épaisseur de 80 mm. [0023] Le panneau porteur 28 non combustible est avantageusement un panneau à base de ciment ou de silico-calcaires, renforcé par des fibres. Il a par exemple une épaisseur de l'ordre de 12 mm et une densité de l'ordre de 1000 kg/m3. Ce panneau peut être un médiocre isolant thermique (conductivité thermique de l'ordre de 0,25 W/mK) mais doit être incombustible et présenter une bonne résistance à la flexion et à la compression, c'est-à-dire une résistance à la flexion de l'ordre de 6-12 MN/m2 et une résistance à la compression perpendiculaire à la surface de la plaque de l'ordre de 10-20 MN/m2.

[0024] Au moins un des chants du noyau 12, 12' comprend une clé de raccord 30, 30' en un matériau minéral renforcé, qui est bordée par les rebords 22 et 24 des deux tôles métalliques 18, 20, respectivement les rebords 22' et 24' des deux tôles métalliques 18', 20'. Normalement chaque chant qui doit être raccordé à un autre panneau comprend une telle clé de raccord 30, 30'. De préférence, deux chants opposés d'un même panneau ont des clés de largeur différente. Sur la Fig. 1 , on voit par exemple que la clé 30 du chant de droite du panneau 10 est plus large que la clé 30' du chant de gauche du panneau 10'.

[0025] La structure sandwich du noyau 12, 12' est encadrée par des éléments d'encadrement 32, 32' en un matériau minéral renforcé. Ces éléments d'encadrement 32, 32' forment les chants du noyau 12, 12' avec les clés de raccord 30, 30'. Ils sont collés sur les bords de la structure sandwich à l'aide d'une colle élastique. Ces éléments d'encadrement 32, 32' sont de préférence des éléments à base de ciment ou de silico-calcaires, renforcé par des fibres, de même que le panneau porteur 28.

[0026] Le panneau 10 est par exemple assemblé comme suit. La plaque de verre cellulaire 26 est collée sur le panneau porteur 28. Ensuite, les éléments d'encadrement 32, 32', qui forment les chants du noyau 12, 12' avec les clés de raccord 30, 30' sont collés sur les quatre chants de la structure sandwich du noyau 12. Finalement, les tôles métalliques 18, 20 sont collées sur la surface supérieure, respectivement inférieure du noyau 12. On notera que les rebords 22, 24 des tôles métalliques 18, 20 contribuent à maintenir les éléments d'encadrement 32, 32' solidement en place sur les chants de structure en sandwich. Un deuxième rebord 34, 36 recouvre au moins partiellement la surface inférieure, respectivement supérieure, de la clé de raccord 30 et contribue ainsi à stabiliser davantage la clé de raccord 30.

[0027] Comme colle d'assemblage on utilise de préférence une colle composée d'un liant élastique organique, par exemple une résine de la famille des polyols contenant des quantités usuelles de plastifiants, de promoteurs d'adhérence, de stabilisants, de catalyseurs, auquel on ajoute une charge minérale hydratée, par exemple de l'alumine tri-hydratée, et un réactif de polymérisation. De telles colles élastiques sont par exemple décrites dans la demande de brevet EP 1283310. Le liant organique doit conférer une élasticité suffisante pour compenser ou absorber les déformations d'une dalle 10, 10' lorsque celle-ci est chargée en cas d'utilisation normale et, en cas d'incendie, pour compenser autant que possible les dilatations différentielles des différents matériaux d'une dalle 10, 10' sous l'effet de la chaleur d'incendie. La charge minérale hydratée ralentit le transfert thermique en s'évaporant lentement sous l'action de la chaleur d'incendie. Ensuite, le liant organique se carbonise, ce qui semble également retarder le transfert thermique à travers la dalle 10, 10'.

[0028] Les tôles métalliques 18, 20 formant le parement des panneaux 10, 10' sont de préférence des tôles minces (épaisseur de 0,6 à 1 ,3 mm) en acier au carbone revêtues d'un alliage composé d'aluminium et de zinc en proportions sensiblement égales et une trace de silicium. De telles tôles sont par exemple commercialisées par ArcelorMittal sous la dénomination tôles ALUZINC ®. L'alliage de revêtement des tôles ALUZINC ® comprend environ 55% d'aluminium, 43,4% de zinc et 1 ,6% de silicium. Les avantages bien connus de ces tôles sont leur remarquable résistance à la corrosion et le fait que la couleur et la brillance naturelles du revêtement sont préservées pour longtemps. Or, lors de tests de résistance au feu effectués sur des éléments munis de tôles de parement ALUZINC ®, on a découvert que des tôles minces augmentent de façon notable et inattendue la résistance au feu des éléments testés. On pense pouvoir expliquer ce phénomène comme suit. Sous l'effet de la chaleur élevée, le revêtement d'aluminium et de zinc se comporte en "millefeuille", c'est-à-dire qu'il gonfle en formant de fines couches solides séparées par des couches d'air. Ce revêtement "millefeuille" semble alors constituer une couche d'isolation thermique, qui retarde réchauffement des éléments testés. [0029] Sur la Fig. 1 on voit que les deux panneaux 10, 10' sont agencés de façon à avoir les deux clés de raccord 30 et 30' l'une en face de l'autre, formant ainsi une gorge de raccord inférieure en dessous des clés de raccord 30, 30' et une gorge de raccord supérieure au dessus des clés de raccord 30, 30'. Dans chacune de ces deux gorges de raccord est agencé un profilé de raccord métallique 40, 42. Ce dernier est fixé à l'aide de vis du type tire-fond 44, 46 sur la clé de raccord 30 et recouvre le joint entre les deux clés 30 et 30'.

[0030] Le profilé métallique de raccord 40 agencé dans la gorge de raccord supérieure a une section centrale en "U" 48, de largeur sensiblement identique à la largeur de la gorge supérieure, avec deux ailes latérales 50, 50' extérieures, qui sont en appui sur la tôle métallique 20, respectivement 20', le long de la gorge supérieure. La base 52 de la section centrale 48 en "U" est fixée à l'aide des vis du type tire-fond 44 à la clé 30. Une tôle de fixation 54 est fixée sur le profilé métallique de raccord 40, à l'aide de vis auto-perceuses 56, 58, de façon à fermer la section centrale 48 en "U" vers le haut. Les vis auto-perceuses 56 traversent la tôle de fixation 54, la base 52 de la section centrale 48 en "U" du profilé métallique de raccord 40 pour se visser à travers le deuxième rebord 36 de la tôle 18 dans la clé 30. Les vis auto-perceuses 58 traversent la tôle de fixation 54 et les ailes latérales 50, 50' du profilé métallique de raccord 40 pour se visser à travers la tôle 18 dans le noyau 12.

[0031] Le signe de référence 60 identifie un point de fixation pour une tige de suspension 62. Ce point de fixation 60 est avantageusement un écrou noyé du type FABRO-RIVEKLE ® ou équivalent, qui est placé à l'aide d'un appareil à river dans un trou de la tôle de fixation 54, et peut même être mis en place après avoir fixé la tôle de fixation 54 sur profilé métallique de raccord 40. La tige de suspension 62 comprend alors une extrémité filetée qui est vissée dans l'écrou noyé 60.

[0032] Le profilé métallique de raccord 42 agencé dans la gorge de raccord inférieure a lui aussi une section en "U" 64, qui a une largeur sensiblement identique à la largeur de la gorge inférieure. Au lieu des deux ailes latérales extérieures, il a deux ailes intérieures 66, 66' servant d'appui à un plat de recouvrement 68. La base 70 de la section en "U" 64 est fixée à l'aide de vis du type tire-fond 72 à la clé 30. Le plat de recouvrement 68, qui ferme la section en "U" 64 vers le bas en affleurant les tôles 18, 18', est fixé sur les deux ailes intérieures 66, 66' à l'aide de vis auto-perceuses 74. Ces vis auto-perceuses 74 traversent le plat de recouvrement 68, les ailes intérieures 66, 66' et la base 70 de la section en "U" 64, pour se visser à travers le deuxième rebord 34 de la tôle 18 dans la clé 30. Le signe de référence 76 identifie une bande intumescente qui est fixée sur la surface supérieure du plat de recouvrement 68.

[0033] Les deux profilés métalliques de raccord 40, 42, la tôle de fixation 54 et le plat de recouvrement 68 sont avantageusement revêtus d'un alliage composé d'aluminium et de zinc, telles que les tôles ALUZINC ® mentionnées plus haut.

[0034] II sera apprécié qu'un plafond suspendu selon l'invention peut avoir une classification coupe-feu REI 120 (normes européennes), ce qui signifie qu'avec un feu définit dans la norme, une étanchéité aux flammes, gaz chauds et toxiques est assurée pendant 120 minutes et que, pendant le même temps, la température sur la surface opposée au feu ne dépasse pas 140 ⁰ C en moyenne et 180 ⁰ C ponctuellement. De plus, le plafond suspendu peut être facilement dimensionné pour supporter des charges suspendues permanentes d'au moins 500 N/m ² (p. ex. des luminaires ou autres équipements) et une charge temporaire d'au moins 1000 N/m ² (p. ex. lors de travaux dans le vide du plafond suspendu).

[0035] II sera également apprécié qu'on peut facilement intégrer des clapets coupe-feu (pour systèmes de ventilation/climatisation) dans les panneaux. Il est même possible de livrer des panneaux avec des clapets coupe-feu intégrés en usine, ce qui facilite le montage sur chantier et garantit un montage du clapet coupe-feu selon les règles de l'art. Il est également possible de livrer des panneaux avec des passages préparés en usine pour gaines de câbles et conduits sanitaires.

[0036] Reste enfin à noter qu'un plafond suspendu selon l'invention a une haute qualité hygiénique et environnementale. De plus, il peut être essentiellement constitué de matériaux facilement recyclables (acier et matières minérales). Légende: ⁷ ^ vis auto-perceuses

76 bande intumescente

10, panneau 10'

12, noyau isolant et non

12' combustible

14 face inférieure de 12

16 face supérieure de 12

18, tôle métallique 20

22, rebord de 18, 20 24

26 couche d'isolation thermique

28 panneau porteur

30, clé de raccord 30'

32, éléments d'encadrement 32'

34, deuxième rebord de 18, 20 36

40, profilé de raccord métallique 42

44, vis du type tire-fond 46

48 section centrale en "U" de 40

50, ailes latérales extérieures 50'

52 base de 48

54 tôle de fixation

56, vis auto-perceuses 58

60 point de fixation pour 62

62 tige de suspension

64 section en "U" de 42

66, ailes intérieures 66'

68 plat de recouvrement

70 base de 64

72 vis du type tire-fond