Le vitrage extérieur collé

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RATIQUE
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LE VITRAGE EXTÉRIEUR
COLLÉ (VEC)
e
P
S
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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.
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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
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2.4
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ETE 1995
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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
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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
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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
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S
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T
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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
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