Plaka Thermo Break est un produit de haute qualité utilisé pour réaliser une rupture thermique entre des structures intérieures et extérieures, que ce soit verticalement ou horizontalement.   L’emploi du Thermo Break offre une excellente solution aux ponts thermiques  en réduisant les pertes de chaleur et les risques de condensation.

Plaka Thermo Break peut être utilisé dans de nouvelles constructions comme dans des projets de rénovation. Les principales applications sont :

  • Acier  – acier
  • Acier  – béton

Deux types de matériaux Plaka Thermo Break sont disponibles. Selon les efforts à reprendre et les prestations thermiques souhaitées, vous avez le choix entre le type 100 et le type 300. Le Thermo Break est fabriqué sur mesure et peut être réalisé dans des formes et dimensions très variées. Un schéma coté des plaques Thermo Break souhaitées est nécessaire pour chaque modèle commandé.
 

La conscience toujours plus importante des problèmes d’énergie entraîne des exigences d’isolation toujours plus hautes et sévères. Ainsi il est essentiel qu’une attention particulière soit donnée, lors de la conception et en cours d’exécution, à chaque détail énergétique intéressant qui peut réduire les pertes de chaleur et les risques de condensation à un minimum.

Les trois paramètres suivants peuvent définir la quantité des pertes de chaleur :

  • Valeur-U : la perte de chaleur par unité de surface par degré  [W/m²K].
  • Valeur-ψ (nœud constructif linéaire) : la perte de chaleur supplémentaire par unité de longueur et par degré [W/mK] au droit d’une interruption linéaire de l’ isolation de la construction.
  • Valeur-χ (nœud constructif ponctuel) : la perte de chaleur  supplémentaire par degré [W/K] au droit d’une interruption ponctuelle de l’isolation de la construction.
Figure gauche : La diffusion de température à travers un noeud sans Plaka Thermo Break. La température de l’acier côté chaud de la connexion est  9.8°C et χ = 1.31 W/K.
Figure droite : La diffusion de température à travers un noeud avec Plaka Thermo Break. La température de l’acier côté chaud  a augmenté jusqu’à 16.5°C et la perte de chaleur supplémentaire à hauteur du nœud constructif a diminué jusqu’à  χ = 0.35 W/K.

 

La meilleure prestation thermique sera toujours obtenue par les plus petites dimensions et les plus grandes épaisseurs des plaques Thermo Break, ainsi qu'avec les plus petits diamètres des boulons à travers le Thermo Break en combinaison avec des rondelles isolantes thermiques pour isoler les boulons de l’acier des deux côtés de la connexion.

Le dimensionnement des assemblages dans lesquels on veut réaliser une rupture thermique dépend du type de nœud de la structure :

1. noeud articulé

Pour une articulation il y a uniquement transmission de charges transversales, pas de moment fléchissant, entre les éléments de structure. Ainsi le Thermo Break ne doit pas résister aux forces de compression et l’ingénieur ne doit pas contrôler la résistance en compression du Thermo Break dans la connexion.
Il peut y avoir des situations dans lesquelles les éléments sont soumis à une charge axiale. Dans ces cas le Thermo Break doit résister aux charges de compression et doit être dimensionné en considérant ces efforts.

2. nœud encastré

Pour un encastrement, la connexion est capable de reprendre un moment fléchissant et une zone de la connexion est soumise à la traction et une autre à la compression, comme représenté dans le dessin ci-dessous . Pour cette raison le Plaka Thermo Break doit être dimensionné pour résister à la compression et l’ingénieur est par conséquent obligé de vérifier la résistance du Thermo Break dans l'assemblage.
 
Dans le cas de raccords encastrés équipés d’une plaque Thermo Break entre les éléments en acier, quelques vérifications supplémentaires sont nécessaires :
  • Contrôle de la contrainte de compression dans le Thermo Break
  • Contrôle de la rotation supplémentaire causée par le Thermo Break
  • Contrôle de la résistance au glissement des boulons

Contrôle de la contrainte de compression

Dispersion de la force dans la zone de compression de l'assemblage  - dimension L

  L’ingénieur doit vérifier si la contrainte de compression à laquelle la plaque est soumise (Fc), est inférieure à la contrainte de compression admissible du Plaka Thermo Break, laquelle est dépendante du type (100 ou 300). Cette contrainte de compression est calculée sur base de la formule ci-dessous :
x  

  Fc ≤ B x L x fcd

  Fc   = La charge de compression calculée (ULE) [N]
  fcd  = La contrainte de calcul de la charge de pression
           (dépendant du type ; 70 ou 250 N/mm²)
  B    = La longueur de la zone du Thermo Break 
           en compression [mm]
  L    = La largeur de la zone du Thermo Break en
           compression [mm]

 

Répartition de la charge à travers la zone de pression de la connexion

- dimension B

   
 

Les dimensions du Thermo Break doivent être plus grandes que celles de la zone comprimée (B ex L) laquelle est calculé sur base de la répartition de la force provenant de l'âme de la poutre, comme indiqué ci-dessous. Evidement la largueur et la longueur de la plaque thermo break sont réduits si les dimensions de la platine d'about de la poutre ou la largeur de l'aile de la colonne sont insuffisamment grands pour la dispersion totale de la charge.
Les mesures B et L sont définies comme suit :

 

 B = tf,b+2tp

 En cas de soudure, on utilise

 la formule : 

 B = tf,b+2(s+tp)

 t f,b = L’épaisseur de
          l'âme de poutre 
          [mm]
 s    = L’épaisseur de
          la soudure [mm]
 tp   = L’épaisseur de la
          platine d'about [mm]

 

 L = bb+2tp

 bb = La largueur de l'âme
        de poutre [mm]

 tp  = L’épaisseur de la
        platine d'about [mm]

     

Contrôle de la rotation supplémentaire

  En cas d'encastrement, la rotation du noeud sous charge est une vérification importante de la conception pour les exigences esthétiques et de l'état limite de service (ELS).
La compression du Thermo Break ΔT est calculée, par la formule ci-dessous :
 

 ΔT= (ttb∙σtb)
          -----
            Etb

 ttb   = L’épaisseur du Thermo Break [mm]
 σ tb = La contrainte dans la zone comprimée du
          Thermo Break [N/mm2]
 Etb  = Le module d’élasticité du Thermo Break [N/mm2]

 

     
La rotation supplémentaire de la connexion (θ) due à la présence du Thermo Break dans l'assemblage peut être calculée comme suit :
   

                 ΔT 
 θ=Arcsin( ---- )
                  hb

 hb = La hauteur de poutre [mm]
 

     
Le Plaka Thermo break possède un niveau de fluage faible. Le concepteur doit, dans l’hypothèse d’une rotation supplémentaire suite à une pression sur le Thermo Break, tenir compte d’une inclinaison supplémentaire à long terme. Sur base des résultats de tests, les corrections suivantes sont recommandées:
  • Type 100: Augmenter la contre-flèche de 30% pour compenser une déformation à long terme
  • Type 300: Augmenter la contre-flèche de 20% pour compenser une déformation à long terme
Tous les assemblages, avec ou sans Thermo Break, vont présenter une déformation angulaire sous charge . En général  la rotation supplémentaire du noeud due à la présence du Thermo Break, sera très faible.
 

Contrôle de la résistance au glissement des boulons

Réduction de la résistance au glissement en fonction de l’épaisseur totale des plaques

Selon l’épaisseur totale des plaques  Thermo Break, il peut être nécessaire de réduire la résistance au glissement des boulons dans l'assemblage. Il est conseillé d’utiliser au maximum 4 plaques avec une épaisseur totale tpa ≤ 4d/3 ou d est le diamètre nominal du boulon.

 tpa > d/3 le résistance au glissement Fv,Rd des boulons doit être réduite par un facteur βp :

   

           9d 
 βp= ---------
        8d+3tpa

 Avec :
 d    = Le diamètre nominal du boulon [mm]
 tpa = épaisseur totale des plaques Thermo Break [mm]
 
     
Réduction de la résistance au glissement en fonction de l'épaisseur à fixer
Suite à l’utilisation d’une plaque Thermo Break la longueur totale des boulons va augmenter. Cette longueur totale Tg est l’épaisseur combinée de tous les éléments qui sont assemblés par le boulon (p.ex. platine d'about, Thermo Break, aile de colonne, plaques supplémentaires etc.). Selon cette épaisseur à fixer, il peut être nécessaire de réduire la résistance au glissement des boulons dans l'assemblage.
Si Tg > 5d la résistance au glissement des boulons à forte épaisseur à fixer doit être réduite de βg, comme calculé ci-dessous :
   

             8d
  βg= ---------
           3d+Tg

  Avec :
  d  = Le diamètre nominal du boulon [mm]
  Tg = épaisseur totale à fixer par le boulon. [mm]
 

     

Possibilité d’augmenter les capacités

  Quelques possibilités pour augmenter les capacités, qui se

traduisent par un accroissement du moment (M), de la force latérale (V) ou de la rigidité (S) :

 
  M V S
Augmenter la surface de contact Thermo Break x   x
Augmenter distance entre les boulons (traction) et point de pression k x    
Thermo Break avec contrainte de compression admissible élevée x    
Boulons plus gros ou application d’arête   x  

Thermo Break avec un meilleur coefficient thermique et une plus faible épaisseur

  x x
Thermo Break avec modulus E     x
     

3. Résistance au feu

Thermo Break est généralement utilisé aux endroits où la résistance au feu n’est pas nécessaire. Si une résistance au feu du Thermo Break est exigée, une protection indépendante est indispensable:
  • Protection par un panneau résistant au feu (plâtre, laine minérale, vermiculite)
  • Projection de matériau fibreux résistant au feu (flocage au ciment , fibres minérales , vermiculite)
  • Peinture résistante au feu (peinture intumescente)

Pour le calcul de l’assemblage, il est conseillé de considérer la disparition totale du Thermo Break en cas d’incendie. Aussi longtemps que la stabilité totale est garantie, des déformations importantes sont acceptables dans des circonstances exceptionnelles.
 

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