De grands chassis en PVC pour un apport lumineux maximal

Facteurs déterminants pour la taille des chassis PVC

Les châssis en PVC ont la réputation d'offrir moins de libertés en matière de format. Les profilés de fenêtres minces seraient plutôt une caractéristique des profilés en aluminium. Dans cet article, nous vous proposons de flirter avec les limites du PVC et de découvrir les facteurs qui les déterminent.

 

Contexte

L'architecture moderne actuelle exige dans la plupart des cas de grandes baies vitrées et des profilés aussi discrets que possibles, mais toutefois aux valeurs d'isolation élevées. En Belgique surtout, les architectes sont très friands d'un grand apport lumineux. Toutefois, cela serait plus difficile à réaliser en PVC qu'en aluminium, par exemple. Dans ce qui suit, nous revenons sur les facteurs qui influencent la taille d'un châssis en PVC et les solutions (partielles) proposées à l'heure actuelle.

Faible resistance

Plus les dimensions de la fenêtre sont grandes, plus les profilés seront lourds et épais pour supporter le vitrage. Le PVC étant peu résistant, par rapport, par exemple, à l'aluminium et à l'acier, il faut en général le renforcer à l'aide de structures en acier ou utilisant de la fibre de verre. 

Porte vitrée coulissante

La porte vitrée coulissante illustre à merveille cette problématique. En Belgique, on voit souvent de grandes baies vitrées. Le profilé idéal doit être aussi fin que possible. Pour répondre à cette demande, les fabricants de profilés en PVC et les fabricants de châssis doivent se montrer particulièrement inventifs.

Battant coulissant et levant

Les dimensions maximales du châssis et du battant coulissant et levant dépendent du fournisseur et sont définies par des rapports de tests (entre autres air, eau et vent), qui définissent également le poids maximum du battant coulissant et levant selon le type de garniture. Pour que le châssis soit aussi facile à utiliser que possible.
En outre, la taille maximale dépend également de la zone géographique (par exemple un appartement sur la digue ou une habitation au cœur de la ville), de l'exposition au vent (par exemple une fenêtre qui est exposée sud-ouest ou une fenêtre qui est exposée nord-est) et de la longueur maximale des profilés en PVC.

 

Facteurs déterminants

Quels facteurs déterminent donc les dimensions maximales d'un châssis?

Coefficient de dilatation

Le coefficient de dilatation thermique est la valeur qui détermine les dimensions maximales du cadre de la fenêtre. Le terme fait référence à la réaction du matériaux à la température, selon sa densité. Le PVC a un coefficient de dilatation plus élevé que l'aluminium ou l'acier, par exemple. En d'autres termes, le PVC est plus sensible à la température. Il y a cependant quelques éléments à prendre en compte.

• Profilés renforcés à l'acier:
  Les profilés en PVC renforcés se dilatent beaucoup moins que les profilés en PVC non renforcés. Conclusion: les renforts métalliques limitent la dilatation réelle des profilés en PVC et permettent donc de plus grands formats.
• Profilés renforcés à la fibre de verre:
  Un profilé en PVC standard de dilate davantage qu'un profilé en PVC renforcé de fibre de verre. L'avantage majeur de cette technique est qu'elle permet une meilleure gestion du pont thermique.
• Blanc ou coloré:
  Le coefficient de dilatation du PVC est identique, que le profilé soit blanc ou coloré. La température de surface accumulée est cependant plus élevée pour les profilés plus foncés. Ces profilés vont donc se dilater davantage. 

 

Module d'élasticité (matériau)

Le module d'élasticité influence surtout les dimensions de la partie mobile du châssis. Plus la valeur est élevée, plus le battant est résistant, plus il supportera du poids et plus le battant pourra être grand. En bref, il s'agit de savoir dans quelle mesure le matériau en question garde sa rigidité.

Le module d'élasticité du PVC est nettement inférieur à celui de l'aluminium ou de l'acier. C'est logique, mais là aussi des renforts en acier, des fibres de verre... permettent d'atteindre de meilleures valeurs. Au fil des ans, le PVC s'est donc vu attribuer un module E de plus en plus élevé.

Moment d'inertie (forme)

La résistance d'un profilé de fenêtre dépend non seulement du module d'élasticité (E) des matériaux utilisés, mais également du moment d'inertie (I). Le moment d'inertie est une valeur qui dépend de la géométrie spécifique du profilé. Communément, cela se traduit par la capacité de résistance des profilés à la déviation dans une direction particulière. Cela détermine donc, comme le module E, la force de la construction. La grande différence avec le module E est que ce dernier est une constante matérielle. Le moment d'inertie dépend de la forme et des dimensions de la structure.

 

Profilés PVC renforcés

Renforts

Les profilés en PVC peuvent être renforcés en utilisant de la fibre de verre, de l'aluminium, du plastique, ou des renforts en acier ou en matériaux composites. Cela améliore la stabilité et donc également la force de portée. Par le passé, on a souvent opté pour un renfort en acier. Cela augmente la stabilité et donc la capacité de charge. Les profilés en PVC non renforcés ne seront utilisés que pour les très petites fenêtres.

Toutefois, ces dernières années, d'autres solutions ont été développées qui permettent non seulement d'obtenir un châssis plus mince, mais aussi de meilleures performances (par exemple, une meilleure capacité d'isolation), comme le renforcement thermique, le renforcement en fibres de verre, des chambres d'isolation supplémentaires dans le profilé en PVC, etc. Ainsi, les profilés en PVC peuvent également être utilisés pour des dimensions plus importantes. 

 

Garniture

De manière générale, on observe que l'on utilise de plus en plus de garnitures, adaptées au poids de la fenêtre. Les points d'ancrage doivent certainement être calculés en fonction du poids de l'ensemble de la fenêtre. Lorsque les dimensions de la fenêtres sont calculées et que le type de profilés à utiliser est précisément défini, on peut calculer le poids total de la structure de la fenêtre. On peut également calculer le poids du vitrage.

Niveaux de performance

La norme NBN B25-002-1 définit le niveau de performance de châssis normaux en termes d'étanchéité à l'eau, à l'air et de résistance au vent, en fonction du matériau. Selon la hauteur du bâtiment et le type de terrain, la norme définit clairement les performances minimales. Il s'agit des performances spécifiques que la fenêtre doit atteindre en cas de tests dans un laboratoire certifié (Notified Body), tel que le CSTC. Tout ce que le cahier des charges stipule, doit certainement être pris en compte.

Le 13 mars 2019, la nouvelle norme belge NBN B25-002-1 est entrée en vigueur. Elle remplace la norme existante à partir de 2009. Le principal changement dans la dernière version est la manière dont les niveaux de performance requis contre les charges de vent sont spécifiés, à savoir en utilisant '8 classes d'exposition au vent'.