Façade légère

En architecture, une façade légère est une façade construite sur une ossature de bâtiment avec des matériaux légers, industriels, par opposition à la construction respectant les traditions en maçonnerie ou en béton.



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Façade

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Définitions :

  • façade constituée de matériaux de faible masse, tels que les tôles métalliques, le verre, les panneaux de bois ou de fibres, etc. (source : pagespro-orange)

En architecture, une façade légère est une façade construite sur une ossature de bâtiment avec des matériaux légers, industriels, par opposition à la construction respectant les traditions en maçonnerie ou en béton.

Depuis toujours, l'homme érige des limites verticales et horizontales pour se protéger des agressions extérieures, agressions naturelles, animales ou humaines. En construisant ses murs, son toit, il se protège du vent, des intempéries, du froid et de la chaleur, mais il définit aussi sa sphère privée, son espace intime. Comme interface entre intérieur et extérieur, appartenant tout autant au bâtiment qu'à la ville, l'enveloppe du bâtiment revêt une importance toute spécifique. Agissant comme filtre des éléments naturels, des informations humaines, on peut la considérer comme un lieu à part entière, qu'il faudrait traiter d'une manière particulièrement spécifique. Cette spécificité se pose d'autant plus du fait de la dissociation amorcée depuis le XIXe siècle entre structure et enveloppe. D'autre part, au dispositif complexe élémentaire «fonction-construction-forme» vient actuellement s'ajouter le critère écologique et énergétique. Ces dernières données sont les arguments pour considérer l'enveloppe comme un sujet à part entière dans le domaine de l'architecture. Cette dissociation totale pose le risque de faire tomber dans le piège d'une façade-emballage dont l'aspect iconographique résumerait l'architecture, au mépris de l'espace crée. Pourtant, l'émergence de l'idée de la façade comme peau intelligente et réactive s'inscrit dans une démarche rigoureuse de conception du bâtiment dans un rapport équilibré, optimisé avec l'environnement et l'énergie. Cette nouvelle étape manifeste est l'occasion de redéfinir l'histoire de l'enveloppe en architecture.


La façade légère

Définition selon la norme NF P 28-001 : Une façade légère est une façade constituée d'une ou plusieurs parois, dont une paroi extérieure, au moins, est caractérisée :

L'ossature de la façade légère est nommée ossature secondaire ; elle répond, selon la norme NF P 28-001 à la définition suivante : «ensemble des montants et des traverses en bois, en métal, en matériaux de synthèse…, directement fixé sur la structure du bâtiment (ossature primaire) et qui sert de support à des bâtis, des cadres, des remplissages ou à un bardage.»

Les façades légères sont caractérisées par les critères suivants :

  • fabrication industrielle ;
  • légèreté ;
  • faible surface au sol ;
  • rapidité de pose ;
  • utilisation de matériaux finis ;
  • produits manufacturés.

Les différents types de façades légères

On différencie les types selon leur position vis-à-vis du nez du plancher et des ouvrages verticaux de structure (refends et poteaux)  :


Les façades rideaux à ossature «grille»

Les façades rideaux sont constituées d'une ossature secondaire faite de montants filants et de traverses fixées de montant à montant. La totalité est fixé aux nez des planchers de chaque niveau. Cette ossature peut ainsi supporter des remplissages vitrés ou opaques.

C'est une technique où les éléments sont préfabriqués et montés sur place. Chaque montant de l'ossature est accroché à la structure principale.

Les traverses peuvent être encastrées ou emboîtées aux montants.

Pour absorber les mouvements de la façade (dus aux efforts du vent, le poids des remplissages, la dilatation et les chocs prévus réglementaires), les montants et traverses sont liaisonnés par un dispositif de manchons : les montants sont fixés comme une structure secondaire aux planchers avec des douilles ou des rails ancrés dans la dalle.

Les fenêtres sont fixées de trois manières différentes :

  • Les vitrages fixes sont directement serrés contre la grille d'ossature.
  • Les fenêtres (ouvrant et dormant) sont fixées entre les montants et les traverses. C'est le cas le plus courant.
  • Les montants peuvent être utilisés comme dormant de la fenêtre.

Les façades rideaux à ossature «cadre»

Elles sont composées de montants, de traverses et d'un remplissage vitré ou opaque, (qui, contrairement aux «grilles», sont pré-assemblés), puis fixés aux planchers de chaque niveau.

Les cadres sont indépendants les uns des autres, ils sont accrochés au gros œuvre de façon à se dilater librement dans le sens horizontal et vertical.

Le cadre est fixé au plancher avec accroches fixées aux angles. Les attaches hautes sont fixes pour reprendre les charges verticales et celles du vent, et les attaches basses présentent un jeu pour permettre un mouvement de dilatation : les joints entre cadres doivent faire l'objet d'une attention spécifique. Les profilés en caoutchouc relient les cadres entre eux ou procèdent par recouvrement.

Exemple de façade rideau : Maison de la région Alsace, Strasbourg, par Atelier d'architecture Chaix & Morel et associés

Les façades panneaux

Les façades panneaux sont insérées entièrement entre planchers qui restent apparents. Elles peuvent être interrompues verticalement par des refends ou des poteaux. Elles peuvent aussi filer devant ces derniers.

Les façades semi-rideaux

Les façades semi-rideaux sont constituées de deux parois :

  • une parois extérieure légère, avec remplissage vitré ou opaque
  • une parois intérieure lourde, en béton ou maçonnerie.

L'ossature secondaire peut être constituée :

  • d'un dispositif à ossature «grille».
  • d'un dispositif à ossature «cadre» où ils sont le plus souvent disposés autour de baies et reliés entre eux par des tronçons de montants ou de traverses complémentaires.

Position de l'isolant selon la porosité de la façade :

La façade légère n'a pas besoin de satisfaire l'ensemble des conditions d'étanchéité. C'est un complexe de deux peaux qui assure cette fonction. Qui plus est occasionnellementl'isolation non hydrophile permet installation d'une façade poreuse.

Certains joints de la paroi extérieure peuvent ne pas être étanches à la pluie. Aucun isolant n'est mis en œuvre entre celle-ci et la maçonnerie.

La façade extérieure peut être poreuse si elle ne laisse qu'une quantité d'eau limitée atteindre l'isolant. Une plaque de plâtre ou un enduit est indispensable côté intérieur. En outre, les dispositions constructives ne doivent pas :

  1. entraver la continuité de la lame d'air ;
  2. occasionner la rétention d'eau.

Ici, c'est la paroi extérieure qui garantit l'étanchéité à la pluie. Cependant, un soin spécifique doit être apporté au remplissage au mortier des joints de la maçonnerie.

L'évacuation de l'eau se fait grâce à une bavette ou une membrane collée en partie supérieure des baies. Le joint d'étanchéité doit être protégé de l'eau.

Exemple de façade semi rideau : Centre hospitalier, Jérôme Brunet et Éric Saunier, Douai

Les remplissages

Les façades légères sont constituées d'une ossature secondaire (montants et traverses) à intérieur de laquelle sont insérés des remplissages vitrés ou opaques.

Les différents types de remplissages sont :

  • remplissages monolithiques : une paroi, un matériau.
  • remplissages composés : plusieurs parois constitutives.
  • éléments de remplissage (EdR)  : cadre de bois avec parement intérieur-extérieur et isolation qui participe à sa stabilité et sa rigidité.
  • panneaux menuisés respectant les traditions : ossature bois ou métal qui maintient l'isolant en son intérieur.
  • caissons isolés : l'isolant est fixé sur une tôle métallique liaisonnée à un cadre.
  • remplissages splittés : lame d'air ventilée avec cadre périphérique reliant plusieurs parois.

Aspect hygrothermique

Quand un remplissage sépare une ambiance extérieure d'une ambiance intérieure, avec une température supérieure à l'intérieur, la vapeur d'eau contenue dans l'air intérieur aura tendance à migrer vers l'extérieur.

En traversant le remplissage, elle finira par rencontrer une température suffisamment basse pour provoquer sa condensation à un lieu nommé «point de rosée».

La présence d'humidité dans le remplissage provoque des dégâts dans le matériaux et les collages, dégâts aggravés par les cycles alternés d'humidification et d'évaporation.

La disposition et la nature des matériaux des remplissages doivent permettre d'éviter la condensation. Pour ce faire, on place, côté intérieur, des matériaux tendant à empêcher au maximum la vapeur d'eau de pénétrer dans le remplissage, sachant que toute vapeur y ayant pénétré doit pouvoir en sortir à l'extérieur.

Stratégie d'étanchéité :

  • Remplissage étanche : les parois intérieures et extérieures ont une perméance[1] (tôles d'acier ou aluminium).
  • Remplissage perméant : la paroi intérieure a une perméance[1] plus faible que la paroi extérieure, un pare vapeur côté intérieur est fréquemment indispensable.
  • Remplissage ventilé : une lame d'air est mise en communication avec l'extérieur par des orifices localisés en partie haute et basse ou seulement en partie basse.

Le remplissage opaque

Les panneaux menuisés sont constitués d'une ossature en bois ou en métal entre laquelle est disposé un isolant qui est simplement tenu et ne participe pas à la rigidité et la stabilité du panneau. La paroi extérieure est complétée par le pare vapeur.

Les caissons isolés sont constitués d'une tôle métallique à laquelle est fixé l'isolant et d'un cadre le plus souvent en profilés d'aluminium. En face extérieure ces profilés comportent une feuillure dans laquelle est positionnée une paroi vitrée scindée de l'isolant par une lame d'air ventilée.

Les éléments de remplissage (EdR) sont des panneaux sandwich constitués d'une âme isolante entourée d'un cadre de bois, sur laquelle s'assemble par collage une paroi intérieure et une paroi extérieure de natures diverses. L'isolant participe à la stabilité ainsi qu'à la rigidité. Ces remplissages sont conçus pour être fixés sur n'importe quel type de façade légère.

Les EdR étanches (CB-E) Comportent une paroi intérieure métallique. La paroi extérieure peut être constituée d'une :

  • Glace émaillée trempée ;
  • Glace opacifiée trempée ;
  • Tôle d'acier galvanisée, brut, laquée, plastée, émaillée ;
  • Tôle d'aluminium, brute, anodisée, pré-laquée, post-laquée ;
  • Tôle d'acier inoxydable ;
  • Plaque en stratifié mélaminée ;
  • Plaque en fibres-ciments.

Les EdR perméants (CB-P) Comportent une paroi intérieure et extérieure de même nature, soit en :

  • plaque de fibres-ciments
  • plaques de stratifié mélaminé.

Comme ils ne sont pas étanches, ils sont pourvus d'un pare vapeur entre la paroi intérieure et l'isolant.

Les EdR sont classés selon trois critères :

  1. Résistance à l'eau, à la vapeur de la paroi intérieure (notée de 1 à 3).
  2. La durabilité des parois extérieures (notée de 1 à 4+).
  3. La résistance aux chocs des parois intérieures et extérieures (notée de 1 à 3+).

Le remplissage vitré

Les remplissages vitrés peuvent êtres utilisés pour les façades rideaux, les façades semi-rideaux et les façades panneaux.

Dans le cas des façades rideaux et semi-rideaux les remplissages vitrés sont mis en œuvre soit :

  • de manière fixe directement dans la grille ;
  • soit dans des fenêtres positionnées dans la grille.

Dans le cas des façades panneaux les vitrages sont mis en œuvre dans des feuillures et remplissent des châssis fixes ou ouvrants.

Le verre extérieur collé (VEC)

Le VEC est une technique où le verre est mis en œuvre comme parement extérieur. Il est fixé par collage sur un cadre démontable. Cette colle, structurelle, sert à transmettre aux éléments d'ossature les charges climatiques et le poids des vitrages.

Les critères de qualité du VEC sont :

  • La résistance mécanique et la stabilité ;
  • La sécurité en cas d'incendie ;
  • La garantie des conditions d'hygiène, de santé et d'environnement satisfaisantes ;
  • La sécurité d'utilisation ;
  • La protection contre le bruit ;
  • Les économies énergie et l'isolation thermique.

Il existe actuellement plusieurs types de verres présentant des caractéristiques techniques et esthétiques (vitrages monolithiques, vitrages feuilletés, vitrages isolants, vitrages bombés, verres trempés, verres émaillés, verres sérigraphiés, etc. )

Exemple de verre extérieur collé : L'IRCAM, Renzo Piano et Richard Rogers, Paris, 1977.

Le verre extérieur attaché (VEA)

Cette technique met en œuvre de grands panneaux de verre fixés au moyen de fixations mécaniques. Ces fixations transmettent à l'ossature les efforts apportés par les charges du vent, de la neige et du poids propre des vitrages.

Ils sont sensés permettre une certaine liberté de mouvement entre la paroi vitrée et l'ossature.

Le VEA est parfois utilisé pour des bâtiments à usages divers, en intérieur comme en extérieur, mais son système d'étanchéité est particulièrement fragile, il ne doit par conséquent être utilisé que pour des espaces pour lesquels d'éventuelles infiltrations d'eau ne sont pas reconnues comme préjudiciables.

La mise en œuvre du verre peut se faire sur toutes sortes de supports :

  • Sur structure béton ;
  • sur raidisseurs en verre ;
  • sur charpente métallique ;
  • sur ossature en câbles.

On utilise le plus souvent deux types d'agrafes :

  1. Une agrafe équipée d'une rotule.
  2. Une agrafe en encastrement avec le verre.

Les attaches sont des pièces en acier inoxydable moulées ou usinées ou en tôle d'acier plié qui font la liaison entre le verre et l'ossature.

Exemple de Verre Extérieur Attaché : La Médiathèque de Sendaï, Toyo Ito

Conclusion

Les façades légères, comme enveloppes non porteuses, ayant obligatoirement une épaisseur inférieure à celle des murs de maçonnerie, ont l'avantage incontestable de diminuer l'emprise des murs sur les planchers et par conséquent d'augmenter la surface au sol. D'autre part, la faible charge de ces façades sert à construire bien plus haut qu'avec des murs de masse, la charge totale portée étant divisée par deux.

Les façades étant composées d'éléments rapportés et assemblés, la constitution d'une façade légère s'adapte aux besoins fonctionnels et esthétiques. Il est envisageable d'accumuler les épaisseurs (à la manière d'une façade acoustique), de laisser une lame d'air, de fluctuer les revêtements. La façade légère apparaît comme un champ particulièrement ouvert de la construction, propice à l'innovation. Ce qui fait aussi l'avantage de cette technique est la préfabrication. Elle sert à diminuer les délais de construction avec un principe d'assemblage d'éléments finis.

Ces façades peuvent être utilisées pour tout types de bâtiments : logement, bureaux… Il n'y a pas eu toujours d'études approfondies sur les performances des façades légères, mais elles possèdent des qualités assez identiques aux murs de masse. Leurs qualités d'isolation dépendent en particulier des performances du verre, des matériaux de remplissage utilisés. La conductivité acoustique, contrairement aux idées reçues se transmet moins par l'ossature secondaire que par les planchers.

Si les façades rideaux et les façades panneaux jouissent d'une grande souplesse d'utilisation, par contre les bardages simple peau ne sont pas suffisament satisfaisants du point de vue acoustique et thermique et restent davantage utilisés dans le tertiaire. S'ils sont utilisés dans le logement, ils sont toujours doublés.

La technologie des façades légères exprime une modification principale du concept architectural courant de la façade. Au fil des révolutions techniques, la façade s'est progressivement affranchie de toute fonction porteuse et elle est devenue ainsi un sujet indépendant dans la construction. Cette autonomie fait d'elle un domaine d'ingenieurie et d'architecture spécifique toujours à explorer, à l'heure où le contrôle des dépenses d'énergie est en passe de devenir un critère essentiel dans la conception des bâtiments. L'enjeu de cette nouvelle étape est que s'établisse un rapport obligé entre l'aspect de cette enveloppe et les obligations fonctionnelles et énergétiques. Le principe de correction entre forme et usage des Modernes doit être poursuivi en concevant des enveloppes qui répondent de façon pertinente aux exigences récentes en matière d'économie d'énergie ; puisque que la façade, ayant trouvé son autonomie, s'affirme alors comme unique responsable de ce qu'il advient entre espace intérieur et extérieur. Cette exigence est plus que jamais indispensable à une époque où il est envisageable de créer aisément des «hangars décorés», pour reprendre Robert Venturi, dont l'analyse est d'une étrange actualité. L'architecture ne peut pas être réduite à des images ou à des textures, au risque que l'architecte finisse par n'être plus qu'un artiste de l'emballage.


Sources Bibliographiques

Revue DETAIL, L'enveloppe, 2003

Revue DETAIL, Japon, 2004

Revue DETAIL, Façades, 2001

Guide BONHOMME, chapitre «les façades légères»

Guide VERITAS, chapitre «façades légères»

Panorama Des Techniques du Bâtiment 1947-1997, 1997

Les Murs Rideaux, R. Schall, Editions Dunod, 1966

Renzo Piano Works, L'IRCAM

Notes

  1. ab Quantité de vapeur d'eau traversant une unité de surface d'une paroi sous une unité de pression

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