CH703193A2 - Charpente métallique supportant des briques de verre de grandes dimensions. - Google Patents

Abstract

La charpente métallique supportant des briques de verre de grandes dimensions permet la construction de façade, plancher et toiture transparents ou translucides. La charpente métallique est composée de colonnes verticales (1) et de filières horizontales (2) formant un cadre. La brique de verre (3) est composée de vitrages entourés et liés par un châssis périphérique (4). Une fois la charpente métallique assemblée, la brique de verre est positionnée puis insérée dans l’épaisseur du cadre métallique. La brique de verre est assemblée au cadre métallique par l’intermédiaire de pièces de fixation (5) disposées sur l’épaisseur du cadre métallique permettant de recevoir les pièces de fixation (6) disposées sur l’épaisseur du châssis de la brique de verre.

Description

[0001] La présente invention a pour objet un procédé de construction de charpente métallique supportant des briques de verre de grandes dimensions. Les façades, planchers et toitures en verre sont utilisés dans l’architecture contemporaine de bâtiments car ils permettent de faire pénétrer la lumière à l’intérieur des bâtiments tout en offrant sécurité, isolation thermique et isolation acoustique.

[0002] Ces façades, planchers et toitures en verre sont actuellement réalisés de deux manières: <tb>1.<sep>Par fixation de panneaux de verre sur une charpente métallique secondaire comme présenté à la fig. 1. <tb>2.<sep>Par empilage des briques de verre l’une sur l’autre comme présenté à la fig. 2.

[0003] A la différence des ces deux procédés de construction utilisés couramment, l’invention propose de réaliser des façades, planchers et toitures avec des charpentes métalliques formant des cadres de telle manière que les briques de verre de grandes dimensions s’insèrent dans l’épaisseur des cadres.

[0004] L’invention sera mieux comprise et ses avantages apparaîtront clairement à la lecture de la description de formes d’exécution données à titre d’exemple en regard des dessins sur lesquels: <tb>La fig. 1<sep>représente une manière conventionnelle de réaliser une façade en verre. <tb>La fig. 2<sep>représente une autre manière conventionnelle de réaliser une façade en verre avec des briques de verre de petites dimensions. <tb>La fig. 3<sep>représente un exemple d’application de l’invention à une façade verticale. <tb>La fig. 4<sep>représente sur une coupe transversale plusieurs exemples d’application de l’invention: une façade à une face à la fig. 4a; une façade à deux faces à la fig. 4b et une toiture ou une dalle à la fig. 4c. <tb>La fig. 5<sep>représente un exemple d’application de l’invention au niveau de l’assemblage des profilés métalliques colonne - filière pour former un cadre vertical. <tb>La fig. 6<sep>représente un exemple d’application de l’invention au niveau de l’assemblage des profilés métalliques membrure - panne pour former un cadre horizontal.

[0005] La construction de façades en verre est réalisée usuellement comme présenté à la fig. 1. Les panneaux de verre (3) sont fixés sur une charpente métallique secondaire (2) qui elle-même repose sur une structure primaire (1). Les panneaux de verre (3) utilisés sont constitués d’un ou plusieurs vitrages entourés et liés par un châssis (4) comme décrit par Heinz Hoening en 1948, brevet D 824 248 ou par Ernest Darby Hinchliffe en 1955, brevet GB 773 904 ou plus récemment par PPG Industries ING en 1971, brevet D 2141 509. Ce procédé de construction est intéressant mais il ne s’applique pas idéalement aux grandes façades, dalles et toitures en verre. En effet, ce procédé de construction nécessite une épaisseur importante comme illustré sur la coupe transversale de la fig. lb puisqu’il faut une structure principale (1) devant laquelle est disposée une structure secondaire qui elle est recouverte par des panneaux de verre (3). La transparence de la façade est alourdie par la présence de ces trois couches.

[0006] La construction de façade en verre est aussi couramment réalisée à l’aide de briques de verre empilées. Ces briques de verres ont tout d’abord été développées par Gustave Falconnier en 1888, brevet CH 212 sur la base de la technique du verre soufflé. Ensuite, plusieurs développements ont été effectués en essayant de rigidifier le système comme proposé par Saint-Gobain en 1973, brevet FR 73.44859 pour lequel comme présenté à la fig. 2, la brique de verre (1) est constituée de deux demi-briques creuses soudées entre elles et pourvues d’une manchette périphérique de rigidification (2). Un autre procédé a été développé par Manon Gérard en 1985, brevet EP 0 132 210 comportant sur le pourtour externe des briques de verre des moyens d’imbrications. Ces briques de verre ne peuvent être utilisées que de manière limitée en tant qu’élément porteur car elles ont une résistance faible et elles forment un ensemble structurel peu stable. Les dimensions standards de ces briques varient de 15 cm x 15 cm à 50 cm x 50 cm.

[0007] Une forme d’exécution de la charpente métallique supportant des briques de verre de grandes dimensions pour une façade verticale est illustrée à la fig. 3. La charpente métallique primaire est composée de profilés en forme de double H empilés. Les colonnes verticales (1) et les filières horizontales (2) forment un cadre vertical. A la fig. 3a, la charpente métallique est assemblée et la brique de verre (3) positionnée pour sa mise en place. Elle est composée de vitrages entourés et liés par un châssis (4) en périphérie. La brique de verre est ensuite insérée dans l’épaisseur du cadre métallique comme illustré à la fig. 3b. La brique de verre est assemblée au cadre métallique par l’intermédiaire de pièces de fixation (5) disposées sur l’épaisseur du cadre métallique permettant de recevoir les pièces de fixation (6) disposées sur l’épaisseur du châssis de la brique de verre.

[0008] Trois formes d’exécution de la charpente métallique supportant des briques de verre de grandes dimensions sont illustrées en coupe transversale à la fig. 4. Les profilés métalliques sont en forme de double H empilés (1). Cette section transversale forme au centre un caisson fermé. Cette section transversale possède une hauteur importante lisse formant l’épaisseur du cadre et une largeur réduite formant aux deux extrémités un joint creux. Pour ces trois formes d’exécution des briques de verre (2) sont disposées de part et d’autre du profilé métallique (1). Chaque brique de verre comporte un châssis (3). Les briques de verre (2) sont liées au profilé métallique (1) par l’intermédiaire des pièces de fixation (4) disposées sur l’épaisseur du cadre métallique et sur l’épaisseur du châssis de la brique de verre. Les formes d’exécution illustre les applications suivantes: <tb>La fig. 4a<sep>présente une façade à une face avec un capotage (5) au dessus d’un joint creux. <tb>La fig. 4b<sep>présente une façade à deux faces avec une brique de verre (2) sur les deux faces et un capotage (5) au dessus de chacun des joints creux. Cette forme d’exécution intègre également un contreventement de stabilisation (6) disposé entre les briques de verre (2). <tb>La fig. 4c<sep>présente un plancher ou toiture avec un joint de dilation (7) disposé entre les briques de verre (2) et au-dessus du profilé métallique (1). Le joint de dilatation permet de relier les briques de verre afin d’assurer une continuité de la surface.

[0009] Une forme d’exécution de la charpente métallique constituée de profilés métalliques en forme de double H empilés supportant des briques de verre de grandes dimensions disposées verticalement est présentée à la fig. 5au niveau de l’assemblage des profilés métalliques. Cet assemblage lie une colonne (1) et une filière (2). Il est réalisé avec des pièces métalliques (3) et des boulons (4) disposés à l’intérieur du joint creux de la filière (2). Cet assemblage est réalisé de telle manière qu’aucune pièce de fixation ne se trouve à l’extérieur de la section transversale des profilés métallique sauf dans la zone des joints creux de la filière (3). Ceci permet avec un simple capotage des joints creux de la filière d’obtenir un assemblage sans aucune fixation visible.

[0010] Une forme d’exécution de la charpente métallique constituée de profilés métalliques en forme de double H empilés supportant des briques de verre de grandes dimensions disposée horizontalement ou sur des plans inclinés est présentée à la fig. 6 au niveau de l’assemblage des profilés métalliques. Cet assemblage lie une membrure (1) et une panne (2). Il est réalisé avec des pièces métalliques (3) et des boulons (4) disposés à l’intérieur du joint creux de la panne (2). Cet assemblage est réalisé de telle manière qu’aucune pièce de fixation ne se trouve à l’extérieur de la section transversale des profilés métallique sauf dans la zone des joints creux de la panne. Ceci permet avec un simple capotage des joints creux de la panne d’obtenir un assemblage sans aucune fixation visible.

[0011] Quelques remarques concernant la charpente métallique supportant les briques de verre de grandes dimensions sont à mentionner: <tb>1.<sep>Le terme de brique de verre est utilisé par simplification mais il peut être remplacé par le terme pavé de verre. Il couvre donc également les briques de verre disposées horizontalement pour des dalles ou des plans inclinés de toitures. <tb>2.<sep>Les différences fondamentales entre les briques de verre conventionnelles et celles proposées dans le cadre de l’invention sont: La taille: les briques de verre conventionnelles varient de 15 x 15 cm à 50 x 50 cm. Les briques de verre de grandes dimensions proposées selon l’invention font au moins 1.0 m x 1.0 m et possède une des dimensions qui peut atteindre jusqu’à 5.0 m. La transmission du poids propre: les briques de verres conventionnelles sont empilées les unes sur les autres; les briques de verre de grandes dimensions proposées sont appuyées directement sur la charpente métallique et elles ne sont pas appuyées l’une sur l’autre. La séquence de construction: les briques de verres conventionnelles sont montées au fur et à mesure avec la construction du joint ou manchette. La charpente métallique selon l’invention est montée au préalable et c’est seulement une fois assemblée que la brique de verre est insérée dans l’épaisseur des cadres métalliques. <tb>3.<sep>La structure principale d’un bâtiment supporte les sollicitations principales soit le poids propre, les charges utiles, le vent et le séisme; elle est autostable. La charpente secondaire supporte les charges liées à la façade soit le poids propre de la façade et le vent; elle sert d’appui à la façade. Dans le cadre de l’invention, la charpente secondaire n’est plus nécessaire car les briques de verre de grandes dimensions sont directement fixées sur la charpente principale. La stabilité de la charpente principale peut être améliorée par un contreventement disposé derrière une brique de verre ou par une brique de verre ajustée au cadre faisant office de contreventement. <tb>4.<sep>La charpente métallique supportant une façade en verre conventionnelle est différente de la charpente métallique supportant les briques de grandes dimensions selon l’invention car: - La charpente métallique des façades conventionnelles est constituée d’une charpente métallique principale et d’une charpente métallique secondaire alors que selon l’invention seulement une charpente métallique principale est nécessaire. - La charpente métallique des façades conventionnelles est prévue de telle manière que la façade soit fixée au-dessus de la charpente alors que selon l’invention la brique de verre s’insère dans l’épaisseur des cadres formés par la charpente métallique. La charpente métallique des façades conventionnelle est réalisée avec des profilés laminés en forme de I, U, Z ou en tube qui sont assez large. Les profilés métalliques utilisés dans le cadre de l’invention sont des composé soudé de largeur réduite ou des profilés pleins afin d’améliorer la transparence. En particulier, les profilés métalliques sont en forme de double H empilés formant un caisson rigide au centre et deux joint creux pour recevoir les fixations

[0012] La charpente métallique supportant des briques de verre de grandes dimensions selon l’invention présente les avantages suivants: <tb>1.<sep>L’impact visuel de la charpente métallique est réduit puisqu’elle disparaît dans l’épaisseur de la brique de verre. <tb>2.<sep>La production des briques de verre peut être effectuée de manière industrielle pour des dimensions standardisées. <tb>3.<sep>L’impact visuel est allégé car il n’y a aucune pièce de fixation visible. <tb>4.<sep>L’épaisseur totale de la façade est réduite puisqu’il n’y a pas de charpente secondaire; il en résulte un gain de surface à l’intérieur du bâtiment. Ceci est visible en comparant la coupe transversale de la fig. 1bet celle de la fig. 4a. <tb>5.<sep>L’assemblage par boulonnage des profilés métallique permet une mise en œuvre économique sur le chantier. De plus, il permet d’éviter les soudures qui risquent d’endommager la protection contre la corrosion des profilés métalliques. <tb>6.<sep>Les profilés en forme de double H empilés sont fins et également rigides grâce au caisson central. De plus, cette section transversale possède un joint creux aux extrémités ce qui permet de disposer les pièces de fixations et ensuite de les cacher par un simple capotage.

Claims (9)

1. Procédé de construction d’une charpente métallique constituée de profilés métalliques formant au moins un cadre métallique dont l’épaisseur est donnée par la hauteur de la section des profilés métalliques; une fois assemblé, ce cadre métallique supporte au moins une brique de verre de grandes dimensions de telle manière que cette brique de verre s’insère dans l’épaisseur du cadre métallique; les profilés métalliques sont de largeur réduite afin d’en limiter l’impact visuel; la brique de verre est composée d’un ou plusieurs vitrages entourés et liés par un châssis; la brique de verre est liée au cadre métallique par l’intermédiaire de pièces de fixations disposées sur l’épaisseur du cadre métallique permettant de recevoir les pièces de fixation disposées sur l’épaisseur du châssis de la brique de verre.

2. Procédé de construction selon la revendication 1 caractérisé par le fait que les profilés métalliques formant le cadre métallique sont des profilés avec une section transversale en forme de double H empilés formant un caisson au centre et un joint creux aux deux extrémités.

3. Procédé de construction selon la revendication 2 caractérisé par le fait que les profilés métalliques sont assemblés par des pièces métalliques et des boulons disposés à l’intérieur des joints creux de telle manière qu’aucune pièce de fixation des profilés métalliques ne se trouvent à l’extérieur de la section transversale du profilé métallique sauf dans la zone du joint creux.

4. Procédé de construction selon la revendication 2 ou 3 caractérisé par le fait qu’au moins un capotage est disposé devant au moins un joint creux de telle manière qu’aucune pièce de fixation ne soit visible.

5. Procédé de construction selon la revendication 1 à 4 caractérisé par le fait qu’un contreventement est disposé derrière au moins une brique de verre.

6. Procédé de construction selon la revendication 1 à 5 caractérisé par le fait qu’un joint de dilation est disposé au-dessus du profilé métallique afin de relier deux briques de verre disposées dans deux cadres métalliques différents.

7. Procédé de construction selon une des revendications 1 à 6 caractérisé par le fait qu’une isolation thermique est disposée autour ou à l’intérieur des profilés métalliques et du châssis et/ou entre les profilés métalliques et le châssis afin d’améliorer l’isolation thermique.

8. Procédé de construction selon une des revendications 1 à 7 caractérisé par le fait que la brique de verre est ajustée au cadre afin de faire office de contreventement de la charpente métallique.

9. Procédé de construction selon une des revendications 1 à 8 appliqué à la réalisation de façade, plancher et toiture transparents ou translucides.