Verrières et toits de verre : une composition complexe

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Aujourd’hui, les verrières et les toits de verre sont des solutions architecturales largement déclinées. Mais leur conception et leur mise en œuvre nécessitent la prise en compte de nombreux facteurs.

« De nos jours, le verre s’utilise non seulement pour les murs mais également pour le toit », explique Pilkington. En effet, l’utilisation du verre en toiture crée des puits de lumière et introduit ainsi de la lumière au cœur d’un bâtiment. « Le rejet, par les concepteurs contemporains des formes pleines, lourdes et massives au profit de structures légères, aériennes et transparentes, voilà quelques-unes des raisons du vif succès rencontré par les structures verres/métal en construction à vocation industrielle ou urbaine », indique Korichi Boubaya, gérant d’ATEP, spécialiste des Verrières et Ossatures du préfabriqué au sur-mesure. Mais les verrières et les toits de verre ne sont pas seulement utilisés pour le tertiaire. Ils trouvent un intérêt grandissant dans les habitations, grâce aux architectes et aux verres de plus en plus performants. « Du fait du coût élevé actuel du m² dans l’habitation, de nombreuses personnes envisagent d’utiliser les pièces sous la toiture pour augmenter la surface habitable de la maison. L’espace sous les toits peut être transformé de manière exceptionnelle et cela passe inévitablement par l’utilisation de vitrages pour dispenser de la lumière. Le verre peut apporter beaucoup de bienfaits et différents éléments doivent être pris en considération lors de l’installation de toitures ou de verrières », constate Pilkington.

dossierv2-214.jpgUne conception exigeante

Le choix du verre mais aussi de la structure, qu’elle soit à rupture de pont thermique avec chevrons épines ou chevrons tubulaires, ainsi que les matériaux de remplissage employés, dépendent de nombreux éléments. « Si la stabilité, la résistance mécanique et l’esthétique architecturale ont une grande importance dans ce genre de constructions, d’autres facteurs sont pour le moins aussi essentiels comme la maîtrise des niveaux d’éclairement, de l’éblouissement, de l’étanchéité, de la condensation, du drainage de très importantes quantités d’eau de ruissellement, de la ventilation naturelle ou assistée, de l’isolation et du maintien thermique, de l’acoustique, des moyens de prévention d’incendie et d’automaticité d’évacuation des surchauffes ou des fumées en cas de sinistre », explique Franck Taffet, responsable produits Wicona. En matière de mise en oeuvre de verrière et toit de verre, la référence est le DTU 39.  « Les épaisseurs ou les dimensions maximales sont définies en fonction de différents paramètres, région, altitude, forme de la toiture, force du vent, neige… et sont calculées conformément au DTU 39 », indique Bertrand Lafaye, responsable marketing et communication Kawneer. En outre, un des points importants dans la conception d’un toit de verre est son inclinaison. « Pour éviter toute stagnation de l’eau, une pente minimale de 5° par rapport à l’horizontale est prévue par le DTU 39 », souligne Alain Amans, responsable support technique Technal. Et dans le cas des verrières à faible pente, pour l’appréciation du risque de rétention d’eau, il doit être tenu compte des éventuelles déformations de l’ossature primaire et des déformations des composants verriers sous poids propre et charge de neige non pondérée. Cette règle se traduit par différentes solutions techniques. « Par exemple, plus la pente est faible, plus les traverses doivent être fines pour qu’il y ait un minimum de retenues d’eau », explique Alain Amans. En outre, l’étanchéité doit être irréprochable. « Cela passe par la mise en œuvre de joints insensibles aux variations atmosphériques et au vieillissement. Obligatoirement posé en continu sur le verre, leur canal interne assure le drainage intégral des éventuelles eaux d’infiltration », explique Franck Taffet.

Un double vitrage pré-équipé d’une protection solaire pour toitures vitrées.

« Veralam est un double vitrage pré-équipé d’une protection solaire à lames orientables pour toitures vitrées », présente la société Veralam.Ce vitrage composé d’un verre à isolation thermique renforcée à l’extérieur, et d’un verre feuilleté 44/2 à l’intérieur est destiné tout particulièrement aux toitures vitrées, quelle que soit leur inclinaison, comme celles des vérandas, des pergolas, des verrières de bâtiments administratifs ou industriels.Dans ce vitrage isolant, un store électrique est intégré.Ce store est composé de lames orientables en aluminium, qui offrent une protection solaire maîtrisée, allant progressivement de l’ombre à la lumière du jour.Ce vitrage assure un meilleur confort visuel.Grâce à la transparence du verre et à la conception de ses lames de store pivotantes, Veralam permet de capter et réorienter la lumière du jour vers certaines zones tout en protégeant du soleil.On obtient une luminosité régulière et confortable grâce à la réorientation de la lumière, technique dite du "daylighting" conçue et étudiée par les ingénieurs de Veralam.En outre, « Veralam obtient une excellente qualité réfléchissante et un facteur de protection solaire élevé, limitant très efficacement la quantité de chaleur pouvant traverser le vitrage », explique la société.

Protection des personnes

Un des autres points majeurs pour les verrières est la protection. C’est principalement la protection des personnes contre les heurts, les chutes de verres et les chutes de personnes dans le vide. Les prescriptions d’emploi sont définies dans la norme NF P 78-201 – DTU 39. « Contre les risques de blessures dossierv3-214.jpgen cas de chute de morceaux de verre, sont concernés les vitrages placés, en permanence, en position horizontale ou inclinée de plus de 5° par rapport a la verticale, lorsqu’ils sont situés à l’aplomb d’une zone d’activité », indique Saint-Gobain Glass. En effet, les verrières et les toits de verre doivent aussi assurer une protection contre les accidents. « Lorsque le verre est utilisé en plafond, les normes en vigueur doivent être respectées pour assurer la protection en cas d’impact accidentel », indique Pilkington. L’emplacement et la dimension du verre déterminent la classe de résistance à l’impact devant être utilisée. Le verre doit répondre à la norme NF EN 12600 Classe 2 ou 1 pour la plupart des emplacements. « D’autres éléments doivent être pris en compte si le verre doit protéger en cas de changement de niveau, comme pour les balcons extérieurs ou les cages d’escalier », précise Pilkington.

En outre, une verrière doit aussi prévenir la chute des personnes. « Et sont considérés comme concourant à la sécurité contre la chute des personnes, les vitrages de certaines parois inclinées (verrières) pour lesquelles, selon le DIUO (Document d’Intervention Ultérieure sur l’Ouvrage), soit en raison de leur constitution soit de par la constitution de l’ouvrage, il n’est ni prévu ni envisageable de mettre en place des éléments de protection permettant de supprimer les risques de chute d’un intervenant lors des opérations d’exploitation ultérieure (nettoyage, entretien, réparation) », précise Saint-Gobain Glass. Issu de la loi n° 93-1418 du 31/12/93 et du décret 94-1159 du 26/12/94, le code du travail impose, lors de la conception d’une nouvelle construction, d’intégrer les interventions ultérieures des ouvriers chargés par exemple de l’entretien, pour protéger leur sécurité et leur santé. Dès lors que les activités d’intervention, de maintenance ou de nettoyage seront menées sans qu’il existe de disposition permettant la suppression du risque de chute de personne, il convient de réaliser un essai auprès du CSTB et du CEBTP sur la configuration mécanique la plus défavorable du vitrage associé au support réellement utilisé. Sans procédure de test normalisé, la valeur de 1 200 Joules a été prise comme base pour évaluer la résistance que devaient atteindre les éléments de toiture. « L’aptitude à la fonction est validée, lorsque, une minute après l’impact, il est constaté que le vitrage est toujours en situation, sans avoir été traversé et qu’il n’y a pas de chute de bris réputés dangereux », indique Saint-Gobain Glass. La réalisation de cet essai ne dispense pas le personnel occupé sur les toitures de prendre les dispositions imposées par l’article 159 du IX du décret 65.48 du 08/01/1965 : prévoir échafaudages, plates-formes, planchers ou échelles dossierv4-214.jpgpermettant de ne pas prendre appui directement sur le verre. Pour répondre à ces exigences de protection, l’utilisation de verre de sécurité est incontournable.

Du côté des verriers, depuis juillet 1997, la prescription du verre feuilleté avec PVB est systématique. « Lorsqu’on définit le type de verre utilisé en toiture, le composant intérieur du vitrage isolant est aujourd’hui dans la majorité préconisé en verre feuilleté pour protéger des chutes éventuelles de verre », souligne Nelly Philipponnat, responsable marketing chez AGC Flat Glass Europe. En outre, le verre utilisé en toit doit aussi protéger contre le vandalisme. « En utilisant du verre feuilleté qui reste en place à l’impact, la maison est protégée contre les attaques délibérées comme le vandalisme ou les intrusions », explique Pilkington. Le verre feuilleté est disponible en diverses épaisseurs selon le niveau de résistance à l’impact. La résistance à l’effraction du verre est liée aussi à la qualité et à la performance du châssis, celui-ci doit être conçu avec un système de verrouillage qui offre une protection maximale.

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