UNE CONCEPTION FAVORISANT LA PÉRENNITÉ

La pérennité des brise-soleil métalliques est assurée à la fois par la nature de leurs matériaux constitutifs mais aussi par leur design. Pourles éléments métalliques, le choix de matériaux appropriés (acier inoxydable, aluminium…) ou bien protégés (peinture, galvanisation…)préviendra l’apparition de la corrosion. La conception des brise-soleil devra aussi être soignée pour éviter la création de zones favorisant larétention d’eau et la formation de dépôts. De telles zones risqueraient, en effet, d’initier un phénomène de corrosion, d’autant pluspréjudiciable qu’elles se situeraient au niveau de la liaison avec le bâtiment support.

Photo

Kaw

neer

–X.B

ois

mond

38 Q U A L I T É C O N S T R U C T I O N • N ° 1 5 6 • M A I / J U I N 2 0 1 6

TECHNIQUES RÉNOVATION

locaux en hiver. Pour la même raison, s’ils offrentune protection très efficace contre les surchauffesestivales, ils ne s’opposent pas pour autant aux ap-ports solaires hivernaux qui sont, eux, les bienvenus. Signalons également que certains fabricants pro-posent des versions photovoltaïques de leursbrise-soleil horizontaux.

Un référentiel communpour les brise-soleilÉquiper un bâtiment neuf ou rénové de brise- soleilmétalliques ne s’improvise pas. «Pourtant, jusqu’àune période très récente, il n’existait aucun référen-tiel de conception ou de mise en œuvre les concernant.Les métalliers se débrouillaient en s’appuyant sur leursconnaissances et leur savoir-faire. Mais un besoin deplus en plus pressant se faisait sentir : au-delà des aspects structurels et mécaniques qu’ils maîtrisaientbien, ils étaient à la recherche de réponses perti-nentes aux exigences de la RT 2012. D’où la mise aupoint par le CTICM, avec le soutien no tamment de laCapeb et de l’Union des métalliers de la FFB (Fédéra-tion française du bâtiment), d’un référentiel communsur lequel s’appuyer: deux Guides RAGE Brise-soleilmétalliques – Conception et mise en

«Avec des brise-soleil métalliques hori-

zontaux installés à l’aplomb de fenêtresexposées plein sud, la température in-térieure maximale est moins élevée de4 à 5 °C par rapport à une pièce qui en

est dépourvue.» C’est l’un des résultats expérimen-taux présentés aux bureaux d’études thermiqueslors du dernier salon Métal’Expo par Amor BenLarbi, directeur projets de recherche au Centretechnique industriel de la construction métallique(CTICM). «Autre avantage, ces brise-soleil, qui pro-tègent les fenêtres du rayonnement solaire direct,diminuent également la charge de la climatisation. Eneffet, celle-ci peut être réduite d’environ 20 à 25 % parla seule mise en œuvre de brise-soleil», précise-t-il. Ces résultats, conjugués aux exigences de la RT 2012en matière de confort thermique en été et de per-formances énergétiques, expliquent le fait que lesbrise-soleil gagnent du terrain, d’année en année,aussi bien en construction neuve qu’en rénovation. Ils ont aussi pour eux d’autres atouts. Bien dimen-sionnés, les brise-soleil horizontaux fixes ou orien-tables réduisent en été les phénomènes d’éblouis-sement des usagers des locaux concernés, sans pourautant pénaliser l’éclairement naturel de ces mêmes

Comment réduire d’environ 5 °C la température estivale delocaux exposés plein sud tout en réalisant de notables économies

sur la consommation énergétique liée à la climatisation? En installant desbrise-soleil métalliques dimensionnés selon les dispositions des Guides RAGEles concernant. Ces documents s’intéressent aussi de près à leur mode defixation sur une façade en maçonnerie, en béton ou en charpente métallique.

TEXTE : FRANCK GAUTHIERPHOTOS & ILLUSTRATIONS :X. BOISMOND/KAWNEER,CTICM, PROGRAMME RAGE

CONFORTET ÉCONOMIESAU RENDEZ-VOUS

“Les brise-soleil […]diminuentla charge dela climatisation.En effet, celle-cipeut être réduited’environ 20 à 25 % parla seule miseen œuvre debrise-soleil” www

39M A I / J U I N 2 0 1 6 • N ° 1 5 6 • Q U A L I T É C O N S T R U C T I O N

BRISE-SOLEIL MÉTALLIQUES

40 Q U A L I T É C O N S T R U C T I O N • N ° 1 5 6 • M A I / J U I N 2 0 1 6

TECHNIQUES RÉNOVATION

réduits d’autant. Ce type de protection se destineprioritairement aux façades exposées au sud ouorientées à plus ou moins 30° de l’axe sud. Pour une façade exposée plein est ou plein ouest,un brise-soleil horizontal s’avère bien moins effi-cace car le rayonnement solaire provient d’unehauteur intermédiaire entre le zénith et l’horizon-tale. Un brise-soleil vertical à lames inclinées seraalors bien plus performant pour protéger les locauxdu rayonnement solaire direct. De plus, la possibi-lité d’orienter ses lames permet d’optimiser sonrôle: éviter la surchauffe solaire et l’éblouissementlumineux l’été en adaptant leur position aux diffé-rents moments de la journée, et bénéficier au mieux,l’hiver, des apports solaires gratuits et d’un maximumd’éclairement naturel. L’orientation de ces lamespeut être commandée manuellement ou être auto -matisée (capteur d’intensité lumineuse, sonde detempérature…). Rien n’interdit de conjuguer les deux types de pro -tec tions solaires sur une façade exposée au sud.Les brise-soleil horizontaux joueront pleinementleur rôle l’été et les brise-soleil horizontaux à la mi-saison. «Un bâtiment aux expositions multiples peutévidemment aussi associer des brise-soleil horizontauxsur sa façade sud à des brise-soleil verticaux sur sesfaçades est et ouest. C’est le cas notamment d’un bâ-timent de bureaux en acier à énergie positive récemmentconstruit à Rennes», signale Amor Ben Larbi.

Dimensionnement :toutes les charges à prévoirEn ce qui concerne la conception d’un brise-soleil,son dimensionnement s’appuie essentiellement surle référentiel Eurocode le concernant (Eurocode 3pour l’acier, Eurocode 9 pour l’aluminium) (2). «Dansle cas présent, les facteurs à prendre en compte sontles charges permanentes (son poids propre), lescharges climatiques (neige et vent) et les charges sis-miques. Le type de remplissage d’un brise-horizontaljoue notamment un rôle important en raison du risqued’accumulation de neige, par exemple», indique AmorBen Larbi.En revanche, tant que le porte-à-faux du brise- soleil ne dépasse pas 1,5 m (pour une masse sur -facique maximale de 25kg/m2), l’influence sismiqueest considérée comme négligeable. C’est le caspour 90 % des brise-soleil, surtout horizontaux.Pour un brise-soleil vertical, en plus d’une massemaximale de 25 kg/m2, il faut que la hauteur de ré-férence (définie comme la hauteur entre le point hautdu brise-soleil et l’aire de chute potentielle) soit in-férieure à 3,5 m pour négliger l’action sismique.Respecter les recommandations du fabricant suf-fit généralement pour éviter la vibration des lamesdu brise-soleil sous l’effet du vent. Sinon, par dé-faut, des valeurs de limites de flèches des élémentshorizontaux ou verticaux sont proposées dans lesGuides RAGE. Suite à une étude vibratoire spéci-fique, des valeurs plus favorables peuvent aussiêtre choisies. Il ne faut pas non plus négliger l’éven-tualité que ces vibrations aient pour origine lafixation des lames sur leur support, en particulierlorsqu’elles sont orientables.

œuvre, l’un portant sur la construction neuve, l’autresur la réno vation (1) », explique Amor Ben Larbi.Ces Guides RAGE traitent des brise-soleil métal-liques rapportés sur des bâtiments en maçonnerie,en béton ou en charpente métallique. La mise enœuvre sur une façade rideau ou un support bois n’estpas abordée. Ils ne traitent pas non plus des brise-soleil relevables (type stores vénitiens extérieurs)car ils sont couverts par la norme NF DTU 34.4Mise en œuvre des fermetures et stores (juillet 2015).Ces Guides RAGE ont été prévus pour les brise- soleil courants mais il est possible d’appliquer leursprincipes généraux aux éléments de plus grandesdimensions (auvents, habillages de façade) moyen-nant des précautions complémentaires, notammentau niveau de la réglementation parasismique.

Deux famillesde brise-soleil métalliques«Ces Guides RAGE distinguent deux grandes famillesde produits : les brise-soleil horizontaux, qui se destinent prioritairement aux façades avec des baiesvitrées exposées au sud, et des brise-soleil verticaux,plutôt conçus pour les façades orientées à l’est et àl’ouest, exposées à un soleil plus bas sur l’horizon»,explique Amor Ben Larbi.Les brise-soleil horizontaux sont disposés au- dessus d’une fenêtre ou d’une série de fenêtres defaçon à limiter (éventuellement, à contrôler) la pé-nétration du rayonnement solaire dans le localprotégé en été. L’occultation peut être réalisée àl’aide d’un remplissage complet (auvent plein), delames inclinées (fixes ou orientables), d’un caille-botis ou de métal déployé. Ces brise-soleil peuventêtre en porte-à-faux (des poutres consoles trans-mettent toutes les charges appliquées au bâtimentsupport) ou suspendus (des barres ou des câblesobliques participent à la reprise des charges).De leur côté, les brise-soleil verticaux prennent placedevant une ou plusieurs fenêtres. L’occultation estgénéralement réalisée à l’aide de lames (fixes ouorientables), de caillebotis ou de métal déployé,d’éléments décoratifs, métalliques ou non, visantune recherche esthétique particulière. Les GuidesRAGE rappellent également qu’un brise-soleil vertical ne doit pas être confondu avec un disposi-tif anti-intrusion…

Nécessaires au sud,très utiles à l’ouest et à l’estLe rôle d’un brise-soleil horizontal est de projeterune ombre verticale devant la fenêtre protégée. Plusle soleil est haut dans le ciel, plus l’ombre couvriraune surface importante. En été, lorsque le soleil estau zénith, la protection est donc maximale. En re-vanche, en hiver, comme le soleil est bien plus bassur l’horizon, l’ombre portée devient minimale voirequasi inexistante. Les apports solaires gratuits sontalors optimisés, les besoins de chauffage étant

(1) Ces deux Guides RAGE sont téléchargeables sur www.programmepacte.fr/catalogue.(2) L’annexe D du Guide RAGE donne un exemple concret de calcul détaillé visant à

faciliter le travail du métallier. www

POUR EN SAVOIR PLUSTEXTES DE RÉFÉRENCE• Guides RAGE téléchargeables

sur www.programmepacte.fr :– Brise-soleil métalliques –

conception et mise enœuvre – Neuf (avril 2014) ;

– Brise-soleil métalliques –conception et mise en œuvre –Rénovation (avril 2014);

– Mise en œuvre des rupteursde ponts thermiques sousAvis Techniques – Neuf(février 2013).

• Deux articles de la revueConstruction Métallique(avril 2015 et janvier 2016)du CTICM donnent dessolutions de rupteurs de pont thermique «de chantier»pour les structures métalliquesrapportées.

• Fiche pratique sur lesprotections solaires rédigéepar le Conseil d’architecture,d’urbanisme et d’environnementde Midi-Pyrénées, sous laforme d’une démarche globale :www.caue-mp.fr/base-documentaire/les-protections-solaires.html.

OUTILS INTERNET• www.energieplus-lesite.be:

la Faculté d’architecture,d’ingénierie architecturaleet d’urbanisme de l’Universitécatholique de Louvainpropose sur ce site uneméthode permettant dedimensionner rationnellementune protection solaire fixe(rubriques «Techniques»puis «Enveloppes»).

• Le logiciel Solene : le Centre de recherche nantaisarchitecture urbanité (Crenau)de l’École nationale supérieured’architecture de Nantes(www.nantes.archi.fr) adéveloppé ce logiciel desimulation d’ensoleillement,d’éclairement et derayonnement thermique.

41M A I / J U I N 2 0 1 6 • N ° 1 5 6 • Q U A L I T É C O N S T R U C T I O N

42 Q U A L I T É C O N S T R U C T I O N • N ° 1 5 6 • M A I / J U I N 2 0 1 6

TECHNIQUES RÉNOVATION

43M A I / J U I N 2 0 1 6 • N ° 1 5 6 • Q U A L I T É C O N S T R U C T I O N

“Le Guide RAGEcomporteun tableaurécapitulantles valeurs des pontsthermiquesponctuels pourles différentstypes defixations en acierhabituellementemployéssur une façadeen béton, en maçonnerieou en acier”

Des auvents pleins contrela propagation verticale du feuEn matière de résistance à la propagation verticaledu feu, des exigences sont habituellement impo-sées aux façades des bâtiments comportant des ou-vertures et, par conséquent, aux éléments rappor-tés sur celles-ci. Selon la destination de l’ouvrage,des dispositions spécifiques à la règle dite du«C+D» doivent être mises en œuvre. Pour mémoire,cette règle impose le respect d’une distance mini-male (C) entre deux baies superposées. Une saillie du plancher, le palier d’un balcon, un brise-soleilpeuvent éventuellement venir en complément pourcréer un obstacle (D) à la transmission verticale dufeu d’un étage à l’autre du bâtiment (voir illustra-tion n°3 ci-contre). La valeur minimale de la sommedes distances «C + D» dépend du type de bâtiment,de sa fonction et de la masse combus tible mobili-sable des matériaux utilisés en façade. «Lorsque des brise-soleil horizontaux participent au“D”, ce qui est seulement le cas des auvents pleins,des dispositions constructives particulières doiventalors être mises en œuvre. L’objectif est d’assurer larésistance au feu du remplissage (selon le degré exigé)ainsi que l’étanchéité aux flammes et aux gaz chaudsà la jonction entre les brise-soleil et les façades. LesGuides RAGE en détaillent les modalités», signaleAmor Ben Larbi. Attention: dans certains cas, la réglementation in-cendie peut exiger qu’un bâtiment possède à chacunde ses niveaux des baies accessibles aux échellesaériennes des services de secours et de lutte contrel’incendie. Dans ce cas de figure, les brise-soleil

verticaux doivent être conçus et installés de ma-nière à ne pas entraver l’intervention des servicesde secours pour leur permettre d’accéder ra pi -dement à l’intérieur du bâtiment ou pour faciliterl’évacuation des personnes.

Rupteurs thermiques :« de chantier » ou manufacturés ?La fixation des brise-soleil sur une façade bénéfi-ciant d’une isolation thermique par l’extérieur (ITE)sous-entend de traverser celle-ci. Sans précautionsparticulières, il en résulte l’apparition de ponts ther-miques localisés. Le Guide RAGE comporte un tableaurécapitulant les valeurs de ces ponts thermiquesponctuels pour les différents types de fixations enacier habituellement employés sur une façade enbéton, en maçonnerie ou en acier. Ces valeurs sontvalables uniquement dans le cas où un complément d’isolation est mis en œuvre tout autour de la struc-ture (et entre les semelles pour les profilés ouverts)au prolongement de l’isolant de la façade.Pour réduire ces déperditions thermiques, le re-cours à des rupteurs de pont thermique est possible.Ils associent un matériau isolant à un système mé-canique de liaison structurale permettant de fixerle brise-soleil sur l’ossature du bâtiment, tout enréduisant les ponts thermiques au niveau des fixa-tions (voir illustration n° 4 ci-contre).Pour la fixation d’un brise-soleil, les solutions dites«de chantier» sont généralement privilégiées pourleur coût de fabrication et de mise en œuvre. «Réa -lisées à partir de plaques de PVC (voir illustration n° 5ci-contre), elles réduisent de 50 à 60 % www

Photo ci-dessus : Ponts thermiques au niveaudes fixations d’un brise-soleilhorizontal (caméra infrarouge).

Photo CTICM

44 Q U A L I T É C O N S T R U C T I O N • N ° 1 5 6 • M A I / J U I N 2 0 1 6

TECHNIQUES RÉNOVATION

indiquées dans la fiche descriptive de l’organe deliaison. Le calfeutrement à l’aide de mousses expansives est déconseillé en raison de leur vieillis -sement prématuré et de leur sensibilité auxagressions climatiques. Le dispositif d’étanchéitépeut être composé d’un mastic élastomère de pre-mière catégorie (Classe 25 E). « Attention : unemalfaçon constructive à ce niveau peut induire degraves désordres de fonctionnement de la liaison. Enplus des phénomènes de corrosion résultant de laprésence d’eau, la liaison peut être soumise à des cycles de gel/dégel mettant en cause le principe mêmede résistance de la fixation», précise Amor Ben Larbi.De plus, pour les auvents pleins, il convient d’as-surer convenablement leur étanchéité et de prévoirune évacuation efficace des eaux de pluie (pente suffisante, exutoires…). Les performances des rupteurs thermiques re-quièrent aussi une bonne étanchéité à l’air de l’ITE.Un bon calfeutrement entre l’isolant de la façadeet les rupteurs s’avère donc nécessaire pour réduireles déperditions thermiques. Il est recommandé demettre en œuvre un complément d’isolation toutautour des poutres (et entre les semelles, pour lesprofilés ouverts), au prolongement de l’isolant dela façade (voir illustration n° 8 ci-contre).

Rénovation : un diagnostic indispensableAvant d’envisager l’installation de brise-soleil surun bâtiment existant, se pose la question de savoirs’il pourra supporter ou non cette nouvelle chargerapportée. À cela s’ajoute la modification locale dusupport (mise en place du système de fixation) quipeut parfois réduire la capacité du bâtiment sup-port à résister à ses propres charges. «Si la “réservede résistance” du support est limitée, le choix de laconception de la structure rapportée s’orientera plu-tôt vers des systèmes réduisant les sollicitations dansle support (brise-soleil horizontal suspendu, brise- soleil vertical avec de multiples appuis). Au diagnosticde l’existant succède l’étude de faisabilité qui peut tenir compte des travaux locaux ou globaux de réfectionpréconisés», explique Amor Ben Larbi.Une bonne coordination est ensuite évidemment in-dispensable entre le titulaire de la façade et celuide l’élément rapporté. En effet, le nombre et la po-sition des fixations des éléments rapportés doiventêtre pris en considération pour les découpes au ni-veau du complexe de façade prévu (ITE). ■

ces ponts thermiques», indique Amor Ben Larbi. Ellesrelèvent de l’Avis de chantier et doivent être justifiéesen amont par le concepteur en termes de per for -mances, notamment thermiques et mécaniques.Mais le rupteur de pont thermique peut aussi êtreun produit manufacturé. «Les systèmes manufac-turés sont brevetés et/ou sous Avis Technique. Ilspeuvent être utilisés pour la fixation d’un brise-soleil.Leurs prix restent assez élevés et dans certains casils nécessitent un savoir-faire pour assurer leur bonnemise en œuvre. Pour les rupteurs utilisés pour un brise- soleil sur support béton, le concepteur pourra trouvercertaines informations dans les Avis Techniques/Appré-ciations Techniques d’EXpérimentation (ATEx) et leGuide RAGE Mise en œuvre des rupteurs de pontsthermiques sous Avis Techniques (3). En revanche,pour les rupteurs sur support acier, aucune évaluationtechnique n’est pour le moment disponible. Dans lesdeux cas de figure, il convient donc de prendre toutesles précautions nécessaires à leur emploi, notammenten zone sismique», souligne Amor Ben Larbi.Qu’il soit «de chantier» ou manufacturé, le rupteurde pont thermique doit pouvoir assurer la reprisede l’ensemble des charges appliquées au brise- soleil ainsi que le poids propre de celui-ci. Lerupteur est sollicité à la fois en flexion (élément leplus déterminant), en cisaillement vertical, entraction, en compression… «Ces efforts sont bien plusréduits lorsque le brise-soleil est suspendu, avec desbarres fixées à la façade, plutôt qu’en porte-à-faux.Le recours à un rupteur articulé, qui n’a donc pas derésistance, ni de rigidité significative vis-à-vis d’unmoment de flexionverticale, est plus simple et souvent plus économique qu’une version rigide », préciseAmor Ben Larbi.

Assurer l’étanchéitéà l’eau et à l’airComme on l’a vu, fixer les brise-soleil sur la façade,même avec un rupteur de pont thermique, impliqued’avoir à traverser en plusieurs points l’isolationthermique par l’extérieur. Toutes les possibilités d’intrusion d’eau doivent donc être colmatées soità l’aide d’un film étanche situé en face extérieuredu nu de fixation de façade (pare-pluie), incluant uneprotection de l’assemblage (et de l’éventuel rupteur),soit par des éléments étanches inclus dans laconception même de cet assemblage (voir illustra-tion n° 7 ci-contre). Cette conception doit être validéeet les spécifications de mise en œuvre doivent être

“Qu’il soit de chantier ou manufacturé, le rupteur de pont thermiquedoit pouvoir assurer la reprise de l’ensemble des charges appliquéesau brise- soleil ainsi que le poids propre de celui-ci. Le rupteur estsollicité à la fois en flexion (élément le plus déterminant), encisaillement vertical, en traction, en compression…”

CE QU’IL FAUTRETENIR :• Les brise-soleil horizontaux

se destinent aux façadesexposées au sud et les brise-soleil verticaux à cellesexposées à l’est et à l’ouest.

• S’ils ont été conçus enconséquence, les brise-soleilpeuvent participerà la protection incendied’un bâtiment en retardantla propagation des flammesd’un étage à l’autre en façade.

• L’étanchéité à l’eau et à l’airdoit être assurée au niveaudes éléments de fixationtraversant l’ITE.

(3) Ce Guide RAGE est téléchargeable gratuitement sur www.programmepacte.fr/catalogue.

45M A I / J U I N 2 0 1 6 • N ° 1 5 6 • Q U A L I T É C O N S T R U C T I O N