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WO 2021/191545
PCT/FR2021/050481
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Description
Titre : Rail pour plafond suspendu comportant des absorbeurs de
dilatation
La présente invention concerne un nouveau design de rails pour
plafond suspendu comportant des absorbeurs de dilatation.
Les plafonds suspendus sont typiquement composés de
panneaux supportés par un maillage rectangulaire de rails. Les rails ont un
profil en forme de T inversé, comportant une âme verticale, deux branches
du T formant une semelle apte à supporter les panneaux, et un bourrelet à la
partie supérieure de l'âme. Une bandelette décorative est positionnée sous la
semelle et enroulée sur les bords longitudinaux de la semelle. Les panneaux
peuvent être des dalles acoustiques. Le plafond suspendu est typiquement
supporté par un maillage rectangulaire de rail : des rails longs, dits
principaux, disposés parallèlement les uns aux autres et reposant à leur
extrémités sur des cornières solidaires des murs, constituent la structure
primaire du maillage. Des rails plus courts, dits transverses, disposés
parallèlement les uns aux autres, mais dans la direction orthogonale à la
structure primaire, relient les rails primaires entre eux. Les jours du
maillage
rectangulaire ainsi formé, et dont la taille est fixée par la longueur et
l'espacement des rails transverses, sont adaptés à la taille des panneaux qui
reposent simplement sur les semelles des rails.
Ce type de rail est bien connu, en particulier des documents BE
903 188, EP 1 167 649 B1, EP 1 452 658 B1, US 4,893,444, US 5,349,803
et FR 2704016.
En cas d'incendie réel ou lors des tests de certification feu, les
rails, exposés à de fortes élévations de température (+500 C à 5min, +650 C
à 10min, +850 C à 30min et 950 C à 60min) se dilatent et s'allongent.
Généralement fixés à leurs extrémités ou en butée contre les murs latéraux,
la dilatation des rails les plus longs est bloquée, ce qui cause, dès les
premières minutes de l'incendie, leur flambage hors du plan, des distorsions
dans le plan, la chute des dalles et la rupture d'isolation feu. Pour éviter
ces
déformations et accroitre la stabilité au feu du plafond acoustique, des zones
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capables d'absorber la dilatation sont prévues dans les rails. Ces zones ou
absorbeurs de dilatation sont des portions de rail avec une géométrie
spécifique, capables de se déformer sous l'effet de la force de compression
due à la dilatation thermique et de maintenir ainsi une distorsion minimum
dans le rail.
Le document FR 2704016 décrit un rail de plafond comportant une
section de dilatation à configuration particulière. Elle est constituée de
découpes et de crevés, décalés sur les deux parties adjacentes de la nervure
centrale et du bourrelet supérieur.
Le document EP 1 167 649 décrit des absorbeurs de dilatation qui
comportent chacun deux découpes, l'une dans le bourrelet, l'autre dans
l'âme.
Un des inconvénients des absorbeurs de dilatation de l'état de la
technique est qu'ils affaiblissent fortement la capacité portante des rails,
ou
ils nécessitent des raidisseurs qui complexifient fortement la fabrication des
rails.
US 4,893,444 décrit un rail comportant un absorbeur de dilation
constitué d'une grande ouverture 40. L'ouverture a une longueur plus
importante que la hauteur du rail ce qui diminue fortement la charge portante
du rail. De plus, lors de la dilatation du rail, l'absorbeur provoque un
décrochage, c'est-à-dire une perte d'alignement du profil.
Un autre inconvénient des absorbeurs de dilatation de l'état de la
technique est que, soumis aux efforts de compression, leur déformation se
produise parfois de manière incontrôlée et que cette déformation déstabilise
les dalles.
Les rails disponibles sur le marché comportent généralement un
seul absorbeur de dilatation sur leur longueur. La dilatation du rail pouvant
être de l'ordre de 5 mm/m, un seul absorbeur doit alors absorber plusieurs
centimètres d'élongation. L'occurrence de déformations de compression de
large amplitude, localisées en un seul point du plafond, génère des
distorsions du maillage rectangulaire et augmente les risques de chute de
dalles.
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Le but de la présente invention est de fournir des rails de plafond
qui comportent au moins un absorbeurs de dilatation d'un nouveau design de
telle sorte que les rails puissent absorber une dilation tout en conservant
l'intégrité du plafond, de telle sorte que les panneaux de plafond ne tombent
pas lors d'un incendie.
En particulier, un des buts de la présente invention est de fournir
des rails de plafond qui comportent plusieurs absorbeurs de dilatation.
Un des buts de la présente invention est de fournir des rails qui
conservent une charge portante importante malgré la présence de un ou
plusieurs absorbeurs de dilatation sur leur longueur.
Un des buts de la présente invention est de fournir des rails qui
puissent comporter plusieurs absorbeurs de dilation de telle sorte que
chacun des absorbeurs absorbe une partie de l'élongation du rail et
La présente invention a donc pour objet un rail pour support de
panneaux formant un plafond suspendu, ledit rail présentant une section
transversale en forme de T inversé et présentant une hauteur Ht, le rail
comportant :
- une âme verticale s'étendant d'une extrémité inférieure à une extrémité
supérieure,
- des extensions horizontales formant une semelle, apte à supporter les
panneaux, disposées à l'extrémité inférieure de l'âme,
- un bulbe disposé au sommet de l'âme,
ledit rail comportant au moins un absorbeur de dilatation ;
ledit absorbeur de dilatation comportant au moins :
- une ouverture principale comportant 2 bords sensiblement verticaux
s'étendant dans l'âme verticale, les 2 bords étant distants d'une longueur Li
lorsque le rail n'est pas soumis à une force de compression longitudinale, les
2 bords étant alignés de manière à former une butée l'un contre l'autre,
lorsque le rail est soumis à une force de compression longitudinale
suffisante ;
ladite ouverture principale s'étendant à la partie inférieure jusqu'à une zone
de matière apte à former une ligne de pliage lorsque le rail est soumis à une
force de compression longitudinale ;
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- deux fentes s'étendant chacune de part et d'autre de l'ouverture principale
sur une longueur totale L2 supérieure à L1, les deux fentes délimitant avec la
semelle, deux bandes de matière aptes à plier,
les deux bords sensiblement verticaux s'étendant sur une hauteur H1
représentant entre 0.3 et 0.8 fois la hauteur Hb de l'âme du profilé, de
préférence entre 0,4 et 0,8 fois la hauteur Hb de l'âme.
Suivant un premier mode de réalisation du rail selon l'invention, les
fentes comportent une partie horizontale et une partie verticale. Des bandes
de matière apte à plier sont ainsi délimitées.
Suivant un autre mode de réalisation du rail, les fentes s'étendent
obliquement de la base des bords de l'ouverture vers les zones aptes à
former une ligne de pliage.
Suivant un certain mode de réalisation, l'ouverture s'étend à sa
partie supérieure jusqu'à une fine bande de matière apte à se déformer, sous
l'effet d'une force de compression longitudinale, en formant un pont.
En particulier, cette bande de matière apte à se déformer comporte
une entaille centrale définissant une ligne de pliage dans la partie
supérieure
du bulbe.
Suivant un autre mode de réalisation, la partie supérieure du bulbe
comporte une découpe ; l'ouverture principale s'étendant à sa partie
supérieure jusqu'à un segment de matière intacte compris entre l'ouverture
principale et la découpe du bulbe; chaque segment de matière intacte du
bulbe étant apte à se déformer latéralement sous l'effet d'une force de
compression longitudinale ;
Avantageusement l'âme peut comporter une surépaisseur rigidifiant
les bords sensiblement verticaux de l'ouverture principale.
D'autres surépaisseurs peuvent être ajoutées, par exemple au
niveau des fentes.
En particulier, le rapport des distances L2/L1 est supérieur à 2, de
préférence supérieur à 4.
Le rapport des distances L2/L3 est, de préférence compris entre 4
et 9, et de manière encore préférée entre 5 et 8.
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En particulier le rapport L1/Ht est compris entre 0.05 et 0.8, de
préférence entre 0.1 et 0.5.
Avantageusement, les deux bandes de matière aptes à plier ont
une hauteur H2, le rapport H2/Hb étant compris entre 0.02 et 0.4, de
5 préférence entre 0.05 et 0.2.
D'une manière particulière, le rail selon l'invention peut comporter
plusieurs absorbeurs de dilatation disposés sur sa longueur.
Dans un mode de réalisation préféré de la présente invention,
L'invention est à présent illustrée en référence aux figures, dans
lesquelles :
La Figure 1 [Fig. 1] montre une vue en perspective d'une partie
d'un rail comportant un absorbeur de dilatation, selon un premier mode
d'exécution ;
La Figure 2 [Fig. 2] montre la même vue en perspective lorsque le
rail est soumis à une force de compression longitudinale ;
La Figure 3 [Fig. 3] montre une vue de face du rail non comprimé ;
La Figure 4 [Fig. 4] montre une vue de face du rail soumis à une
force de compression longitudinale ;
La Figure 5 [Fig. 5] montre une vue de face d'une partie d'un rail
comportant un absorbeur de dilatation, selon un deuxième mode
d'exécution ;
La Figure 6 [Fig. 6] montre une vue de face du même rail qu'à la
fig. 5, soumis à une force de compression longitudinale.
Les fig. 1 à 4 illustrent un rail 1, selon un premier mode de
réalisation, dont le profil est un T inversé, comportant une âme centrale 2
disposée verticalement. A son extrémité inférieure, les branches du T
forment une semelle 3 apte à supporter des panneaux de plafond (non
représentés). La partie supérieure de l'âme est surmontée d'un bulbe 4. Le
profilé est réalisé au départ d'une plaque métallique ou feuille d'acier, d'un
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seul tenant. L'âme 2 est donc constituée d'une double épaisseur de la plaque
de départ.
Un absorbeur de dilatation est illustré aux fig. 1 et 3. Il est constitué
d'une ouverture principale 5 ménagée au travers des deux épaisseurs de
l'âme 2. Elle s'étend à sa partie supérieure sensiblement jusqu'à la partie
inférieure du bulbe 4 et à sa partie inférieure jusqu'à la semelle 3.
L'ouverture
5 comporte deux bords verticaux 6a et 6b, distants d'une distance L1.
L'ouverture dessine à sa partie inférieure une encoche 7 en forme de V.
L'absorbeur de dilatation comporte encore deux fentes ménagées
dans les deux épaisseurs de l'âme 2, de part et d'autre de l'ouverture 5.
Dans l'exemple illustré aux fig. 1 à 4, les fentes ont une partie horizontale
8a,
8b, s'étendant sur une distance totale L2 et une partie verticale 9a et 9b
reliant l'extrémité distale de la fente à la semelle 3. La distance restante
entre
l'extrémité inférieure des fentes verticales 9a et 9b et la semelle 3 est du
même ordre de grandeur que l'épaisseur de la feuille d'acier constituant le
rail.
Les fentes délimitent dans l'âme 2, deux bandes de matière 10a et
10b de part et d'autre de l'encoche 7 et au-dessus de la semelle 3. Les
fentes délimitent à leur extrémité distale un point de fléchissement de la
semelle lorsque le rail est soumis à une force de compression longitudinale.
Dans une variante d'exécution (non représentée), les fentes
peuvent s'étendre obliquement de l'ouverture principale 5 jusqu'à la semelle
3.
L'absorbeur de dilatation comporte encore un évidement 11 dans la
partie supérieure du bulbe 4 de manière à délimiter deux bandes de matière
12a et 12b aptes à flamber latéralement lorsque le rail est soumis à une force
de compression longitudinale.
Les fig. 2 et 4 illustrent le rail 1 soumis à une force de compression
longitudinale. Lorsque l'absorbeur déclenche, la semelle 3 et les bandes de
matière 10a et 10b fléchissent vers le bas à partir des fentes 9a et 9b,
formant une ligne de pliage 13 sous l'encoche 7. En même temps, les
bandes de matière 12a et 12b du bulbe 4, s'écartent latéralement et les
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bords 6a et 6b de l'ouverture 5 se rapprochent. Les bandes de matière 12a
et 12b ont une longueur L3.
Lorsque les deux bords 6a et 6b viennent en contact, à un stade de
la déformation de l'absorbeur contrôlé par l'espacement entre les bords, une
résistance à la compression apparait qui permet de bloquer la compression
du premier absorbeur déclenché et de reporter les déformations ultérieures
sur un autre absorbeur.
Sans cette résistance, lorsqu'un premier absorbeur du rail
déclencherait, il constituerait une zone de faiblesse en compression et
absorberait toute la déformation du rail sans qu'un autre absorbeur du rail
n'atteigne son seuil de déclenchement.
Pour augmenter la résistance des deux bords 6a et 6b, il est
envisageable d'ajouter une surépaisseur 14a, 14b le long des bords 6a et 6b.
Les fig. 3 et 4 représentent la même partie de rail 1 muni d'un
absorbeur, en vue de face. Sur la fig. 3, ont été représentées les distances L
1, entre les deux bords 6a et 6b et la distance L 2 entre les extrémités
distales des parties horizontales 8a et 8b des fentes. La distance L2 définit
la
longueur de la semelle qui va fléchir sous la force de compression.
La distance L3 définit la longueur des bandes de matière 12a et
12b du bulbe 4, aptes à flamber lorsque le rail est soumis à une force de
compression longitudinale.
De manière à obtenir un bon effet d'absorption tout en réduisant au
minimum la perte de charge portante du rail, il est important que la distance
L2 soit plus grande que la distance L1. Dans l'exemple illustré, L2 est
environ
14 fois plus grande que L1.
Plus les distances L2 et L3 sont importantes, plus le seuil de
déclenchement de l'absorbeur est bas.
La distance L1 n'a pas d'effet sur la charge portante. L1 peut être
déterminé en fonction de la résistance au feu souhaitée et du nombre
d'absorbeurs disposés sur un même rail.
Contrairement aux absorbeurs de l'état de la technique, les fentes
8a, 9a et 8b, 9b de l'absorbeur selon la présente invention, permettent de
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maximiser la charge portante du rail et forcent le maintien des deux
extrémités du rail dans un plan aligné, lors de la dilatation du rail.
Dans l'exemple illustré, si l'on dispose un absorbeur de dilatation
tous les 60 cm, les distances sont L1=5mm, L2=70mm, L3=10 mm.
Si l'on dispose un absorbeur de dilatation tous les 120 cm, les
distances sont L1=12mm, L2=70mm, L3=10 mm.
Ht est la hauteur totale du profil. Hb est la hauteur de l'âme. Dans
l'exemple illustré, Ht est d'environ 37 mm et Hb est d'environ 25 mm.
H1 est la hauteur de la partie des bords verticaux 6a et 6b située
au-dessus des fentes 8a, 8b. Dans l'exemple illustré, H1 est d'environ la
moitié de la hauteur de l'âme Hb. Plus H1 sera important, plus la force de
résistance à la compression augmente, ce qui évite que toute la dilatation ne
soit absorbée par un seul absorbeur.
H2 est la hauteur des bandes 10a et 10b. Dans l'exemple illustré,
elle est d'un dixième de Hb.
H3 est la hauteur des bandes de matière 12a et 12b du bulbe 4.
Dans l'exemple illustré, H3 représente huit dixième de la hauteur du bulbe 4
(Ht-Hb).
Les fig. 5 et 6 illustrent un deuxième mode de réalisation.
L'absorbeur de dilatation est également constitué d'une ouverture
principale 50 ménagée au travers des deux épaisseurs de l'âme 2. Elle
s'étend également à sa partie inférieure jusqu'à la semelle 3 en dessinant
également une encoche 7 en forme de V, mais à sa partie supérieure,
l'ouverture 50 s'étend sensiblement jusqu'à la partie supérieure du bulbe 4,
en ne ménageant qu'une fine bande de matière 20. Pour que la bande de
matière 20 soit apte à flamber vers le haut lorsque le rail est soumis à une
force de compression longitudinale, elle comporte une entaille 21 en forme
de V inversé. Cette entaille 21 aminci la bande de matière 20 à sa partie
centrale pour former une zone de pliage 22 qui s'élève lorsque le rail est
soumis à une force de compression longitudinale.
L'ouverture 50 comporte également deux bords verticaux 60a et
60b, distant d'une distance Li.
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Selon ce deuxième mode de réalisation, l'absorbeur de dilatation
comporte aussi les mêmes fentes 8a, 9a, 8b, 9b que l'absorbeur illustré aux
fig . 1 à 4.
Les dimensions Ht, Hb, H1, Li, L2 et L3 sont sensiblement les
mêmes que pour l'absorbeur de dilatation illustré aux fig. 1 à 4.
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