Le vitrage extérieur collé
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Le vitrage extérieur collé
T C RATIQUE m a LE VITRAGE EXTÉRIEUR COLLÉ (VEC) e P S C g a z i n Eric Dupont, ing., conseiller, direction L’alternative actuellement rencontrée à la prise en feuillure Développement & Innovation, CSTC traditionnelle du vitrage dans les ensembles menuisés et les façades-rideaux est le recours au collage du vitrage sur un cadre adéquat. Cette technique porte le nom de vitrage extérieur collé ou VEC (en anglais, structural sealant glazing). 1 DESCRIPTION DES SYSTEMES La figure 1 donne une représentation schématique du vitrage extérieur collé. Il est à noter que cette illustration sert uniquement de base à la terminologie. Pour des raisons de clarté, le drainage n’est pas repris à la coupe verticale. COUPE VERTICALE Joint de collage Vitrage isolant Cadre de collage Hauteur du joint Les systèmes VEC peuvent se concevoir de quatre manières différentes (cf. tableau 1, et figure 2, p. 24) : ◆ type 1 : des accessoires de reprise du poids propre reportent la charge du vitrage sur le cadre de collage. Le mastic structurel reprend toutes les autres sollicitations. Des accessoires de sécurité sont utilisés pour maintenir en place le vitrage et réduire ainsi le danger en cas de rupture du mastic ◆ type 2 : ici aussi, des accessoires de reprise du poids propre reportent la charge du vitrage sur le cadre de collage, tandis que le mastic structurel reprend toutes les autres sollicitations ◆ type 3 : le poids propre du vitrage est transmis au cadre de collage par le biais du joint de collage. Le mastic structurel reprend toutes les autres sollicitations. Des accessoires de sécurité sont utilisés pour réduire le danger en cas de rupture du mastic ◆ type 4 : le mastic structurel assure lui-même la reprise de toutes les sollicitations (vent, poids propre, ...). Ossature de façade Ancrage Joint hermétique VEC Surfaces d’adhésion du joint d’étanchéité Joint d’étanchéité Cale d’assise Accessoire de reprise du poids propre Fond de joint Espaceur Surfaces d’adhésion du joint de collage Vitrage simple e : épaisseur du joint COUPE HORIZONTALE Joint d’étanchéité AA AA AAA AAAA AAAAAA AA AA AAA AAAA AAAAAA AAA AAA AAAA AAAAAA AAA AAAAAA Tableau 1 Types d’éléments VEC. ACCESSOIRES → ↓ AA AAA AA AAA AAAAAA AA AAA AAAAAA AA AA AAAAAA AAA AA AAA AAAAAA AA AAA AAAAAA AAAAAA AAA AAAAAA AAA AA AAAAAA AAA AA AAAAAA AAA AA Surfaces d’adhésion du joint de collage Avec accessoires Sans accessoires de sécurité de sécurité Fond de joint Avec accessoires de reprise du poids propre TYPE 1 TYPE 2 Sans accessoires de reprise du poids propre TYPE 3 TYPE 4 Fig. 1 Schéma de principe du vitrage extérieur collé. 23 ETE 1995 2 TYPE 2 Accessoires de sécurité PRESCRIPTIONS TECHNIQUES RELATIVES AUX MATERIAUX 2.1 MASTICS 2.1.1 MASTICS STRUCTURELS POUR JOINTS DE COLLAGE Les produits de collage sont des mastics de silicones neutres conçus pour le VEC et pour le collage aluminium/verre et verre/verre. Accessoires de reprise du poids propre TYPE 3 m Fig. 2 Exemples schématiques montrant les différents types de systèmes VEC. TYPE 1 TYPE 4 Leurs propriétés physiques et mécaniques doivent satisfaire aux exigences des STS 56 ou du projet de guide de l’EOTA (voir § 9, p. 28). Accessoires de sécurité Vitrage 2.1.2 Les mastics d’étanchéité sont essentiellement utilisés pour les joints de finition intérieurs (solins de mastic protégeant la feuillure contre l’infiltration des eaux de condensation et de nettoyage) et pour les joints d’étanchéité extérieurs (étanchéité de la façade). Cadre de collage Les réalisations les plus courantes sont de type 1 ou 2 pour le double vitrage; les types 1 à 4 sont tous applicables au simple vitrage. Ils doivent être compatibles avec tous les matériaux environnants (par exemple, finition du profilé en aluminium, fond de joint, mastic de collage, ...). En outre, quel que soit le système utilisé, la mise en œuvre doit satisfaire aux conditions suivantes : ◆ les joints de collage sont des joints épais (e ≥ 6 mm) réalisés au moyen de mastic structurel en silicone neutre ◆ la conception peut inclure des discontinuités locales (pour le drainage ou le calage) dans le joint structurel, à condition qu’aucun côté ne soit entièrement libre ou que les performances structurelles aient été vérifiées ◆ le mastic de collage doit obligatoirement être mis en œuvre en atelier ◆ l’angle de pose est compris entre 7° (par rapport à l’horizontale) et la verticale (figure 3). Le vitrage ne peut être incliné vers le vide, excepté pour les systèmes de type 1 sous réserve d’une étude spéciale. Inclinaisons retenues MASTICS D’ÉTANCHÉITÉ 2.2 PRODUITS VERRIERS Les produits verriers retenus pour l’application en vitrage extérieur collé peuvent être recuits, durcis, trempés ou feuilletés. L’usage du verre feuilleté à résine, du verre feuilleté résistant au feu et du verre armé est toutefois exclu. Le verre opacifié et émaillé peut également être utilisé, à condition que l’adhésion du mastic de collage sur la couche de finition du vitrage satisfasse aux critères mécaniques émis par le projet de guide EOTA. 2.3 VEC DOUBLES VITRAGES Les doubles vitrages doivent répondre aux prescriptions des normes NBN S 23-002 et S 23-003. 7° Lorsque le joint hermétique du double vitrage a une fonction VEC (voir § 3.1.2), ses propriétés physiques et mécaniques doivent satisfaire aux exigences des STS 56 ou du projet de guide EOTA. BÂTIMENT Fig. 3 Angle de pose du vitrage. 24 ETE 1995 a S T C e C g a z i n 3 ALUMINIUM POUR COLLAGE 2.4.1 3.1 CALCUL ET CONCEPTION DES JOINTS 3.1.1 CALCUL DES JOINTS 3.1.2 a g a z i n CAS DE FIGURE Les plans de collage considérés seront en verre et en aluminium anodisé, parallèles entre eux et d’un accès aisé permettant l’injection de la colle. Il existe deux cas de figure : la feuillure avec vitrage à bords non décalés et celle avec vitrage à bords décalés. ALUMINIUM LAQUÉ Lorsque le collage est réalisé sur une plage en aluminium laqué, l’adhésion de la laque sur l’aluminium est soumise aux mêmes sollicitations mécaniques que le joint VEC. Le problème réside donc dans la détermination de la capacité de reprise de la surface laquée soumise à ces sollicitations. Il faut en outre pouvoir garantir une constance des performances du laquage et avoir une connaissance suffisante des facteurs de dégradation (corrosion filiforme). Dans l’état actuel des connaissances, il est déconseillé de coller du VEC sur des surfaces laquées. 3.1.2.1 Vitrage à bords non décalés Dans ce type de feuillure, le joint du double vitrage et celui de l’assemblage du double vitrage au cadre de collage ont une fonction structurelle. Il y a donc lieu de soumettre le joint du double vitrage aux mêmes exigences que celles du joint d’assemblage entre le verre et le cadre de collage. d1 i d2 e ESPACEURS r h Joint hermétique Cadres de collage VEC Joint de collage AUTRES SUPPORTS DE COLLAGE d1 et d2 : épaisseur des feuilles de verre i : largeur de l’intercalaire e : épaisseur du joint de collage r : hauteur du joint de collage assurant aussi l’étanchéité du double vitrage h : hauteur du joint de collage Tout autre matériau peut être accepté comme support de collage, à la condition qu’une étude spécifique ou un agrément technique ATG démontre son aptitude à l’emploi pour le VEC. 25 Fig. 4 Vitrage à bords non décalés. AA AA AA A AA AA A AA AA AAA A AA A Joint d’étanchéité Espaceur La compatibilité de l’espaceur avec les produits environnants (mastic VEC) doit être démontrée au moyen de l’essai préconisé par le guide EOTA. 2.6 C La méthode de calcul proposée dans la note d’informations techniques 02 “Structural glazing. Calculs et formules” éditée par l’INV (Institut national du verre) est relativement simple, mais donne satisfaction depuis plusieurs années déjà. Par ailleurs, l’anodisation évoluant dans le temps en fonction de l’humidité de l’air, un stockage des profilés de collage trop long ou effectué dans de mauvaises conditions peut les rendre impropres au collage. Il faut donc vérifier avant chaque collage que l’état de surface des plages à encoller soit bien celui qui a été testé conformément au projet de guide EOTA. Ce document donne également le détail de la procédure de vérification. 2.5 CONCEPTION DES SYSTEMES VEC ALUMINIUM ANODISÉ La qualité de l’anodisation, en particulier l’épaisseur et le degré de colmatage, joue en général un rôle prépondérant dans l’adhésion du mastic sur son support. Or, la multitude des procédés d’anodisation engendre des états de surface très différents et seul un procédé répondant aux exigences du projet de guide EOTA est apte à être collé. 2.4.2 T RATIQUE m 2.4 S e P C ETE 1995 m 3.1.2.2 Vitrage à bords décalés 3.3 ACCESSOIRES MÉCANIQUES Deux configurations sont possibles. 3.3.1 ACCESSOIRES DE REPRISE DU POIDS PROPRE A la figure 5A, seul le joint d’assemblage aluminium/verre a un rôle structurel, le joint du double vitrage ayant pour seule fonction d’assurer la deuxième barrière d’étanchéité. A AA AAAA AAAAA A AA AAA AAAA AA AA AA A AAAAA AAAAAA AAA AA AA AA AAAAAAA A AAAA AA AA AA AAAA CAS A i Cadre de collage CAS B d2 Joint de collage h u Joint hermétique VEC Fond de joint r h Espaceur e Joint d’étanchéité Joint hermétique Accessoire de reprise d1 i d2 3.3.2 e d1 et d2 : épaisseur des feuilles de verre i : largeur de l’intercalaire h : hauteur du joint de collage u : joint d’étanchéité du double vitrage sans fonction VEC e : épaisseur du joint d’étanchéité r : hauteur du joint hermétique assurant aussi l’étanchéité du double vitrage ANCRAGE DU CADRE DE COLLAGE SUR L’OSSATURE DE LA FAÇADE L’ancrage est effectué par clipsage, vissage, sertissage ou autre. Lorsqu’elle ne peut être calculée par une méthode standardisée ou par les théories classiques de la résistance des matériaux, sa capacité de reprise des efforts est évaluée suivant la procédure d’essai définie au projet de guide EOTA. Fig 5 Vitrage à bords décalés. 3.2 T C g a z i n Ces accessoires ont pour fonction de reprendre le poids propre des éléments de remplissage (vitrage et allège). Dans l’état actuel des connaissances et de la technique, il est conseillé d’équiper la façade de tels accessoires pour les doubles vitrages. Afin d’éprouver leur capacité de reprise du poids propre, ils seront testés suivant la procédure d’essai définie au projet de guide EOTA. A la figure 5B, les deux joints ont un rôle structurel. Toutefois, dans les deux configurations, il convient d’effectuer une étude particulière des tolérances respectives du vitrage et du cadre de collage. d1 a S e C ETANCHEITE ENTRE L’ELEMENT VEC ET L’ELEMENT DE DRAINAGE 3.3.3 Le contact prolongé avec l’eau est néfaste à la bonne tenue de l’adhérence dans le temps du silicone sur son support. Il est dès lors essentiel de maintenir le joint de silicone à l’abri de stagnations d’eau provenant, par exemple, d’un drainage insuffisant, d’une condensation ou d’une étanchéité mal conçue ou mal effectuée. ACCESSOIRES DE SÉCURITÉ AU VENT Les accessoires de sécurité pouvant être de toutes natures, de toutes formes et de techniques différentes, le cahier spécial des charges fixe les exigences les concernant ainsi que le type de vérifications nécessaires (calcul et/ou essai). La façade sera conçue de manière à empêcher toute accumulation d’eau et à garantir un bon drainage aux abords du joint de collage. A cet effet, les conditions de pose décrites au § 4.3 de la note d’informations techniques 01 de l’INV “Structural glazing. Produits verriers” sont d’application. 3.4 PANNEAUX DE REMPLISSAGE Ils doivent avoir reçu un agrément technique ATG ou être conformes aux STS 36 et aux STS 52. 26 ETE 1995 Fig. 6 Accessoire de reprise du poids propre. m Le collage est effectué par une entreprise spécialisée pour ce genre de réalisation, dans un atelier conditionné (température et humidité relative) et maintenu à l’abri de la poussière. Le joint est injecté en respectant scrupuleusement les instructions du producteur de mastic et en veillant à éliminer les occlusions d’air. Une attention particulière sera portée au nettoyage des surfaces de collage et à l’application du primaire éventuel pour tous les joints collés. ASPECT Etant donné la spécificité architecturale du VEC dans l’enveloppe du bâtiment, son aspect constitue un critère d’appréciation important. Cependant, ce concept est subjectif et entraîne certaines observations inhérentes au produit : ◆ il faut prendre en considération la nature des éléments observés par réflexion (nuages, arbres, bâtiments à lignes verticales ou horizontales fortement marquées, par exemple), puisque les images réfléchies par le verre peuvent être déformées, notamment en cas de trempe, de montage en vitrage isolant, ... ◆ l’aspect du vitrage peut présenter certaines variations selon la distance, l’angle d’observation et le rapport du niveau d’éclairement entre l’extérieur et l’intérieur du bâtiment. 4 T C RATIQUE Si le panneau comporte une feuille de verre extérieure collée sur le plan de collage par la même technique et le même produit de collage, le collage doit répondre aux mêmes exigences que le collage d’un vitrage. 3.5 S 5 PRODUITS ET SYSTEMES AGREES Les produits ou systèmes énoncés ciaprès peuvent bénéficier d’un agré- ment technique ATG : ◆ les mastics de collage de l’aluminium sur le verre et du verre sur le verre (cas des joints hermétiques VEC du vitrage isolant) ◆ les doubles vitrages pour application VEC, avec ou sans couches intérieures ◆ les couches à vitrage pour application VEC ◆ les systèmes VEC complets. Lorsqu’un agrément technique est délivré à un produit ou à un système remplissant une fonction VEC, il couvre tous les aspects fonctionnels du produit ou du système en question. OPÉRATIONS DE COLLAGE Les essais de convenance définis au § 8.1.4.2 du projet de guide EOTA sont effectués par le producteur de mastic, pour chaque type de support (aluminium, verre) et de finition (lot d’anodisation, verre à couches). Le colleur doit se conformer aux exigences dictées par les essais de convenance. A titre d’exemple, lors de la procédure d’agrément des couches à vitrage appliquées en VEC, les performances fonctionnelles suivantes sont vérifiées : – stabilité de la couche (projet de norme EN 1096) PRINCIPALES OPÉRATIONS ET RECOMMANDATIONS LORS DU COLLAGE ❒ Les surfaces de collage sur les profilés et le vitrage sont nettoyées à l’aide d’un solvant. La couche réfléchissante et/ou le film opacifiant de certains produits verriers n’étant pas compatibles avec les produits à leur contact dans la feuillure, il convient de les éliminer au préalable des surfaces de collage. ❒ Si nécessaire, application du primaire d’adhérence. ❒ Mise en place d’un espaceur délimitant les plans de collage, pose des cales éventuelles du vitrage intérieur et positionnement du vitrage. ❒ Extrusion du mastic après nettoyage ou séchage du primaire éventuel. ❒ Lissage du joint. ❒ Mise en place des accessoires de reprise du poids propre au contact du vitrage. ❒ Aucun mouvement du cadre de collage par rapport au vitrage n’est permis lors de la réticulation et du développement de l’adhérence. ❒ Polymérisation du joint pendant la durée prescrite par le fabricant de mastic. ❒ Le collage fait l’objet d’un autocontrôle. N.B. : cette énumération ne correspond pas nécessairement à la succession chronologique des opérations. 27 ETE 1995 a e P C g a z i n Il est admis que, pour conserver entièrement leur aptitude à l’emploi durant la durée de vie escomptée, les vitrages extérieurs collés doivent être correctement entretenus. L’agrément technique est accompagné d’un autocontrôle de la fabrication comportant notamment la tenue d’un registre de contrôle et l’exécution d’essais par un laboratoire extérieur sur des éprouvettes prélevées dans la chaîne de fabrication. Cet autocontrôle fait l’objet de contrôles extérieurs périodiques. L’entretien comprend un lavage général avec des produits de nettoyage appropriés. Pour le choix des produits de nettoyage, il y a lieu de se référer aux indications du responsable du système VEC, en considérant tous les aspects concernant les différents composants et en faisant appel aux essais décrits pour apprécier la compatibilité des produits de nettoyage avec le système VEC (projet de guide EOTA, § 5.1.4.2.4). Il importe néanmoins de rester vigilant aux avertissements et aux limites d’utilisation formulés dans l’agrément. 6 De plus, il est conseillé de procéder à une inspection annuelle des joints conformément au § 2 de la note d’informations techniques 03 “Procédures du collages” de l’INV. MISE EN ŒUVRE ET STOCKAGE Les cadres collés doivent être stockés sans sollicitations et entreposés sur chantier en prenant les précautions nécessaires contre les agents extérieurs et les intempéries (stagnation d’eau et accumulation des poussières sur les joints VEC). 9 Le responsable du montage notera, sur les plans des façades, les numéros de repère des cadres en fonction de l’avancement de la pose. DOCUMENTS DE REFERENCE ❒ Projet de guide EOTA L’Union Européenne a mandaté l’EOTA (European Organization for Technical Approval) en vue d’élaborer un guide technique au sujet du vitrage extérieur collé. Un groupe de travail, présidé par le CSTC, a établi, sur la base des directives “Structural glazing” de l’UEAtc (Union européenne pour l’agrément technique dans la construction), un guide technique ‘Structural Sealant Glazing System’, qui est actuellement sous une forme suffisamment finalisée pour être exploitable. Celui-ci a pour principal objectif de vérifier l’aptitude à l’emploi du collage du vitrage sur le cadre de collage par un joint épais (> 6 mm) en silicone. Pour ce qui est de la façade légère, les spécifications prescrites au § 07.2 des STS 52.0 sont d’application. En ce qui concerne la pose des cadres de collage sur l’ossature, les instructions du fabricant seront scrupuleusement respectées. Toute opération de collage sur chantier est strictement interdite. 7 m 8 ENTRETIEN ET INSPECTION – performances mécaniques de l’adhésion du mastic sur la couche – résistance à l’embuage du vitrage, si la couche se trouve à l’intérieur d’un double vitrage. COORDINATION ❒ En ce qui concerne l’ossature de la façade légère et le vitrage, les STS 36 et la norme NBN S 23-002 (STS 38) sont respectivement d’application. Vu la spécificité de la réalisation et les interactions qu’elle engendre, il est impératif que l’information technique circule entre les parties, de manière à ce que chacun puisse assumer ses fonctions. ❒ Quant à la fonctionnalité de la façade complète, les STS 52 servent de référence pour la vérification des performances. Le façadier joue le rôle de coordinateur de l’étude et assure la circulation des informations techniques. La note d’informations techniques 04 publiée par l’INV définit le rôle à assurer par chacun des intervenants. ❒ Les STS 56 ont pour objet les systèmes de vitrage extérieur collé. Ils établissent clairement les liens entre les différents documents cités dans cet article. ■ 28 ETE 1995 a S T C e C g a z i n T C RATIQUE m BIBLIOGRAPHIE 1 S Institut belge de normalisation NBN S 23-002 Vitrerie. Bruxelles, 1ère édition, 1989. 2 Organization for Technical Approval 3 European Draft guideline for European technical approval for structural sealant glazing system. Institut belge de normalisation NBN S 23-003 Vitrages isolants. Bruxelles, 1ère édition, 1989. Bruxelles, EOTA, 1994. national du verre 4 Institut Structural glazing. Produits verriers. Charleroi, INV, Informations techniques 01, s.d. national du verre 5 Institut Structural glazing. Calculs et formules. Charleroi, INV, Informations techniques 02, s.d. national du verre 6 Institut Structural glazing. Procédures du collage. Charleroi, INV, Informations techniques 03, avril 1993. national du verre 7 Institut Structural glazing. Qualification des verres à couches. Charleroi, INV, Informations techni- ques 04, juillet 1993. des Communications et de l’Infrastructure 8 Ministère STS 36 Menuiseries métalliques. Fenêtres, façades légères et huisseries. Bruxelles, MCI, Direction Agrément et Spécifications, 1971. des Communications et de l’Infrastructure 9 Ministère STS 38 Vitrerie. Bruxelles, MCI, Direction Agrément et Spécifications, 1980. des Communications et de l’Infrastructure 10 Ministère STS 52.0 Menuiseries extérieures. Généralités. Bruxelles, MCI, Direction Agrément et Spécifications, 1985. des Communications et de l’Infrastructure 11 Ministère STS 56 Vitrages extérieurs collés. Bruxelles, MCI, Direction Agrément et Spécifications, en cours d’édition au moment de la mise sous presse, 1995. 29 ETE 1995 a e P C g a z i n