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Avis Technique 2/16-1726*V1 Annule et remplace l’Avis Technique 2/16-1726

Verrière en coussins gonflables

Pneumatic membrane structure for roofing

Système IASO de coussins gonflables en film ETFE Titulaire :

Société IASO France SASU RD 83 Lieudit La Pout Cramat C.C. Claira FR-66530 Claira Tél. : +33 (0)4 68 08 20 10 Fax : +33 (0)4 68 80 89 37 E-mail : [email protected] Internet : www.iasoglobal.com

Groupe Spécialisé n° 2.1

Produits et procédés de façade légère et panneau sandwich

Publié le 8 décembre 2016

Commission chargée de formuler des Avis Techniques et Documents Techniques d’Application

(arrêté du 21 mars 2012)

Secrétariat de la commission des Avis Techniques CSTB, 84 avenue Jean Jaurès, Champs sur Marne, FR-77447 Marne la Vallée Cedex 2 Tél. : 01 64 68 82 82 - Internet : www.ccfat.fr Les Avis Techniques sont publiés par le Secrétariat des Avis Techniques, assuré par le CSTB. Les versions authentifiées sont disponibles gratuitement sur le site internet du CSTB (http://www.cstb.fr) CSTB 2016

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Le Groupe Spécialisé n° 2.1 «Produits et procédés de façade légère et panneau sandwich» de la Commission chargée de formuler des Avis Techniques a examiné le 8 mars 2016 et le 29 novembre 2016 pour la version consolidée, le procédé de verrière en coussins gonflables « Système IASO de coussins gonflables en film ETFE», présenté par la société IASO France SASU. Cet Avis est formulé pour les utilisations en France européenne.

1. Définition succincte Verrières composées de coussins gonflables. Les coussins sont compo-sés de 2 à 4 membranes ETFE (Ethylène Tétra Fluor Ethylène) et sont gonflés avec de l’air à une pression normale de 250 Pa. Les membranes des coussins sont réalisées par un assemblage de lés thermo-soudés en usine avec des recouvrements transversaux.

2. AVIS

2.1 Domaine d’emploi accepté Verrières en coussins gonflables pour des bâtiments d’usage courant (logement, enseignement, bureaux, hôpitaux ...) et utilisables dans toutes conditions d’exposition. Les dimensions des coussins sont adap-tées en fonction de la pression de vent du site, conformément à l’annexe de dimensionnement. Le présent Avis ne vise pas les fenêtres intégrées dans la verrière.

2.2 Appréciation sur le procédé

Stabilité Les verrières en ETFE ne participent pas, par nature, à la stabilité des bâtiments, laquelle incombe à la structure de ces derniers. La stabilité propre des verrières sous les charges climatiques peut être convenablement assurée dans le domaine d’emploi accepté.

Sécurité en cas d’incendie La convenance du point de vue de la sécurité en cas d’incendie doit être examinée, cas par cas, en fonction des divers règlements concer-nant l’habitation, les établissements recevant du public, les immeubles de grande hauteur, les lieux de travail, etc.

Stabilité en zone sismique Les coussins en ETFE ne présentent pas par nature de risque particu-lier vis-à-vis des actions sismiques. La satisfaction aux exigences parasismiques du système, utilisant le procédé de verrière en coussins gonflables, doit être appréciée au cas par cas selon l’arrêté du 22 octobre 2010 et ses modificatifs ou les normes Eurocode, dans les mêmes conditions que pour une verrière traditionnelle pour les ossatures et ses fixations. Un calcul sismique de l’ossature primaire soutenant la verrière doit être réalisé indépendamment du procédé de coussins gonflable en ETFE.

Isolation thermique Dans le cas où le procédé est utilisé en rénovation thermique de bâti-ments existants telle que définie dans les Arrêtés du 3 Mai 2007 (RT existant élément par élément) ou du 13 Juin 2008 (RT existant glo-bale), le respect des caractéristiques thermiques minimales imposées dans ces règlementations est à vérifier au cas par cas. Dans le cas où le procédé est utilisé en construction neuve (RT 2012, Arrêtés du 26 Octobre 2010 et du 28 Décembre 2012), la Règlementa-tion Thermique n’impose pas d’exigences minimales sur la transmis-sion thermique surfacique des parois. La transmission thermique surfacique des parois intervient comme donnée d’entrée dans le calcul du besoin bioclimatique (Bbio) et de la consommation globale du bâtiment pour lesquels les Arrêtés fixent une exigence réglementaire. La vérification du respect de la réglementation thermique s’effectue donc au cas par cas en utilisant les méthodes de calculs réglemen-taires (Th-BCE et Th-bât). Le calcul du coefficient de transmission surfacique U de la paroi doit

être effectué conformément aux règles Th-U. Le calcul du facteur solaire S doit être effectué conformément aux

règles Th-S. Le calcul de la transmission lumineuse doit être effectué conformé-

ment aux règles Th-L.

Etanchéité L'étanchéité à l'air et à l'eau peut être assurée dans le domaine d'em-ploi accepté.

Données environnementales et sanitaires Les produits de la marque «Système IASO de coussins gonflables en film ETFE» ne disposent d’aucune déclaration environnementale (DE) et ne peuvent donc revendiquer aucune performance environnemen-tale particulière. Il est rappelé que les DE n’entrent pas dans le champ d’examen d’aptitude à l’emploi du produit.

Aspects sanitaires Le présent avis est formulé au regard de l’engagement écrit du titu-laire de respecter la règlementation, et notamment l’ensemble des obligations règlementaires relatives aux produits pouvant contenir des substances dangereuses, pour leur fabrication, leur intégration dans les ouvrages du domaine d’emploi accepté et l’exploitation, de ceux-ci. Le contrôle des informations et déclarations délivrées en application des règlementations en vigueur n’entre pas dans le champ du présent avis. Le titulaire du présent avis conserve l’entière responsabilité de ces informations et déclarations.

Autres informations techniques Sécurité aux chocs Elle est normalement assurée. Sécurité des intervenants La mise en œuvre en toiture fait généralement appel à des dispositifs spécifiques qui doivent être approuvés par les organisations compé-tentes en prévention des accidents. Elle nécessite en outre le recours à des dispositifs antichute selon la réglementation en vigueur. Isolement acoustique Les performances seront à vérifier au cas par cas en fonction des exigences et règlements.

2.3 Durabilité - Entretien L’expérience en œuvre a montré que le film en ETFE ne subissait ni le jaunissement, ni la baisse de transmission lumineuse et ni l'affaiblis-sement des propriétés mécaniques pendant au moins dix ans. Le changement d’aspect de la verrière gonflable à moyen et à long terme ne peut être totalement exclu, sous l’action des conditions atmosphériques. Toutefois, Les risques ne devraient avoir que des effets d’aspect (salissures). Le risque de condensations passagères à l’intérieur des coussins ne peut être totalement exclu, risquant d’entraîner à terme le développe-ment de moisissures nuisibles à l’aspect. Les risques d’infiltration d’eau sont limités, comme pour les verrières traditionnelles, par un système de drainage à 2 niveaux (calfeutrement externe et profilés drainants). Le risque de dégonflement des coussins lié à une coupure électrique peut être limité par le raccordement du système de gonflage à un circuit électrique sécurisé. Le comportement et l’entretien prévisible des profilés extérieurs sont analogues à ceux d’une verrière avec serreur en aluminium. La réparation confère à l’élément de verrière réparé la même durabilité que celle attendue d’un élément d’origine.

2.4 Fabrication et contrôle Les dispositions prises par la Société IASO sont propres à assurer la constance de qualité des coussins et des accessoires associés aux profilés. Les dispositions de fabrication adoptées par les sociétés applicatrices du système, et respectant les prescriptions de la Société IASO, per-mettent de compter sur une constance de qualité suffisante. Cet avis est formulé en prenant en compte les contrôles et les modes de vérification de fabrication décrits dans le Dossier Technique Etabli par le Demandeur (DTED).

2.5 Mise en œuvre La mise en œuvre est réalisée par la société IASO ou par des entre-prises spécialisées avec l’assistance technique de la Société IASO. Elle fait appel à des dispositifs extérieurs de montage (nacelles, écha-faudages ...) et de levage. Elle nécessite certaines précautions, notamment pour la mise en place de chevauchement des garnitures d’étanchéité au raccordement des profilés pour le serrage des vis de fixation.

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2.6 Prescriptions Techniques

2.61 Conditions de conception Les éléments d’ossature secondaire et leurs fixations seront calculés et vérifiés en utilisant les règles de calculs et les normes en vigueur. Le dimensionnement des coussins est réalisé par la société IASO avec un logiciel propre à la société. Le dimensionnement de l'ossature primaire doit tenir compte de la descente de charge spécifique à ce système, définie par IASO. De plus, la déformation à l'ELU sera limitée au non contact des films avec la charpente. Les contraintes limites données en Annexe de dimensionnement cor-respondent à la limite élastique déterminée par IASO suite à une campagne d’essai interne. Pour l’appréciation du risque de rétention d’eau ou de neige, il devra être tenu compte des éventuelles déformations de l’ossature primaire et des déformations des coussins sous poids propre et charge non pondérée.

2.62 Conditions concernant la fabrication Les coussins sont fabriqués par la société IASO dans leur usine en Espagne (Lleida). Toutes les opérations de découpe, perçage des garnitures d’étanchéité devront être réalisées avec soin, en atelier, à l’aide de l’outillage spéci-fique.

2.63 Conditions concernant la réparation et la maintenance

La Société IASO est tenue de fournir à ses clients une notice de main-tenance (examens à effectuer, leur périodicité) et d'entretien détaillée (produits d'entretien ou de nettoyage identifiés par leur nature chi-mique).

3. Remarques complémentaires du Groupe Spécialisé

La version consolidée concerne l’ajout de la phrase suivante : Comme pour tous les systèmes de verrières gonflables, une pente minimum, fonction de la géométrie du coussin, doit être respectée. La formation de poche d’eau n’est pas admise sous charge de neige ELU en considérant un coussin dégonflé. Il s’agit d’une nouvelle demande. Ce premier Avis Technique fait suite à plusieurs Appréciations Techniques d’Expérimentation réalisées depuis 2011. Comme pour tous les systèmes de verrières gonflables, une pente minimum, fonction de la géométrie du coussin, doit être respectée pour assurer l'évacuation de l'eau dans le cas où le coussin est dégon-flé. Les risques de désordre liés à des percements par des oiseaux ne sont pas exclus sur les films sérigraphiés. Cette technique est soumise à un contrat d’entretien et de mainte-nance. Le non contact des films ETFE avec la charpente métallique sera vérifié sous chargement ELU. La zone d’accessibilité aux coussins est limitée à 2,50 mètres pour éviter les dégradations volontaires.

Le Rapporteur du Groupe Spécialisé n°2.1

Conclusions

Appréciation globale L’utilisation du procédé Système IASO de coussins gonflables en film ETFE, dans le domaine d’emploi accepté, est appréciée favora-blement.

Validité Jusqu’au 30 juin 2019.

Pour le Groupe Spécialisé n° 2.1 Le Président

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Dossier Technique établi par le demandeur

A. Description 1. Principe Parois transparentes ou translucides de toiture, ou abri pour tous types de bâtiments, qui sont composées de coussins avec la morphologie suivante :

Les dimensions maximales seront déterminées en fonction des charges appliquées aux coussins. Les coussins sont composés de 2, 3 ou 4 membranes de film en ETFE. Une pente minimum, fonction de la géométrie du coussin, doit être respectée pour assurer l’évacuation de l’eau dans le cas de dégonflage du coussin. Cette condition ne peut pas être toujours respectée ; et dans ce cas, il faut prévoir des câbles de renfort sous la membrane inférieure pour limiter la quantité d’eau accumulable par le coussin.

2. Matériaux

2.1 Coussins ETFE

Film ETFE La matière utilisée dans les coussins à membrane ETFE est un fluoro-prolymère thermoplastique obtenu par copolymérisation synthétique. Les coussins sont réalisés avec un minimum de 2 membranes jusqu’à 4 membranes ; chaque membrane ayant une épaisseur variant de 100 à 300 microns selon les besoins. Les coussins seront installés à une hauteur minimum de 2m50 pour éviter le vandalisme, sauf protection spécifique. Les finitions disponibles des membranes sont : transparentes, teintées dans la masse, mates, avec sérigraphie. Tableau 1 – Caractéristiques de l’ETFE

Epaisseur 100 à 300 microns DIN 53 370

Poids 175 à 525 g/m2 DIN 53 352

Contrainte de traction à rupture >40 MPa EN ISO 527-1

Contrainte de traction à 10% à l’état neuf >18 MPa EN ISO 527-1

Contrainte de traction après 500h UV >40 MPa EN ISO 527-1

Allongement à rupture >300 % EN ISO 527-1

Selon les essais réalisés par IASO, aucune différence significative n’a été constatée en propriétés mécaniques entre les films. Les coussins gonflables en ETFE sont classés au feu B-s1, d0, quelle que soit la finition des membranes.

Ourlet de rive dit «Keder» La rive des coussins est fermée par une poche ETFE, prolongation de la membrane supérieure ou inférieure, avec un jonc PVC à l’intérieur d’une dureté minimale de 80 Shore.

Valve de gonflage en ETFE La valve de gonflage est formée par deux éléments mécanisés mâle-femelle qui se vissent sur la membrane intérieure. Des joints sont installés entre les deux parties pour assurer l’étanchéité à l’air et à l’eau.

Soupape de surpression Il s’agit d’une valve qui permet un renouvèlement d’air contrôlé dans le coussin et dans le cas de coussins à 3 membranes ou plus de dépla-cer la membrane intermédiaire vers la position désirée.

2.2 Profilé aluminium Les profilés sont en aluminium EN AW 6063 – T5 ou EN AW 6060 – T5 réalisés par extrusion suivant les normes EN 573-2 et EN 755-9 ; ils peuvent être laqués suivant le label QUALICOAT ou anodisés suivant le label QUALANOD. Il existe 2 familles de profilés, non compatibles entre elles, qui servent à fixer les coussins à la charpente : Famille Double (Cf. figures 1 à 3) pour fixer un coussin de part et

d’autre du profilé. Famille Simple (Cf. figures 4 à 5) pour fixer les coussins un par un. Les capots serreurs sont percés tous les 15 cm avec des trous Φ7 mm pour le passage de vis Φ6.3x32mm en inox avec rondelle étanche en silicone. Le profilé de rive, en forme de ‘C’, est fixé sur le profilé de base et permet de maintenir en position le keder du coussin. Le profilé de base est boulonné à la charpente grâce à des vis M10 avec traitement GEOMET pour éviter toute corrosion galvanique entre les différents éléments (Charpente, profilés aluminium et boulons).

2.3 Joint d’étanchéité Les joints d’étanchéité sont réalisés avec un élastomère thermoplas-tique Nakanprène qui garantit une résistance durable face aux intem-péries et à l’exposition des rayons UV.

2.4 Soufflerie Le système de gonflage des coussins ETFE est constitué d’un réseau de tuyaux d’air et d’une unité de gonflage. Les coussins sont gonflés avec une pression normale de 250 Pa. La pression peut être augmentée jusqu'à 600 Pa en cas de neige pour éviter que le coussin ne se dégonfle.

Le réseau d’air Les conduites d’air sont fixées à la charpente porteuse et sont en général en acier galvanisé Z-275 de diamètre à déterminer depuis la soufflerie jusqu’au dernier coussin, mais elles peuvent aussi être en PVC-U. Des éléments flexibles sont installés au niveau des joints de dilatation ou au passage de nœuds complexes de la charpente. Chaque coussin sera ensuite alimenté individuellement par une gaine flexible en PVC de Ø45 mm.

L’unité de gonflage Le système peut être composé de plusieurs unités de gonflage indé-pendantes qui peuvent être installées en extérieur ou intérieur. Chaque unité de gonflage comprend au minimum les éléments sui-vants : 2 ventilateurs identiques qui fonctionnent par alternance en condi-

tions normales ou simultanément en cas de problèmes de basse pression.

L’asservissement. Une alarme lumineuse positionnée juste à côté de la soufflerie qui se

déclenche en cas d’arrêt des ventilateurs, de basse pression ou sur-pression dans les coussins.

Une ou deux sondes par soufflerie pour contrôler la pression dans les coussins.

Différents compléments peuvent être rajoutés en fonction des besoins tels que :

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Un déshumidificateur d’air pour absorber l’humidité et n’envoyer que de l’air sec dans les conduites.

Un retour vers la centrale d’alarme sur demande. Système de double pression pour coussins à contrôle solaire.

2.5 Accessoires (Ils sont fournis par IASO)

Bavettes Elles sont en général en aluminium plié et permettent d’assurer la transition et étanchéité entre le système de coussins et le reste de l’ouvrage ; une étude spécifique est réalisée pour chaque projet.

Raccords entre profilés d’aluminium La continuité entre 2 profilés de base est assurée par une bande EPDM collée dans le fond du profilé.

Bande butyle La bande butyle est une bande adhésive à froid constituée d’un adhésif butyle revêtu d’un complexe d’aluminium renforcé ou non d’un film polyester. Elle permet par exemple d’assurer l’étanchéité à la jonction de 2 bavettes.

3. Fabrication

Coussins L’ETFE employé dans la fabrication des coussins est un fluoropolymère thermoplastique obtenu par copolymérisation synthétique. Il s’agit de grains qui sont chauffés à environ 340ºC et extrudés pour former des films que la société IASO découpe et assemble ensuite dans ses ate-liers. Les films ETFE sont livrés sous forme de rouleaux de 1m55 à 2m de large et proviennent des fabricants indiqués à continuation : Tableau 2 – Fabricants d’ETFE

Nowofol Asahi Glass Co. Pati Saint-

Gobain

Transparent X X X X

Teinté dans la masse X X

Mate X

Avec sérigraphie X X X X

Pour chaque projet, un seul fournisseur sera utilisé et les membranes utilisées proviennent d’une même production.

Phasage dans la fabrication d’un coussin La fabrication d’un coussin ETFE se déroule de la façon suivante : Les études

- Note de calcul pour déterminer les épaisseurs des différents films du coussin.

- Réalisation du modèle 3D final des coussins. - Vérification qu’il n’y ait pas d’interférence entre les coussins et le

reste de l’ouvrage. La fabrication

- Plans de découpe de tous les lés du coussin avec un petit dépha-sage entre les différentes membranes pour éviter des surépais-seurs au moment du soudage.

- Découpe CNC de tous les lés du coussin. - Soudage de chaque membrane du coussin séparément et mise en

place des valves si nécessaire. - Soudage des différentes membranes entre elles pour former le

coussin avec sa poche de rive.

Les profilés d’aluminium Les profilés d’aluminium, réalisés par extrusion, arrivent du fournisseur avec des longueurs de 5 à 6 m suivant les besoins. Ils sont ensuite découpés et mécanisés dans les ateliers de la société IASO. Les pièces d’angle sont systématiquement soudées (profilés de base et capots) pour assurer l’étanchéité du système.

4. Surveillance et contrôle IASO a mis en place un Plan de Suivi de la Qualité à respecter tout au long de la phase de fabrication et d’installation. Il permet d’avoir une traçabilité des différents matériaux mis en œuvre, depuis l’achat jusqu’à la pose sur chantier.

IASO possède l’ISO 9001 :2008 et des audits sont réalisés régulière-ment pour s’assurer que l’entreprise applique correctement la norme. Chaque lot d’ETFE arrivant dans les ateliers de la société IASO doit être contrôlé par le fournisseur et les caractéristiques doivent être conformes à celles indiquées dans le tableau 7.

5. Mise en œuvre

L’équipe de montage La mise en œuvre est effectuée par le personnel de la société IASO qui dispose des compétences et des permis nécessaires pour travailler, conformément aux normes de sécurité en vigueur quelle que soit la difficulté du chantier, ou par une entreprise spécialisée avec assistance technique de IASO. Sécurité au montage Les coussins ETFE sont installés aussi bien en façades qu’en toitures

et chaque mise en œuvre est étudiée en coordination avec le SPS pour minimiser au maximum les risques.

La pose se fait principalement à la nacelle, mais aussi depuis les filets de sécurité dans le cas de pose en toiture. Pour les accès les plus complexes, la société IASO peut faire appel à ses cordistes comme ultime recours.

Dans tous les cas, le personnel de la société IASO est muni des EPI, et dispose des différents permis pour les travaux en hauteur tels que CACES, cordiste...

Installation des profilés de base Ossature secondaire

- Il s’agit de profilés d’aluminium extrudés assemblés sur le chan-tier par boulonnage à l’ossature primaire. Les pièces d’angle sont soudées en atelier pour garantir une meilleure étanchéité.

L’assemblage - Les profilés IASO sont fixés à l’ossature primaire par des vis DIN

933 et écrous DIN985 avec frein. - Un joint silicone ou EPDM est intercalé entre la charpente et les

profilés d’aluminium pour éviter la corrosion galvanique. De même, les boulons en acier zingué ou inoxydable ont un traite-ment GEOMET pour la même raison.

Ecartement type des appuis de fixation : - Profilé double IAS-CAR-AL015

80 cm maxi entre supports en partie courante avec le premier support à 30 cm environ d’un nœud. La réparti-tion finale des supports se fait au cas par cas en fonc-tion des charges à appliquer sur le profilé.

4 boulons M10 par appui. - Profilé simple IAS-CAR-AL021

Support continu. 1 boulon M10 tous les 30 cm environ.

Un jeu de 3 mm est laissé entre chaque profilé d’aluminium pour permettre la dilatation entre chaque pièce. - Pour les profilés doubles IAS-CAR-AL015, la continuité et

l’étanchéité sont assurées grâce à une bande EPDM élastique col-lée dans le fond du profilé et des trous oblongs sont ajoutés sur les flancs en parties basses de charpente pour le drainage.

- Pour les profilés simples IAS-CAR-AL021, il n’y a pas d’étanchéité à l’eau entre les pièces car ils sont situés dans un chéneau ou en rive de toiture.

Des joints Nakanprène continus sont ensuite installés dans les rai-nures des profilés pour garantir l’étanchéité du système et pour ne pas endommager les membranes ETFE.

Installation de la soufflerie et des conduites d’air La soufflerie peut être installée dans un local technique ou en exté-

rieur. Il s’agit d’un caisson hermétique qui comprend 2 ventilateurs, un déshumidificateur si nécessaire, l’asservissement et des alarmes visuelles.

Elle est dans la majorité des chantiers fabriquée par IASO dans ses ateliers et est prête pour être raccordée au réseau électrique. Les alarmes peuvent être renvoyées à une GTB-GTC sur demande.

Les conduites d’air sont en général en acier galvanisé Z-275 de dia-mètre à déterminer depuis la soufflerie jusqu’au dernier coussin ; mais elles peuvent aussi être en PVC-U. Chaque coussin est ensuite alimenté individuellement par une gaine flexible en PVC de Ø45 mm. Une ou deux sondes de pression par soufflerie sont installées dans

les coussins les plus éloignés de la soufflerie. Elles passent dans les conduites d’air et ne risquent donc pas d’être endommagées.

Avant de connecter le premier coussin à la soufflerie, cette dernière fonctionne à vide un minimum de 48h pour éliminer les poussières à l’intérieur des conduites.

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Installation des coussins ETFE Chaque coussin arrive emballé dans un film plastique de protection avec un croquis pour le dépliage et son bon positionnement ; il est ouvert sur la toiture et étendu sur les filets de sécurité. Les keders étant installés en usine, il ne reste à installer que les profi-lés de rive qui sont graissés pour un meilleur passage de la membrane ETFE, et à les fixer dans les profilés de base boulonnés à la charpente. Suivant les dimensions des coussins et les conditions de pose, des sangles anti-soulèvement sont installées par sécurité pour éviter la prise au vent. Une fois tous les profilés de rive installés, le coussin est immédiate-ment raccordé au réseau d’air et mis en pression.

Finitions Une fois le coussin gonflé, une bande continue Nakanprène est

placée au-dessus de la membrane ETFE puis le capot est boulonné au profilé principal à l’aide de vis en acier inoxydable tous les 15 cm avec rondelles en silicone pour éviter les infiltrations d’eau par les trous du capot.

Les raccords au reste de l’ouvrage sont aussi réalisés. Il s’agit en général de bavettes en aluminium ou acier galvanisé ; mais cela reste spécifique à chaque projet et est étudié au cas par cas.

Des protections anti-oiseaux peuvent aussi être installées sur de-mande.

6. Thermique

Calcul du coefficient de transmission surfacique, U Le coefficient de transmission surfacique de la verrière se calcule conformément aux règles Th-U, comme étant une moyenne pondérée des coefficients surfaciques et linéiques des éléments par les surfaces correspondantes.

Le coefficient de transmission surfacique d'un élément de verrière Ucwi se calcule d'après la formule ci-après :

cwiA

ψAUcwiU

Où : U = Coefficient surfacique des constituants : remplissage et profilé de verrière, en W/(m².K). A = Surface correspondante en m².

= Coefficient linéique périphérique, en W/(m.K).

= Longueur du linéaire situé à l’interface entre le remplissage et le profil, en m.

cwiA = Surface de la trame répétitive.

Autres informations techniques Les tableaux ci-après donnent les valeurs par défaut de coefficients de transmission surfacique Ut à prendre en compte dans le cadre d’un calcul de performance thermique. Ces valeurs ont été calculées selon la norme NF EN ISO 673 puis majorée de 0,5(1) W/(m2.K) pour tenir compte des particularités physiques du procédé non prises en compte par la norme. (1) L’évolution des connaissances sur le comportement thermique de ce type de procédé, notamment grâce à la réalisation de travaux de recherche récents, a conduit à l’augmentation des pénalisations appliquées sur les valeurs par défaut Ut. Ces majorations s’appliquent à l’ensemble des procédés de parois à base de coussins gonflables similaires à celui étudié dans le cadre de cet Avis Technique. Tableau 4 – Valeurs de Ut en W/(m2.K) pour des parois verti-cales

Nombre de membranes

Epaisseur des espaces d’air en cm

2 3 4

10 3,4 2,3 1,8

20 3,5 2,4 1,8

30 3,5 2,4 1,9

40 3,5 2,4 1,9

50 3,5 2,4 1,9

60 3,6 2,4 1,9

70 3,6 2,4 1,9

80 3,6 2,5 1,9

90 3,6 2,5 1,9

100 3,6 2,5 1,9

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Tableau 5 – Valeurs de Ut en W/(m2.K) pour des parois horizon-tales

Nombre de membranes

Epaisseur des espaces d’air en cm

2 3 4

10 3,7 2,5 1,9

20 3,7 2,4 1,9

30 3,6 2,4 1,9

40 3,6 2,4 1,9

50 3,6 2,4 1,8

60 3,6 2,4 1,8

70 3,6 2,4 1,8

80 3,5 2,4 1,8

90 3,5 2,4 1,8

100 3,5 2,3 1,8

Les coefficients de transmission thermique surfacique et linéique desti-nés au calcul du coefficient U moyen de la verrière selon les règles Th-U sont donnés ci-après : Tableau 6 – Coefficient de transmission thermique des profilés

bf en m Uf en W/(m2.K)

IAS-CAR-AL015 Profil central

0,126 7,6

IAS-CAR-AL021 Profil périphérique

0,0588 11,8

Où : bf est la plus grande largeur projetée du profil, exprimée en m.

Valeur de Ψpériphérique La valeur du pont thermique périphérique qui tient compte de la réduc-tion d’épaisseur des lames d’air à la périphérie du système est fixée par défaut à 0,2 W/(m.K).

Calcul du facteur solaire, S Le facteur solaire d’un coussin gonflable pourra être calculé au cas par cas par le demandeur.

7. Sismique Les actions sismiques ne représentent pas de risque majeur pour les coussins gonflables en ETFE compte tenu de leur faible poids (525 g/m² pour une épaisseur de 300 µm), de leur souplesse et du type de sollicitations de la membrane (traction uniquement). La composition des coussins gonflables en ETFE permettent d’absorber et de diminuer les sollicitations sismiques de la structure primaire lors d’une activité sismique.

Remarque Un calcul sismique de la structure primaire, soutenant la verrière, doit être réalisé indépendamment du système de coussins gonflables en ETFE.

8. Dimensionnement Méthodologie de calcul de la résistance des coussins. La méthode de calcul des coussins ETFE est similaire à celle utilisée pour les autres types d’habillage d’enveloppe : Définition des hypothèses de charges climatiques. Calcul de la résistance des coussins ETFE par rapport à ces hypo-

thèses. Remise d’une descente de charge au charpentier sous la responsabi-

lité de la société IASO.

Définition des hypothèses de charges climatiques Les hypothèses sont basées sur l’Eurocode et prennent en compte les charges suivantes : Poids propre des coussins (peut être négligé). Pression de service dans les coussins. Effets de température. Charges de vent. Charges de neige. Rupture d’un coussin. Accumulation de neige ou d’eau. Tous les calculs sont réalisés sous combinaisons ELS et ELU tels que définis dans l’Eurocode.

Recherche de forme et calcul des coussins ETFE Les 2 procédés (recherche de forme et dimensionnement des mem-branes ETFE) sont menés en parallèle car la flèche des coussins a une incidence sur la tension dans chaque membrane du coussin. Les recherches de forme et les calculs sont réalisés par IASO avec le logiciel WINTESS. Toutes les combinaisons de charges définies par l’Eurocode sont étudiées. Pour chaque combinaison, la limite admis-sible de l’ETFE est fonction du type de charge appliquée sur la mem-brane, mais aussi de la température ; cette valeur pour chaque configuration a été obtenue expérimentalement par des essais biaxiaux sur l’ETFE. Le dimensionnement des profilés aluminium et des appuis de fixation est ensuite réalisé à partir des réactions obtenues sur le périmètre des coussins.

9. Réparation et entretien

9.1 Réparation Une analyse de dommage est faite pour définir le type de réparation à effectuer.

Endommagements Lorsqu’il y a une déchirure de longueur inférieure à 300 mm ou un trou de diamètre inférieur à Ø40 mm, des réparations définitives peuvent être effectuées à l’aide de rustines adhésives en ETFE. Avant de procé-der au collage de la rustine, il faut nettoyer l’ETFE avec de l’alcool et recouper légèrement la partie endommagée si besoin est pour laisser la membrane parfaitement lisse. Au-delà des limites indiquées ci-dessus, la réparation sera provisoire pour garantir le hors d’eau, mais il faudra procéder au remplacement du coussin endommagé.

Méthodologie de remplacement d’un coussin Le principe de remplacement d’un coussin sera le même que le

procédé de pose validé par le SPS : Délimitation de la zone de travail pour éviter l’accès à toute per-

sonne non autorisée. Pose d’un filet de sécurité ou de sangles sous le coussin à rempla-

cer. Installation de lignes de vie provisoires en toiture si elle ne dispose

pas de lignes de vie permanentes. Démontage des capots. Ouverture du nouveau coussin étendu sur celui à remplacer. Découpe au cutter du vieux coussin sur 2 latéraux opposés. Fixation immédiate du nouveau coussin sur les 2 latéraux laissés

libre. Découpe complète du vieux coussin qui reposera sur les sangles ou

le filet de sécurité. Fixation du nouveau coussin au reste des latéraux. Dépose du vieux coussin. Dépose des sangles ou filet de sécurité. Gonflage du nouveau cousin. Boulonnage des capots.

9.2 Entretien L’ETFE est un polymère fluoré dont une de ces principales caractéris-tiques est que les poussières n’adhèrent pas au matériau : Les parties en extérieur ne nécessitent donc pas de nettoyage. Les parties en intérieur peuvent être nettoyées à l’aide de chiffons

en coton humide sans ajout de détergents ou similaire. L’accès par l’extérieur sur les coussins ETFE est limité aux cas acciden-tels de déchirures et sera effectué par le personnel spécialisé de la société IASO. Les coussins ETFE passent sans problème les essais de choc à 1200J, et toute personne non autorisée accédant aux coussins de toiture le fera sans risquer de passer au travers. Dans le cadre d’un projet, un contrat de maintenance est préconisé. Cette maintenance est effectuée par le personnel de la société IASO tous les 6 mois ; au cours de celle-ci, il est vérifié le bon fonctionne-ment des souffleries, les filtres à air sont changés, les rustines posées antérieurement sont vérifiées et une inspection visuelle de l’ensemble des coussins, profilés d’aluminium et raccords est réalisée. A la livraison de chaque projet, un manuel complet de maintenance est rédigé et donné au client.

B. Résultats expérimentaux Essais mécaniques :

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Essais AEV et de choc à 1200J réalisés dans le cadre de l’ATEX 1820, CC Leclerc – Plessis-Belleville, année 2011.

Essais AEV et de choc à 1200J réalisés dans le cadre de l’ATEX 2075 – Abbaye Sainte Croix – Les sables d’Olonne, année 2014.

Essais de traction biaxiaux sur de l’ETFE à l’université d’ESSEN (Allemagne) provenant de divers fournisseurs.

Thermique : Détermination des coefficients de transmission thermique Uw d’un

procédé de parois à base de coussins ETFE réalisée par le CSTB, nº affaire 14-072.

Incendie : Rapport de classement européen de réaction au feu de l’ETFE réalisé

par le CSTB – PV nº 14-0266. Rapport de classement européen de réaction au feu de l’ETFE réalisé

par le CSTB – PV nº 15-0086.

C. Références C.1 Données environnementales et Sanitaires1 Le produit (ou procédé) coussins gonflables en film ETFE ne fait pas l’objet d’une Fiche de Déclaration Environnementale et Sanitaire (FDES). Les données issues des FDES ont pour objet de servir au calcul des impacts environnementaux des ouvrages dans lesquels les produits (ou procédés) visés sont susceptibles d’être intégrés.

C.2 Autres références L’ensemble des références relatives au procédé coussins gonflables en film ETFE représente à ce jour : 32 000 m², dont 5 220 m² en France, sous ATEx depuis 2011.

1 Non examiné par le Groupe Spécialisé dans le cadre de cet Avis.

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Annexe - Méthodologie de dimensionnement des coussins gonflables ETFE

1. Actions exercées sur les coussins ETFE Les actions climatiques exercées sur les coussins ETFE sont les sui-vantes :

PP = Poids propre des coussins ETFE (peut être négligé). PS = Pression de service du coussin de 250 Pa, qui peut être

augmentée à une valeur à déterminer au cas par cas sous charge neige pour éviter que le coussin ne se dégonfle.

N = Charge de neige. Nad = Charge de neige exceptionnelle. Vd = Charges de vent descendant. Vs = Charges de vent de soulèvement.

Les actions accidentelles exercées sur les coussins ETFE sont les sui-vantes :

Rupture d’un coussin ETFE. Eacc = Poche d’eau sur un coussin dégonflé.

2. Dimensionnement des coussins suivant Karsten Moritz

Pour le dimensionnement des membranes ETFE, la méthode de calcul expliquée dans la thèse de Karsten Moritz : « ETFE-Folie als Tragele-ment, Oktober 2007 » est utilisée. Ci-dessous le récapitulatif des valeurs des coefficients et les con-traintes de dimensionnement définies dans la thèse de Karsten Moritz ; valeurs extraites des sources suivantes : ETFE-Folie als Tragelement, Karsten Moritz, Oktober 2007 et Time-Temperature-Shift (TTS) of ETFE foils, K. Moritz, September 2010.

2.1 γM : Coefficient de matériau Incertitude sur les valeurs des propriétés du matériau :

γM=1 à l’ELS γM =1.1 à l’ELU

2.2 A0 : Coefficient biaxial Le coefficient A0 représente la réduction des valeurs caractéristiques lorsque les efforts sont biaxiaux à partir de valeurs obtenues d’un test monoaxial :

A0=1.4 à l’ELS A0=1.2 à l’ELU

2.3 A1 : Coefficient de durée Il est démontré que les valeurs caractéristiques diminuent lorsque la durée de la charge augmente :

A1=1 Pour le vent (à l’ELS et l’ELU) A1=1.3 Pour la neige (à l’ELS et l’ELU)

A1=1.8 Pour la précontrainte (à l’ELS et l’ELU)

2.4 A2 : Coefficient d’environnement Le coefficient A2 prend en compte l’agressivité de l’environnement (pollution, etc.) et le vieillissement des membranes dues aux condi-tions climatiques :

A2=1 (à l’ELS) A2=1.1 (à l’ELU)

2.5 A3 : Coefficient thermique Il est démontré que les valeurs caractéristiques diminuent lorsque la température augmente :

A3=1 à 3ºC et 23ºC (à l’ELS et l’ELU) A3=1.2 à 40ºC (à l’ELS et l’ELU)

2.6 A4 : Coefficient de fabrication Le coefficient A4 représente la perte de contrainte mono-axiale due aux aléas de production :

A4=1 (à l’ELS et l’ELU)

2.7 AS : Coefficient de soudure Le coefficient AS prend en compte la perte de contrainte due aux sou-dures :

AS=1 à l’ELS AS=1.57 à l’ELU

3. Valeurs de dimensionnement suivant les cas de charge

Les limites admissibles Rd pour l’ETFE à l’ELS et l’ELU en fonction des différents cas de charge sont les suivantes :

ELS : ,, º

. . . . . .

ELU : ,, º

. . . . . .

4. Essais réalisés sur l’ETFE par IASO Tous les essais réalisés par la société IASO servant à déterminer les résistances à la limite élastique et à la rupture de l’ETFE sont de nature biaxiale, ont été réalisés en pleine feuille ou avec soudure et aux différentes températures de 3ºC, 23ºC et 40ºC. La nature des essais permet de s’affranchir de certains coefficients définis par Karsten Moritz car ils sont intégrés directement dans les essais proprement dit :

A0 = 1 car les essais sont biaxiaux. A3 = 1 car les essais sont réalisés à 3ºC, 23ºC et 40ºC. AS = 1 car les essais biaxiaux sont réalisés sur une

membrane avec et sans soudure.

5. Cas de charge Les différents cas de charge pouvant s’exercer sur les coussins, la membrane sollicitée, la température à prendre en compte et la limite admissible ELS et ELU pour chaque cas, sont décrits. Avec fx,TºC la limite admissible de l’ETFE ELS ou ELU à une température donnée : fy,3 = limite élastique à 3ºC. fy,23 = limite élastique à 23ºC. fy,40 = limite élastique à 40ºC.

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fu,3 = limite à rupture à 3ºC. fu,23 = limite à rupture à 23ºC. fu,40 = limite à rupture à 40ºC.

5.1 Cas de charges permanentes C’est le cas de la pression de service dans les coussins et s’applique sur les membranes intérieure et extérieure du coussin et à une tempé-rature de 40ºC qui est la plus défavorable.

ELS ELU

Pression de service à 40ºC

Membrane sollicitée Intérieure & extérieure Intérieure & extérieure

Charge appli-quée PS 1.1PS

Limite admis-sible Rd=fy,40/1.8 Rd=fu,40/2.178

5.2 Cas de charges de courtes durées C’est le cas des différentes combinaisons où le vent intervient.

5.21 Vent de soulèvement Pour ce cas de charge, la membrane sollicitée est l’extérieure. De par sa faible épaisseur, la membrane est aussitôt refroidie dès que le vent agit sur celle-ci ; la température prise en compte pour le dimension-nement est donc de 23ºC.

ELS ELU

Vent de soulèvement à 23ºC

Membrane sollicitée Extérieure Extérieure

Charge appli-quée Vs 1.5Vs

Limite admis-sible Rd=fy,23 Rd=fu,23/1.21

5.22 Charges de pression de courtes durées Pour ce cas de charge, la membrane sollicitée est l’intérieure, et les charges de vent de pression peuvent se combiner avec les charges de neige (une charge de neige seule correspond à une charge de longue durée). Plusieurs cas peuvent se présenter en fonction du type d’ouvrage :

Bâtiment ouvert ou toiture isolée Dans cette configuration, il faut différencier le vent seul ou une combi-naison vent + neige.

Vent seul : c’est équivalent à un vent de soulèvement.

ELS ELU

Vent de pression à 23ºC

Membrane sollicitée Intérieure Intérieure

Charge appli-quée Vd 1.5Vd

Limite admis-sible Rd=fy,23 Rd=fu,23/1.21

Vent + neige : Dans ce cas la température à prendre en compte est de 3ºC, car la membrane inférieure est à tempé-rature ambiante.

ELS ELU

Vent de pression + neige à 3ºC


Charge appliquée N + 0.6Vd 0.5N + Vd

1.5N + 0.9Vd 0.75N + 1.5Vd

Limite admissible Rd=fy,3 Rd=fu,3/1.21

Bâtiment fermé Dans cette configuration, la température à prendre en compte sur la membrane intérieure est celle à l’intérieur du bâtiment.

Vent seul : la température sous le coussin peut atteindre 40ºC (été).

ELS ELU

Vent de pression à 40ºC


Charge appliquée Vd 1.5Vd


Vent + neige : Dans ce cas la température à prendre en

compte est de 23ºC (hiver).

ELS ELU

Vent de pression + neige à 23ºC


Charge appliquée N + 0.6Vd 0.5N + Vd

1.5N + 0.9Vd 0.75N + 1.5Vd


5.3 Cas de charges de longues durées C’est le cas des charges de neige appliquées seules et qui s’exercent sur la membrane inférieure. Comme précédemment, il faut faire la différence entre un bâtiment ouvert et fermé.

Bâtiment ouvert ou toiture isolée Dans cette configuration, la membrane inférieure est à température ambiante et la température à prendre en compte est de 3ºC pour le dimensionnement.

ELS ELU

Neige à 3ºC


Charge appli-quée N 1.5N


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Bâtiment fermé Dans cette configuration, la membrane inférieure est à la température intérieure du bâtiment et la température à prendre en compte est de 23ºC pour le dimensionnement.

ELS ELU

Neige à 23ºC


Charge appli-quée N 1.5N


5.4 Cas de charges accidentelles

Poche d’eau C’est le cas d’un coussin dégonflé qui accumule de l’eau en cas de panne de la soufflerie. Il faut déterminer quelle membrane subira l’accumulation (intermé-diaire ou inférieure) et combien de membranes collaboreront pour la résistance (membrane intermédiaire seule, inférieure seule, intermé-diaire + inferieure, supérieure + inférieure…) Attention, il s’agit d’un calcul itératif de par la grande déformabilité de l’ETFE qui doit arriver à un équilibre des membranes ETFE déformées sous la charge d’eau et qui doit permettre une évacuation naturelle de l’excédent d’eau avant la rupture. Dans cette configuration, la température à prendre en compte est de 23ºC.

ELS ELU

Poche d’eau à 23ºC

Membrane sollicitée - Dépend de la configura-

tion du coussin

Charge appli-quée - Eacc

Limite admis-sible - Rd=fu,23/1.573

Poche de neige C’est le cas d’un coussin dégonflé qui accumule de la neige en cas de panne du compresseur. Il faut déterminer quelle membrane subira l’accumulation (intermé-diaire ou inférieure) et combien de membranes collaboreront pour la résistance (membrane intermédiaire seule, inférieure seule, intermé-diaire + inferieure, supérieure + inférieure…) Dans cette configuration, la température à prendre en compte est de 3ºC.

ELS ELU

Poche de neige à 3ºC

Membrane sollicitée - Dépend de la configura-

tion du coussin

Charge appli-quée - 1.5N

Limite admis-sible - Rd=fu,3/1.573

Rupture d’un coussin Il s’agit de cas de charge supplémentaires de charpente à prendre en compte, mais qui ne sont en général pas dimensionnant pour les coussins. La zone du coussin endommagé ne reçoit aucune charge alors que les coussins voisins reçoivent la totalité de la charge clima-tique. Les combinaisons de charge à prendre en compte qui sont les suivantes :

1- PP + PS Si h≤1000 m :

2- PP + 0.2Vd 3- PP + 0.2Vs 4- PP + 0.2N

Si h>1000 m :

2- PP + 0.2Vs 3- PP + 0.2Vd 4- PP + 0.5N + 0.2Vd

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Figures et tableaux du Dossier Technique Tableau 7 – Contrôles en cours de fabrication

CONTROLE COUSSIN – FABRICATION ASSURE PAR IASO, SA

1. CONTROLE DE LIVRAISON DU FILM

Tous les fabricants des films ont suivi un contrôle de qualité interne. Chaque lot de film est livré avec un certificat de conformi-té aux propriétés mécaniques selon le tableau du §2.1.

Vérification des certificats de conformité.

Vérification du film avec prélèvements et essais : Epaisseur. Essai de traction à 10% d’élongation. Essai de traction à rupture.

EN ISO 527-3 EN ISO 527-3

Film enregistré en usine si conforme. Film renvoyé au fabricant si non-conforme.

2. CONTROLE DE FABRICATION D’UN COUSSIN

Une fiche de suivi accompagne chaque coussin pendant sa fabrication. Les contrôles suivants sont effectués :

2 tests aléatoires de résistance de soudures. Vérification des dimensions de chaque mem-

brane avec le plan de fabrication. Vérification de la pose de la valve d’entrée d’air. Vérification des dimensions finies du coussin

avec le plan de fabrication.

3. PRELEVEMENT PENDANT LA FABRICATION

Deux échantillons avec soudure sont fabriqués par cous-sin avec les même machines et spécifications. Ces échan-tillons sont soumis aux essais suivants :

Essai d’arrachement de la soudure. Essai de traction à rupture.

EN ISO 527-3

4. VERIFICATION EXTERNE DES ECHANTILLONS

Un organisme externe effectue un audit de fabrication et prélève des échantillons de façon aléatoire en fonction des projets réalisés pour faire des essais de recoupement.

CONTROLE DES AUTRES COMPOSANTS (FABRICANT AVEC CERTIFICATION ISO 9001)

1. Vérification des certificats de conformité livrés avec chaque lot.

CONTROLE DES AUTRES COMPOSANTS (FABRICANT SANS CERTIFICATION ISO 9001)

1. Vérification des certificats de conformité livrés avec chaque lot.

2. Prélèvement aléatoire par IASO et essai interne en usine.

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Figure 1 – Détails des éléments d’un coussin avec profilé double


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2/16-1726*V1 15

Figure 4 – Détails des éléments d’un coussin avec profilé simple

Figure 5 – Détails des éléments d’un coussin avec profilé simple