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Article

1 - PRINCIPE DES VITRAGES ISOLANTS

2 - VITRAGES ISOLANTS À INTERCALAIRES COLLÉS

3 - SOLLICITATIONS NATURELLES

4 - CARACTÉRISTIQUES DES VITRAGES ISOLANTS

5 - INCIDENCES DES SOLLICITATIONS NATURELLES SUR LA VIE DES VITRAGES ISOLANTS

6 - EFFETS MÉCANIQUES SUR LES VERRES ET LES JOINTS

  • 6.1 - Flèches au centre des verres
  • 6.2 - Contraintes au centre des verres
  • 6.3 - Réactions en traction sur les joints des intercalaires

7 - CRITÈRES D'ACCEPTABILITÉ

  • 7.1 - Casse des verres par contraintes thermiques
  • 7.2 - Température des joints collés
  • 7.3 - Contraintes admissibles
  • 7.4 - Réactions admissibles

8 - CONCLUSION

Article de référence | Réf : N4402 v1

Critères d'acceptabilité
Vitrages isolants : déformations et contraintes

Auteur(s) : Michel CHAUNAC

Relu et validé le 26 avr. 2023

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RÉSUMÉ

Les vitrages isolants sont soumis à des sollicitations climatiques à la fois dans les bâtiments dans lesquels ils sont posés et lors de leur transport. Si certaines règles ne sont pas respectées, les déformations et les contraintes engendrées par les sollicitations naturelles peuvent nuire à la durée de vie normale du vitrage. La méthode de calcul proposée ici permet d'apprécier les déformations et contraintes dans les composants verriers. Elle permet aussi de prévoir la réaction dans les barrières de scellement en fonction des variations de conditions climatiques.

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ABSTRACT

Insulating glazing: deformations and stresses

Insulating glazing is subjected to climatic stress once in the buildings where it is installed and during transportation. If certain rules are not respected, the deformations and stresses generated can compromise the average lifetime of the glazing. The calculation method presented in this article enables the assessment of deformations and stresses in glazing units. It also allows for predicting the reaction in barrier sealants according to climatic conditions.

Auteur(s)

  • Michel CHAUNAC : Membre de l'association « Les experts du verre »

INTRODUCTION

Si certaines règles ne sont pas respectées, les déformations et les contraintes, dans les constituants d'un vitrage isolant, engendrées par les sollicitations naturelles peuvent nuire à la durée de vie normale de ce vitrage qui doit être légitimement attendue d'un produit de qualité.

L'appréciation de ces déformations et contraintes fait appel à la connaissance environnementale du vitrage, tant lors de sa fabrication que de sa mise en œuvre, voire lors de son transport : températures ambiantes, ensoleillement, pressions atmosphériques (différence d'altitude entre les lieux de fabrication et de pose).

Dans tous les cas, nous prenons en considération les paramètres les plus contraignants que le vitrage sera susceptible de rencontrer au cours de sa vie.

La méthode de calcul consiste à calculer successivement : les conditions environnementales du vitrage, les caractéristiques spectrophotométriques des verres, les températures des verres et des lames de gaz, les pressions extérieure et intérieure au vitrage isolant, les pressions internes dans les espaces de gaz. Nous en déduisons alors les flèches et les contraintes dans les verres ainsi que les réactions dans les joints.

Cette méthode s'applique aux doubles et triples vitrages, scellés en usine, destinés à être mis en œuvre dans des fenêtres verticales ou inclinées et dans des éléments de façade légère.

Elle ne s'applique pas aux vitrages isolants fabriqués sur chantier ni aux vitrages dits « respirant » pour lesquels un dispositif de communication permet un équilibrage des pressions des lames de gaz avec les pressions ambiantes extérieures.

Les résultats des calculs présentés ici pourront être comparés aux critères de qualité imposés par les normes et les organismes de certification qui ont pour but de garantir la pérennité de ces produits.

Les vitrages isolants, correctement mis en œuvre, font l'objet d'une garantie décennale donnée par la plupart des fabricants. Dans la pratique, l'espérance de vie peut être supérieure à trente ans.

Un tableau des symboles est présenté en fin d'article.

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KEYWORDS

building   |   Insulating glazing   |   mechanical   |   Thermic

DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v1-n4402


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7. Critères d'acceptabilité

7.1 Casse des verres par contraintes thermiques

Un gradient de températures peut s'installer dans un vitrage s'il est partiellement ensoleillé. L'écart de température entre le centre du vitrage et le bord le plus froid entraîne dans celui-ci des contraintes d'origine thermique susceptibles de provoquer sa rupture si cet écart dépasse une certaine valeur critique.

Les verres recuits, selon leur nature (verres imprimés, verres feuilletés…) et l'état de leurs bords, peuvent supporter des écarts de température compris entre 20 et 40 oC.

Les verres trempés ou durcis peuvent accepter des écarts de température de 150 à 200 oC.

Les justifications des vitrages vis-à-vis des casses d'origine thermique sont données dans la norme NF DTU 39 de juillet 2012, partie 3 : « Mémento calculs des contraintes thermiques ».

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7.2 Température des joints collés

Une température élevée des joints de plus de 60 oC augmente les risques de dégradations prématurées des vitrages isolants et peut provoquer un fluage du mastic d'étanchéité.

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7.3 Contraintes admissibles

Selon la nature de la charge, les valeurs de contraintes admissibles dépendent de la durée d'application de cette charge et des types de verres composants.

Ainsi pour une charge temporaire (charge de vent par exemple), les contraintes de travail admissibles pour les verres recuits seront comprises entre 16 et 20 MPa et entre 40 et 50 pour les verres trempés thermiquement.

Pour une charge permanente (neige et poids propre…), les contraintes de travail admissibles sont, pour les verres recuits, de 8 à 10 MPa et de 30 à 50 MPa pour les verres trempés.

Pour la réglementation française, le DTU 39-P4 donne plus de détails concernant les contraintes admissibles dans les verres.

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7.4 Réactions admissibles

Pour les vitrages isolants qui se prévalent de la certification CEKAL...

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BIBLIOGRAPHIE

  • (1) - TIMOSHENKO-WOINOWSKY (K.) -   Théorie des plaques et coques.  -  Librairie Polytechnique Béranger, 2e édition (1961).

  • (2) -   Prescriptions techniques des vitrages extérieurs collés.  -  Cahier du CSTB, 3488, V2, mars 2011.

NORMES

  • Verre dans la construction – Détermination des caractéristiques lumineuses et solaires des vitrages - NF EN 410 - 04-11

  • Verre dans la construction – Détermination du coefficient de transmission thermique, U – Méthode de calcul. - NF EN 673 - 04-11

  • Annexe A – Dispositifs de protection solaire combinés à des vitrages – Calcul du facteur de transmission solaire et lumineuse – Méthode simplifiée - NF EN 13363-1 - 05-04

  • Annexe B – Dispositifs de protection solaire combinés à des vitrages – Calcul du facteur de transmission solaire et lumineuse – Méthode de calcul détaillée - NF EN 13363-2 - 11-05

  • Verre dans la construction – Détermination de l'émissivité - NF EN 12898 - 07-01

  • Partie 3 : « Mémento calculs des contraintes thermiques » - NF DTU 39 - 07-12

  • Verre feuilleté et verres feuilletés...

1 Annuaire

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1.1 Organismes – Associations – Fédérations

CEKAL Association – organisme français de certification des vitrages isolants http://www.cekal.com

FFPV (Fédérations Française des Professionnels du Verre) http://www.ffpv.org

CSTB (Centre Scientifique et Technique du Bâtiment) http://www.cstb.fr

Ginger CEBTP (Centre Expérimental d'Etudes et de recherches du bâtiment et des travaux publics) http://www.ginger-cebtp.com

BNTEC (Bureau de Normalisation des Techniques et Equipements de la Construction du bâtiment) http://www.ffbatiment.fr

Association « Les experts du verre » http://www.lesexpertsduverre.com

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2 Site Internet

Le portail du verre http://www.verreonline.fr/

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