Vitrage spécialisé et applications

Introduction au chapitre

Le vitrage spécialisé regroupe l’ensemble des produits verriers et des techniques d’installation qui dépassent le cadre du vitrage résidentiel standard. Pour l’examen Sceau rouge, vous devez maîtriser non seulement les propriétés physiques de ces verres, mais aussi les exigences réglementaires, les méthodes de calcul structural et les procédures d’installation propres à chaque application. Ce chapitre couvre les verres de sécurité, les verres feuilletés et trempés, les vitrages isolants, le vitrage structural, les murs-rideaux, les verres spéciaux (thermochromiques, électrochromiques, photovoltaïques) et les applications particulières comme les garde-corps et les toitures vitrées.

Verres de sécurité : trempé et feuilleté

Verre trempé (trempe thermique)

Le verre trempé est obtenu par un traitement thermique qui porte le verre à une température d’environ 620 °C à 650 °C, suivi d’un refroidissement rapide et contrôlé à l’air. Ce processus crée une compression en surface et une tension à l’intérieur du verre. La résistance à la flexion du verre trempé est de 4 à 5 fois supérieure à celle du verre recuit de même épaisseur.

Propriétés mécaniques typiques :

Propriété	Verre recuit	Verre trempé
Résistance à la flexion (MPa)	40	120 à 160
Résistance aux chocs thermiques (ΔT °C)	40	200
Mode de rupture	Gros éclats tranchants	Petits granulés
Usinage après traitement	Possible	Impossible

Points essentiels pour l’examen :

Le verre trempé ne peut jamais être coupé, percé ou usiné après trempe. Toute modification doit être effectuée avant le traitement.

La rupture du verre trempé produit des fragments granulaires d’environ 1 cm², conformes à la norme CAN/CGSB-12.1.

Le verre trempé est obligatoire dans les portes, les fenêtres basses (moins de 900 mm du plancher), les douches, les garde-corps et les cloisons de sécurité.

Le verre trempé thermiquement (heat-strengthened) est un traitement intermédiaire : résistance environ 2 fois supérieure au recuit, rupture en gros éclats. Il n’est pas considéré comme verre de sécurité.

Verre feuilleté

Le verre feuilleté est composé de deux ou plusieurs feuilles de verre assemblées par un intercalaire en polyvinylbutyral (PVB) ou en résine. L’intercalaire maintient les fragments en place lors de la rupture, empêchant la projection de débris.

Épaisseurs courantes d’intercalaire :

Application	Épaisseur PVB (mm)
Vitrage standard	0,38
Sécurité renforcée	0,76
Anti-effraction	1,52 à 3,04
Balistique	6,00 et plus

Exigences normatives : Le verre feuilleté de sécurité doit satisfaire aux exigences de la norme CAN/CGSB-12.10 pour la résistance aux chocs. Le test de chute de sac de sable (balle de 45 kg tombant d’une hauteur de 1,2 m) est la méthode de référence.

Avantages du feuilleté :

Maintien en place des fragments après bris

Réduction de la transmission des UV (jusqu’à 99 % avec PVB)

Atténuation acoustique supérieure (ΔR de 3 à 5 dB par rapport au verre monolithique)

Résistance à l’effraction et aux projectiles

Combinaison trempé-feuilleté

Le vitrage trempé-feuilleté combine les deux traitements : des verres trempés assemblés avec un intercalaire PVB. Cette configuration offre une résistance mécanique maximale et un maintien des fragments. Elle est utilisée pour les garde-corps, les verrières, les planchers de verre et les applications balistiques.

Vitrage isolant (double et triple)

Constitution et principes

Le vitrage isolant (VI) est composé de deux ou trois feuilles de verre séparées par des espaceurs (entretoises) créant une lame d’air ou de gaz. L’ensemble est scellé hermétiquement pour empêcher la pénétration d’humidité et la condensation interne.

Composants principaux :

Feuilles de verre (recuit, trempé, feuilleté, à faible émissivité)

Entretoise (aluminium, acier inoxydable, plastique renforcé, mousse structurale)

Dessiccant (tamis moléculaire ou gel de silice) dans l’entretoise

Scellant primaire (butyle) et secondaire (polysulfure, polyuréthane, silicone)

Gaz de remplissage (argon, krypton, xénon) ou air sec

Performance thermique

La performance d’un vitrage isolant est exprimée par le coefficient de transmission thermique U (W/m²·K). Plus la valeur U est faible, meilleure est l’isolation.

Configuration	Valeur U (W/m²·K)
Simple vitrage 6 mm	5,8
Double 6/12/6 (air)	2,8
Double 6/12/6 (argon)	2,5
Double avec verre à faible émissivité (argon)	1,4
Triple 4/12/4/12/4 (argon, 2 couches faible émissivité)	0,8

Facteur solaire (FS ou g) : proportion de l’énergie solaire transmise à l’intérieur. Un FS faible (0,30 ou moins) est recherché pour les climats chauds ; un FS élevé (0,60 et plus) pour les climats froids.

Coefficient de gain de chaleur solaire (SHGC) : équivalent américain du facteur solaire. Pour l’examen, retenez la relation : SHGC = FS × 0,87 (approximation).

Exigences du Code national du bâtiment (CNB)

Le Code national du bâtiment du Canada (CNB 2020) impose des valeurs U maximales pour les fenêtres et portes selon les zones climatiques :

Zone climatique	Valeur U maximale (W/m²·K)
Zone 4	2,8
Zone 5	2,4
Zone 6	2,0
Zone 7	1,8
Zone 8	1,6

Règle 9.7.3.1 du CNB : les fenêtres doivent être conformes aux exigences de performance thermique et de condensation. Le calcul du facteur de condensation (I) doit être vérifié pour chaque projet.

Procédures d’installation

45.Vérification des dimensions : mesurer l’ouverture avec un jeu de 3 mm minimum par côté pour le vitrage isolant.

46.Calage : utiliser des cales en élastomère ou en plastique dur, jamais en bois. Positionner les cales aux quarts de la largeur pour les appuis.

47.Scellement : appliquer le mastic ou le joint d’étanchéité sur toute la périphérie. La profondeur du joint doit être au moins égale à la moitié de l’épaisseur du vitrage.

48.Drainage : prévoir des trous de drainage dans le cadre pour évacuer l’eau de condensation ou les infiltrations.

49.Protection : ne jamais exposer le vitrage isolant à des températures supérieures à 60 °C pendant le stockage (risque de dégradation des scellants).

Détection des défaillances

Les signes de défaillance d’un vitrage isolant incluent :

Condensation interne (buée entre les feuilles)

Dépôt blanchâtre (efflorescence du dessiccant)

Fissure des scellants

Variation de la couleur de l’entretoise (oxydation)

La durée de vie typique d’un vitrage isolant est de 15 à 25 ans. La garantie standard couvre la défaillance des scellants pour 10 à 20 ans.

Vitrage structural et murs-rideaux

Définitions

Le vitrage structural (structural glazing) est une technique où le verre est collé au cadre ou à la structure porteuse à l’aide de silicone structural. Il n’y a pas de pression mécanique sur le verre.

Le mur-rideau (curtain wall) est une enveloppe extérieure non porteuse qui supporte son propre poids et les charges de vent, mais ne supporte aucune charge du bâtiment. Il est fixé à la structure principale par des ancrages.

Types de murs-rideaux

Type	Description	Avantages
À montants et traverses (stick)	Assemblage sur site pièce par pièce	Flexibilité, coût réduit
À panneaux préfabriqués (unitized)	Panneaux assemblés en usine	Installation rapide, qualité contrôlée
À cellules (cell)	Modules complets avec vitrage	Installation très rapide
À attaches ponctuelles (spider)	Verre fixé par des attaches en acier inoxydable	Transparence maximale

Silicone structural

Le silicone structural est un adhésif élastomère à base de silicone qui assure la liaison entre le verre et le cadre. Ses caractéristiques :

Module d’élasticité : faible (flexible)

Résistance à la traction : 0,5 à 1,0 MPa

Allongement à la rupture : 100 à 400 %

Résistance aux UV : excellente

Durée de vie : 20 à 30 ans

Exigences d’application :

Largeur minimale du joint : 6 mm

Épaisseur minimale du joint : 6 mm

Rapport largeur/épaisseur : entre 2:1 et 3:1

Température d’application : entre 5 °C et 40 °C

Humidité relative : inférieure à 80 %

Test d’adhérence (test de pelage) : effectué sur un échantillon de chantier, le test consiste à tirer le silicone à 90° et vérifier la rupture cohésive (dans la masse du silicone) plutôt qu’adhésive (à l’interface).

Calcul des charges de vent

La pression de vent sur un vitrage est calculée selon la formule :

p = q × Cg × Cp

Où :

p = pression de calcul (Pa)

q = pression dynamique du vent (Pa)

Cg = coefficient de rafale (généralement 2,0 à 2,5)

Cp = coefficient de pression externe (dépend de la géométrie)

La pression dynamique est donnée par :

q = 0,5 × ρ × V²

Où :

ρ = masse volumique de l’air (1,225 kg/m³)

V = vitesse de référence du vent (m/s)

Exemple : Pour un vent de 40 m/s :

q = 0,5 × 1,225 × 40² = 0,5 × 1,225 × 1600 = 980 Pa

Avec Cg = 2,2 et Cp = 1,2 :

p = 980 × 2,2 × 1,2 = 2587 Pa

Épaisseur du verre selon la charge

La résistance du verre à la flexion est calculée selon la formule simplifiée :

σ = (3 × p × L²) / (4 × t²)

Où :

σ = contrainte de flexion (MPa)

p = pression uniforme (MPa)

L = plus petite dimension du panneau (mm)

t = épaisseur du verre (mm)

La contrainte admissible pour le verre recuit est de 16 MPa (facteur de sécurité inclus). Pour le verre trempé, elle est de 50 MPa.

Exemple : Panneau de 1200 mm × 1500 mm soumis à une pression de 2,6 kPa (0,0026 MPa) :

σ = (3 × 0,0026 × 1200²) / (4 × t²) = (3 × 0,0026 × 1 440 000) / (4 × t²) = 11 232 / (4 × t²)

Pour σ = 16 MPa : t² = 11 232 / 64 = 175,5 → t = 13,2 mm → choisir verre de 15 mm (ou 12 mm trempé).

Verres spéciaux et intelligents

Verre à faible émissivité (Low-E)

Le verre Low-E possède un revêtement microscopique (oxyde métallique) qui réfléchit le rayonnement infrarouge tout en laissant passer la lumière visible.

Types de revêtements :

Type	Position	Caractéristiques
Pyrolytique (dur)	Surface extérieure	Résistant, peut être trempé
Magnétron (mou)	Surface intérieure	Performant, doit être protégé

Position du revêtement dans un double vitrage : Le revêtement Low-E est placé sur la face intérieure du verre extérieur (face 2) pour les climats froids, ou sur la face intérieure du verre intérieur (face 3) pour les climats chauds. Les faces sont numérotées de l’extérieur vers l’intérieur.

Verre électrochromique

Le verre électrochromique change sa teinte sous l’application d’une tension électrique. Il est composé de plusieurs couches :

Verre extérieur

Électrode transparente (ITO)

Couche électrochromique (oxyde de tungstène)

Électrolyte

Couche de stockage d’ions

Électrode transparente (ITO)

Verre intérieur

Caractéristiques :

Tension d’alimentation : 1 à 3 V DC

Variation de transmission lumineuse : 5 % à 60 %

Temps de commutation : 5 à 20 minutes

Durée de vie : 30 000 cycles ou plus

Exigences d’installation : Le câblage doit être conforme au Code canadien de l’électricité, Chapitre V (règle 8-200 pour les conducteurs). Les connexions doivent être accessibles pour l’entretien.

Verre thermochromique

Le verre thermochromique change de teinte en fonction de la température. Il contient un gel ou un film thermochromique qui devient opaque lorsque la température dépasse un seuil (généralement 30 °C à 35 °C). Aucune alimentation électrique n’est requise.

Verre photovoltaïque

Le verre photovoltaïque intègre des cellules solaires (silicium amorphe, CdTe, CIGS) entre deux feuilles de verre. Il produit de l’électricité tout en laissant passer une partie de la lumière.

Caractéristiques typiques :

Efficacité : 5 % à 15 %

Transmission lumineuse : 10 % à 40 %

Puissance : 50 à 150 W/m²

Température de fonctionnement : -40 °C à +85 °C

Exigences électriques : Les systèmes photovoltaïques intégrés au bâtiment doivent être conformes au Code canadien de l’électricité, Chapitre V, section 50 (règle 50-000 et suivantes).

Verre de sécurité pour garde-corps

Les garde-corps vitrés doivent satisfaire aux exigences du CNB 2020, article 3.3.1.18 :

Hauteur minimale : 1070 mm au-dessus du plancher fini

Résistance à la charge horizontale : 0,5 kN/m appliquée au sommet

Verre de sécurité obligatoire (trempé ou feuilleté)

Si le verre est feuilleté, l’intercalaire doit avoir une épaisseur minimale de 0,76 mm

Le vitrage doit résister à l’impact d’un corps humain (test de chute de sac de sable)

Calcul de la flèche maximale : La flèche du vitrage sous charge ne doit pas dépasser 25 mm ou L/100 (la plus petite des deux valeurs), où L est la portée.

Toitures vitrées et verrières

Exigences structurelles

Les toitures vitrées doivent supporter :

Charge de neige (selon la zone climatique, de 1,0 à 4,0 kPa)

Charge de vent (pression positive et négative)

Charge d’entretien (1,0 kPa minimum)

Charge de glace (accumulation)

Pente minimale : La pente d’une toiture vitrée doit être d’au moins 10° pour assurer l’écoulement de l’eau et éviter l’accumulation de débris.

Verre de sécurité pour toitures

Le verre utilisé dans les toitures vitrées doit être :

Feuilleté (intercalaire de 0,76 mm minimum) OU

Trempé-feuilleté pour les grandes portées

Le verre trempé seul n’est pas accepté pour les toitures accessibles

Protection contre la chute : Si la toiture est accessible, un garde-corps ou un système de protection contre les chutes est requis (CNB, article 3.3.1.18).

Évacuation des eaux

Le système d’évacuation doit être dimensionné pour une pluie centenaire (intensité selon la région). Les gouttières et descentes doivent avoir une capacité suffisante. La pente minimale de 10° assure un écoulement rapide.

Applications particulières

Vitrage de douche

Le vitrage de douche doit être en verre trempé d’une épaisseur minimale de 6 mm (CNB, article 9.7.2.1). Les portes de douche doivent s’ouvrir vers l’extérieur pour permettre l’évacuation en cas d’urgence.

Planchers de verre

Les planchers de verre utilisent du verre feuilleté trempé avec un intercalaire de 1,52 mm minimum. La charge de calcul est de 4,8 kPa (charge d’occupation) plus la charge de chute. Le verre doit être antidérapant (traitement de surface ou film).

Cloisons de sécurité

Les cloisons de sécurité (vitrages de protection) utilisent du verre feuilleté avec intercalaire renforcé. La classification est basée sur la norme CAN/CGSB-12.11 :

Classe	Résistance
Classe A	Résiste à 3 impacts de hache
Classe B	Résiste à 1 impact de hache
Classe C	Résiste à 3 impacts de masse

Aquariums et vitrines

Les aquariums publics utilisent du verre acrylique (polyméthacrylate de méthyle) ou du verre feuilleté épais. L’épaisseur est calculée selon la pression hydrostatique :

p = ρ × g × h

Où :

ρ = masse volumique de l’eau (1000 kg/m³)

g = accélération gravitationnelle (9,81 m/s²)

h = profondeur de l’eau (m)

Exemple : Pour une profondeur de 2 m :

p = 1000 × 9,81 × 2 = 19 620 Pa = 19,6 kPa

Normes et codes applicables

Normes canadiennes de référence

Norme	Objet
CAN/CGSB-12.1	Verre trempé de sécurité
CAN/CGSB-12.10	Verre feuilleté de sécurité
CAN/CGSB-12.11	Verre de sécurité pour protection
CAN/CGSB-12.20	Vitrage isolant
CAN/CGSB-12.3	Verre architectural
CNB 2020	Code national du bâtiment
Code canadien de l’électricité, Chapitre V	Installations électriques

Exigences du CNB pour le vitrage de sécurité

L’article 9.7.2.1 du CNB exige du verre de sécurité dans les endroits suivants :

Portes et fenêtres dont le vitrage est à moins de 900 mm du plancher

Portes coulissantes et battantes

Douches et baignoires

Cloisons et séparations

Garde-corps et balustrades

Escaliers et paliers

Exception : Le verre recuit est permis si le vitrage est protégé par une barrière (garde-corps, main courante) ou si la surface vitrée est inférieure à 0,5 m².

Pièges à éviter

191.Confondre verre trempé et verre trempé thermiquement : seul le verre trempé (trempe complète) est considéré comme verre de sécurité. Le verre trempé thermiquement (heat-strengthened) se brise en gros éclats et n’est pas conforme pour les applications de sécurité.

192.Usiner le verre trempé après traitement : toute coupe, perçage ou meulage après trempe provoque une rupture immédiate. Planifiez tous les usinages avant le traitement.

193.Oublier la numérotation des faces : les faces sont numérotées de l’extérieur vers l’intérieur (face 1 = extérieure, face 4 = intérieure pour un double vitrage). La position du revêtement Low-E est critique pour la performance.

194.Négliger le calcul de flèche : la flèche maximale admissible est souvent dépassée dans les grands panneaux. Vérifiez toujours la flèche en plus de la contrainte.

195.Utiliser des cales en bois : les cales doivent être en matériau non absorbant (élastomère, plastique dur). Le bois absorbe l’humidité et provoque des contraintes locales.

196.Ignorer la dilatation thermique : le verre se dilate d’environ 9 × 10⁻⁶ m/m·°C. Pour un panneau de 2 m avec un ΔT de 50 °C, la dilatation est de 0,9 mm. Les jeux de vitrage doivent tenir compte de cette dilatation.

197.Confondre les valeurs U et R : la valeur U est en W/m²·K (plus bas = mieux isolé). La valeur R est en m²·K/W (plus haut = mieux isolé). La relation est R = 1/U.

198.Oublier les exigences de drainage : les cadres de vitrage doivent avoir des trous de drainage pour éviter l’accumulation d’eau et la corrosion.

199.Ne pas vérifier la compatibilité des matériaux : le silicone structural n’est pas compatible avec tous les mastics. Vérifiez la compatibilité avant application.

200.Sous-estimer les charges de vent locales : les zones côtières et les hauteurs élevées ont des pressions de vent supérieures. Consultez le CNB pour les valeurs de pression dynamique.

Résumé

Le verre trempé offre une résistance 4 à 5 fois supérieure au recuit et se brise en granulés. Il ne peut pas être usiné après trempe.

Le verre feuilleté maintient les fragments en place grâce à l’intercalaire PVB. Il est obligatoire pour les toitures et les garde-corps.

Le vitrage isolant combine plusieurs feuilles avec une lame de gaz pour réduire la transmission thermique. Les valeurs U varient de 0,8 à 2,8 W/m²·K selon la configuration.

Le vitrage structural utilise du silicone structural pour coller le verre au cadre. Les joints doivent avoir une largeur et une épaisseur minimales de 6 mm.

Les murs-rideaux sont des enveloppes non porteuses qui supportent leur propre poids et les charges de vent. Ils sont classés en quatre types : stick, unitized, cell et spider.

Les verres intelligents (électrochromiques, thermochromiques, photovoltaïques) offrent des fonctionnalités dynamiques mais nécessitent des considérations électriques spécifiques.

Les garde-corps vitrés doivent avoir une hauteur minimale de 1070 mm et résister à une charge horizontale de 0,5 kN/m.

Les toitures vitrées nécessitent une pente minimale de 10° et du verre feuilleté ou trempé-feuilleté.

Le CNB 2020 exige du verre de sécurité dans les zones à risque d’impact (portes, fenêtres basses, douches, garde-corps).

Les normes CAN/CGSB définissent les exigences de fabrication et de performance pour chaque type de verre.

Conseil final pour l’examen : Mémorisez les valeurs numériques clés (épaisseurs minimales, hauteurs, charges, températures) et les formules de calcul de contrainte et de flèche. Les questions de l’examen Sceau rouge portent souvent sur des applications pratiques de ces valeurs. Entraînez-vous à résoudre des problèmes de calcul d’épaisseur de verre et de dimensionnement de vitrage isolant.

Vitrage spécialisé et applications