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Rigidité et résistance aux surcharges dues au vent

Les surcharges provoquées par l’écoulement de l’air autour et au-dessus d’un bâtiment provoquent des variations de la pression exercée sur les différentes surfaces. La répartition de cette pression dépend des variables suivantes : la localité (vitesse) ; les dimensions du bâtiment (hauteur, largeur et profondeur) ; la direction du vent ; la forme du bâtiment ; et l’entourage immédiat du bâtiment. En général, les pressions sont positives dans le vent, ce qui provoque des infiltrations d’air et négatives sous le vent, ce qui provoque des exfiltrations.

 

Dans tous les cas, le mur-rideau doit être construit de manière à résister aux pressions et succions causées par la plus forte rafale susceptible de se produire à son emplacement en plusieurs années, sans qu’il y ait déformation permanente ou bris de l’un de ses éléments. En plus de réglementer le critère résistance, le CNBC et les normes relatives aux fenêtres, portes-fenêtres et murs rideaux exigent que la rigidité des membrures de support du verre (meneaux, montants de rencontre, châssis) soit adéquate. Le critère résistance vise à assurer la sécurité de l’ouvrage, alors que le critère rigidité vise plutôt à maintenir des performances telles que l’étanchéité à l’air et à l’eau et à rassurer les personnes situées dans le bâtiment lorsqu’il y a rafale.

 

Pour certaines applications, l’architecte peut exiger que les éléments de remplissage (vitrage, pannes métalliques ou parement en métal) respectent un critère de rigidité. La flèche maximale permise dépend de l’élément visé et des objectifs.

 

Dans le cas des vitrages pare-air, la flèche maximale permise est fonction :

Lorsqu’il s’agit d’une panne métallique agissant comme pare-air ou comme pare-vapeur, ou les deux, la flèche maximale permise doivent être telles que :

 

Pour les panneaux de parement en métal, la flèche maximale admissible exprime la planéité du panneau lorsqu’il est soumis aux conditions extrêmes du graduent de température entre la région centrale (chaude) de l’élément et les bords (froids) de celui-ci.

 

Exigences selon le CNB 2015:

5.9.3.2.   Charges structurales et charges dues au milieu

Les autres fenêtrages et leurs composants doivent être conçus et construits conformément à l’article 5.1.4.1. (voir la note A-5.9.3.2. 1)).

 

Note : l’article 5.1.4.1 réfère à la partie 4 du Code national du bâtiment donc sous la responsabilité d’un ingénieur apte à concevoir des structures.

 

A-5.9.3.2. 1) Charges structurales et charges dues au milieu. La norme appropriée d’essais en laboratoire pour démontrer une performance structurale adéquate des autres fenêtrages est la norme ASTM E 330M, « Structural Performance of Exterior Windows, Doors, Skylights and Curtain Walls by Uniform Static Air Pressure Difference ».

 

A-5.9.3. Normes applicables aux autres fenêtrages. La sous-section 5.9.3. donne en référence des méthodes d’essais normalisés de l’ASTM. Les normes suivantes peuvent également servir à évaluer les caractéristiques de performance des autres fenêtrages :

 

Flèche et résistance :

Les murs-rideaux sont dimensionnés suivant deux critères :

Pour satisfaire à l’exigence minimale d’un niveau donné, l’élément visé doit satisfaire aux deux critères.

 

Les parties opaques ou fixes d’un mur-rideau

La rigidité des éléments du mur-rideau doit être évaluée sous l’effet de la charge de calcul (surcharge due au vent et charge morte). La rigidité exigée est fonction de la portée de l’élément visé (L/175, par exemple) et d’une flèche maximale permise (19 mm, par exemple) pour ce même élément. Le tableau suivant donne la flèche maximale permise des différents éléments d’un rideau pour une charge de calcul donnée. La flèche maximale permise correspond à la plus petite des valeurs obtenues.

 

tableau mur rideau

Flèche maximale permise des différents éléments d’un mur-rideau pour une charge de calcul donnée

Source : diverses

Note: La dimension « L » dont on doit tenir compte est la plus petite des dimensions (hauteur ou largeur) de l’élément visé.

 

La résistance des éléments du mur-rideau et des ancrages de fixation à l’ossature du bâtiment doit être évaluée à 1,5 fois la charge de calcul due au vent. De plus, les meneaux horizontaux doivent résister (dans le plan du vitrage) à 1,25 fois la charge permanente appliquée. La résistance des éléments est jugée satisfaisante lorsqu’aucun élément n’a subi une déformation permanente supérieure à L/1000 et qu’il n’y a pas de bris.

 

Les fenêtres ouvrantes

Les fenêtres ouvrantes ont les mêmes critères d’exigences minimales que les murs rideaux.

 

Exemple de spécification : ASTM E330

L’installation d’essai en laboratoire suivant la norme ASTM E330 est très semblable à celle de l’ASTM E331. En somme, on applique une différence de pression de part et d’autre de l’échantillon mural, puis on mesure la flèche ou la déformation. Tout comme les essais précédents, cette méthode suppose un mur à étanchéité de façade où la différence de pression agit sur le parement extérieur qui fait fonction de pare-air. Cette façon de faire pose d’importantes restrictions aux murs à écran pare-pluie. Bien que la norme ASTM E330 vise à tester l’ossature du mur-rideau et ses ancrages à la structure, elle ne permet d’éprouver ni la suffisance structurale des panneaux ou du parement extérieur et ses attaches (dans un mur à écran pare-pluie à étanchéité intérieure) ni la résistance du verre dans l’assemblage mural.

 

Pour en arriver à un programme d’essai structural qui soit efficace, il faut au moins trois critères de performance :

 

Commentaires

Dans le but de réduire le coût de construction, il est permis de subdiviser la hauteur totale du bâtiment en plusieurs segments (par exemple, du rez-de-chaussée au 5e étage, et du 5e étage au 10e étage) de façon à réduire la charge de calcul pour les étages inférieurs.

Le calcul détaillé de la pression de calcul due au vent peut aussi réduire le coût de construction. L’annexe A peut être utilisée à cette fin.

Bien que le CNBC ne traite pas de l’effet de masque provoqué par les bâtiments adjacents, ce phénomène peut être pris en considération lors d’une construction nouvelle.