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A.H. Elmahdy and A. Patenaude

Introduction

Comme on l'a vu dans les exposés précédents, les fenêtres, composantes relativement complexes de l'enveloppe du bâtiment, doivent être évaluées comme un système indépendant, comme un élément de l'enveloppe et comme un élément intégré à l'environnement intérieur. Le présent exposé traite des normes des fenêtres considérées dans le contexte d'un système indépendant. L'étude de l'intégration des fenêtres à l'enveloppe du bâtiment fait l'objet de l'exposé intitulé Intégration de la fenêtre à l'enveloppe du bâtiment. L'intégration des fenêtres au milieu intérieur fait l'objet de l'exposé Facteurs de performance des fenêtres.

Un système peut être défini comme un produit conçu pour accomplir une multitude de fonctions psychologiques et physiologiques. La raison d'être des fenêtres dans l'enveloppe du bâtiment est surtout d'offrir une vue sur l'extérieur. Les avantages d'ordre psychologique résultant de la présence de fenêtres dans un mur par rapport au même mur borgne sont nombreux. Comme le système de fenêtres fait partie de l'enveloppe du bâtiment, il doit remplir les mêmes fonctions physiques qu'un mur, en plus de satisfaire à d'autres exigences particulières.

L'évaluation de la performance d'une fenêtre particulière tenant compte de tous les critères physiques requiert de nombreuses heures de travail. L'avantage de disposer d'un certain nombre de critères communs pour évaluer un produit ou un système comme une fenêtre est évident et n'a pas besoin d'être davantage expliqué. La série de critères communs doit être constituée des critères essentiels à la performance du système, et toute méthode d'évaluation de la performance en laboratoire doit permettre de classer le produit de façon concordante avec sa performance une fois posé. Les progrès visant à satisfaire ces besoins ont conduit à l'élaboration de la nouvelle norme CAN3-A440-M84,1 qui constitue l'objet du présent exposé.

Normes sur les fenêtres en vigueur au Canada

Actuellement, il existe plusieurs normes sur les fenêtres (voir le Tableau 1). Avant la publication de la norme CAN3-A440-M84, les normes canadiennes sur les fenêtres étaient élaborées en fonction du matériau constitutif des dormants (bois, PCV, aluminium) et du mode de fonctionnement. Toutes les normes prescrivaient des caractéristiques et contenaient des exigences de performance qui variaient beaucoup d'une norme à l'autre. De plus, pour certains matériaux constitutifs des dormants (fenêtres non ouvrables en acier et contre fenêtres en bois et vinyle), les divers types de fenêtres n'étaient pas pris en considération et les normes ne s'appliquaient pas aux fenêtres constituées de plusieurs matériaux. Comme il était alors impossible de comparer les produits d'une norme à l'autre, la Société canadienne d'hypothèques et de logement (SCHL) et l'industrie de la construction ont exprimé le besoin d'élaborer une nouvelle norme s'appliquant à toutes les fenêtres.

Tableau 1 Normes sur les fenêtres en vigueur au Canada
Norme Type de fenêtre Matériau du châssis Qualité
63-GP-1M2 à guillotine et coulissante
aluminum
robuste
63-GP-2M3
"
"
moyenne
63-GP-3M4
"
"
standard
63-GP-5M5
"
acier
"
63-GP-6M6
"
"
moyenne
63-GP-7M7
"
aluminum
robuste
63-GP-8M8 en saillie (à battant, en auvent, à soufflet)
"
moyenne
63 GP-9M9 à guillotine (demi-châssis)
"
standard
63-GP-11M10 contre-fenêtre (horiz. et vert.)
"
"
63-GP-12M11 fixe
"
--
63-GP-13M12 contre-fenêtre (horiz. et vert.)
"
standard
A274-M198013 à guillotine et coulissante à battant en auvent à soufflet
PVC
" moyenne robuste
Ol32.1 -M197714 à guillotine et coulissante à battant en auvent à soufflet sans châssis
bois
standard
CAN3-A440-M84 tous
tous
tous

La ligne directrice pour l'élaboration de la norme CAN3-A440-M84 était qu'une fenêtre n'était rien d'autre qu'une fenêtre et devait donc remplir les mêmes fonctions, que les dormants soient en bois, en aluminium, en PCV ou en une combinaison de ces matériaux. Théoriquement, une seule norme de performance aurait pu être préparée; mais cela n'aurait été ni pratique ni économique à cause des nombreux essais nécessaires pour traiter de tous les critères du produit. C'est la raison pour laquelle la norme contient certains éléments prescriptifs. Ces derniers sont des valeurs usuelles, par exemple, l'épaisseur du bois, du métal ou du PCV.

La norme A440 a été élaborée à partir d'un consensus, comme c'est le cas pour les autres normes de produits canadiens. Un comité technique a été mis sur pied qui représente de façon équitable les producteurs, les utilisateurs et les groupes intéressés. Après plusieurs ébauches et un travail acharné de tous les intervenants, une norme représentant le consensus de tous les groupes impliqués a été approuvée.

Norme CAN3-A44-M84

Échantillon

Un seul échantillon est utilisé pour toute la série d'essais. L'échantillon est un modèle neuf de fenêtre complète, préfabriquée, avec toutes les ferrures et les moustiquaires (le cas échéant), typique de la production normale.

Les dimensions de l'échantillon sont celles indiquées au Tableau 2, sauf lorsque le fabricant souhaite démontrer la conformité de fenêtres de dimensions plus petites ou plus grandes. Les dimensions hors tout du dormant principal indiquées au Tableau 2 ont été choisies selon le principe voulant que 90 pour 100 environ des fenêtres fabriquées au Canada soient plus petites que les valeurs indiquées.

Pour les fenêtres dont les dimensions vont jusqu'à 25 pour 100 de plus (pour chaque dimension) que celles indiquées au Tableau 2, des calculs peuvent être effectués pour prouver la conformité à l'essai de résistance aux surcharges de vent. Pour les autres essais, les résultats obtenus avec l'échantillon de dimensions standard peuvent être extrapolés pour les plus grandes dimensions afin de conclure à la conformité. Les fenêtres plus grandes de 25 pour 100 (dans chaque dimension) que celles du Tableau 2 doivent être soumises à des essais.

Tableau 2 Dimensions des échantillons
Type de fenêtre
Dimensions extérieures du donnant (+ 100 mm)
largeur (mm)
hauteur (mm)
À guillotine
1000
1600
Coulissante
1600
1000
À battant
700
1600
En saillie
1000
1000
Fixe
2000
2000

Séquence des essais

L'essai d'étanchéité à l'air, l'essai d'étanchéité à l'eau et l'essai de résistance aux surcharges dues au vent doivent être effectués dans cet ordre. Tous les autres essais peuvent être effectués, s'ils s'appliquent, soit avant, soit après ces trois essais selon l'appréciation du laboratoire d'essais.

Généralement, les essais sont effectués dans l'ordre suivant:

Essais communs

  • facilité de manoeuvre,
  • étanchéité à l'air,
  • étanchéité à l'eau,
  • résistance aux surcharges dues au vent.

Essais particuliers

  • résistance à la condensation,
  • résistance à l'effraction,
  • chute libre,
  • blocage,
  • résistance et rigidité du châssis,
  • résistance des moustiquaires,
  • arrachement du châssis.

Les sections qui suivent décrivent le but de chaque essai, l'appareillage et la méthode d'essai, ainsi que les exigences de performance avec des commentaires sur l'essai et sur les exigences. Dans certains cas, des comparaisons avec les normes étrangères équivalent essont faites.

Facilité de manoeuvre (fenêtres ouvrables seulement)

But

Cet essai permet de mesurer la force nécessaire pour initier et maintenir le mouvement d'un châssis mobile de la position complètement fermée à la position complètement ouverte.

Appareillage et méthode d'essai

On mesure, à l'aide d'un dynamomètre ou d'un appareil de mesure des couples, les forces (ou les couples) nécessaires pour initier et maintenir le mouvement du châssis.

Exigences de performance

La force mesurée ne doit pas être supérieure à la valeur correspondante du Tableau 3.

Tableau 3 Forces nécessaires pour la manoeuvre
Type de fenêtre Point d'application de la force Direction de la force Force maximale pour initier le mouvement (N) Force maximale pour maintenir le mouvement (N)
À guillotine centre de la poignée ou de la traverse de rencontre verticale, parallèle au plan de la vitre
200
100
Coulissante centre de la poignée ou de la traverse de rencontre horizontale, parallèle au plan de la vitre
90
45
À battants et en saille (avec manivelle) extrémité; de la manivelle perpendiculaire à; la poignée de la manivelle
60
30
Pivotante à battant et en saille (avec levier de manoeuvre) extrémité du levier perpendiculaire au levier dans le plan de son déplacement
200
100
Autres types à battant et en saillie centre du Châssis à l'opposé des charnières ou des poignées perpendiculaire au plan de la vitre
200
100

Commentaires

Les forces de manoeuvre maximales sont basées sur des données ergonomiques qui acceptaient le fait que 90 pour 100 de la population puisse exercer la force nécessaire pour ouvrir et fermer les fenêtres. Dans certains cas spéciaux, des forces de manoeuvre différentes de celles indiquées dans la norme peuvent être spécifiées.

Étanchéité à l'air

But

Cet essai sert à mesurer le taux d'infiltration d'air d'une fenêtre subissant une pression différentielle statique positive de 75 Pa. Cette pression différentielle correspond à l'effet d'un vent de 40 km/h agissant perpendiculairement aux surfaces extérieures de la fenêtre.

Appareillage et méthode d'essai

Comme on peut le voir à la Figure 1, l'appareillage d'essai comprend:

  • une chambre d'essai avec une ouverture pour mettre en place l'échantillon,
  • un dispositif de mesure du taux d'infiltration d'air,
  • un dispositif de mesure de la pression différentielle.

L'essai doit être effectué conformément à la norme E 283-8415 de l'ASTM avec une différence de pression de 75 Pa; le taux d'infiltration d'air est rapporté en m3/h/m de longueur de joint.

Figure 1. Essai d'infiltration d'air

Exigences de performance

Les fenêtres sont classées en fonction du taux d'infiltration d'air (m3/h) par unité de longueur de joint (m) (Tableau 4).

Commentaires

Le Tableau 4 présente trois catégories de fenêtres pour l'étanchéité à l'air. Le concepteur peut ainsi choisir des fenêtres plus performantes que la catégorie minimale A1. Une meilleure catégorie est nécessaire dans les localités canadiennes où le vent dépasse souvent les 40 km/h et pour les fenêtres des bâtiments de grande hauteur.

Tableau 4 Catégories, étanchéité à l'air
Catégorie de fenêtre
Fuite d'air maximale par unité de longueur de joint sous 75 Pa m3/h/m
A1
2.79
A2
1.65
A3
0.55
Fixe
0.25
Contre-fenêtre
5.0(min) 8.35(max)

Lorsque les fenêtres sont exposées à des vents très forts, il peut être souhaitable que le concepteur évalue les caractéristiques d'étanchéité à l'air des fenêtres pour une gamme de pressions du vent. Par conséquent, la norme exigera peut-être la détermination des taux d'infiltration d'air des fenêtres pour des pressions différentielles allant de O à 300 Pa.

Le comité considère aussi d'inclure des exigences d'étanchéité à l'air pour l'exfiltration. Cette exigence peut être importante pour les fenêtres des bâtiments de grande hauteur où il se produit une exfiltration par les fenêtres situées au-dessus du plan de pression différentielle nulle. Dans ces cas de pression différentielle inversée, les fenêtres présentent des caractéristiques d'étanchéité à l'air assez différentes.

Étanchéité à l'eau

But

Le principe de cet essai consiste à arroser au jet la surface extérieure de la fenêtre en appliquant une pression différentielle cyclique à la fenêtre qui simule la pression variable du vent sur le bâtiment. Toute eau qui s'infiltre dans la chambre d'essai ou à travers le mur d'essai ou qui reste confinée à l'intérieur de l'ensemble de construction constitue une preuve de défaillance de la fenêtre.

Appareillage et méthode d'essai

L'appareillage d'essai de base comprend:

  • une chambre d'essai avec une ouverture pour installer la fenêtre,
  • un dispositif permettant de maintenir une différence de pression de part et d'autre de la fenêtre,
  • un dispositif permettant de faire varier rapidement la pression différentielle d'air entre des limites bien définies,
  • un dispositif permettant d'asperger l'échantillon d'eau, de façon uniforme et avec un débit donné,
  • un dispositif permettant d'évacuer l'eau de la chambre d'essai, un dispositif de mesure de la différence de pression de part et d'autre de la fenêtre.

Les essais doivent être effectués conformément à la norme E 547-8616 de l'ASTM (c'est-à-dire avec une pression différentiel le donnée pour la fenêtre et un débit d'eau de 3,4 L/min/m2). Pour chacune des pressions d'essai successives, quatre cycles doivent être exécutés, chaque cycle consistant en cinq minutes avec la pression et une minute sans la pression. L'aspersion d'eau doit être continue.

Exigences de performance

Les fenêtres sont classées selon la pression différentielle maximale qu'elles peuvent supporter sans fuite d'eau. Le Tableau 5 donne les catégories de fenêtres selon l'essai d'étanchéité à l'eau.

Tableau 5 Catégories, étanchéité à l'eau
Catégorie de fenêtre
Pression différentielle statique Pa
B1
137
B2
200
B3
250

Une fenêtre répond aux exigences de l'essai d'étanchéité à l'eau si:

  • l'eau ne mouille pas les surfaces intérieures du local habité,
  • l'eau ne s'infiltre pas, par la fenêtre, dans le mur sous l'appui de fenêtre,
  • l'eau ne reste pas emprisonnée dans la fenêtre lorsqu'on annule la pression d'air à la fin de l'essai.

Commentaires

On trouve sur le marché canadien des produits importés qui ont été évalués d'après les normes d'autres pays. Afin d'effectuer un choix judicieux de modèle de fenêtre, il est avantageux de comparer la méthode d'essai du pays exportateur avec la méthode d'essai canadienne.

Les méthodes d'essais d'étanchéité à l'eau des pays européens se font avec une gamme de pressions différentielles (de 0 à 500 Pa) qui dépasse largement la norme canadienne (jusqu'à 250 Pa, voir la Figure 2). De plus, l'essai est effectué sans relâcher la pression entre deux niveaux de performance, et le débit d'eau(1 L/min/m2) est beaucoup plus bas que celui utilisé au Canada et aux États-Unis. La Figure 2 montre que les fenêtres de catégorie commerciale renforcée aux États Unis doivent être étanches à l'eau sous des pressions statiques différentielles plus élevées que celles exigées dans les normes canadiennes.

Figure 2. Comparaison des normes.

Il se peut que les futures révisions de la norme canadienne comprennent une classification des fenêtres basée sur la pression de l'eau de pluie due au vent dans différentes localités et climats du Canada. Pour obtenir plus de renseignements, voir l'Annexe A.

Résistance aux surcharges dues au vent

But

Le but est de déterminer la rigidité des éléments du châssis et des meneaux, et de vérifier la résistance d'une fenêtre sujette à des pressions statiques différentielles extrêmes. Cet essai ne cherche pas à éprouver la résistance du verre à moins que certaines caractéristiques inhabituelles de la fenêtre entraînent le bris du verre.

Appareillage et méthode d'essai

L'appareillage d'essai de base comprend:

  • une chambre d'essai avec une ouverture pour installer l'échantillon,
  • un dispositif permettant de maintenir une différence de pression d'air de part et d'autre de la fenêtre (infiltration et exfiltration),
  • un dispositif de mesure de la différence de pression de part et d'autre de la fenêtre,
  • des jauges pour mesurer les flèches des éléments du châssis ou des meneaux (voir la Figure 3).

Figure 3. Emplacement des jauges.

Exigences de performance

Les fenêtres sont classées en fonction de la pression statique différentielle maximale qu'elles peuvent supporter (pendant 1 min ±5 secondes) sans produire une flèche supérieure à 1/175 de la longueur de l'élément (20 mm max.) pour les meneaux et de 1/50 de leur longueur (25 mm max.) pour les éléments du châssis. De plus, à la fin de l'essai, il ne doit pas y avoir de rupture, de défaillance ni de déformation permanente d'aucune partie de la fenêtre. La classification des fenêtres en catégories est établie selon les pressions différentielles comme indiqué au Tableau 6. L'essai est effectué conformément à la norme E 330-8417 de l'ASTM.

Tableau 6 Catégories, résistance aux surcharges dues au vent
Catégorie de fenêtre
Pression différentielle statique de part et d'autre de la fenêtre kPa
C1
± 1.5
C2
±2.0
C3
±2.5

Commentaires

Une norme européenne (Norme française P20-302)18 indique:

a) que sous une pression statique différentielle de 500 Pa, la flèche des éléments du châssis ne doit pas dépasser 1/200 de la portée (pour les fenêtres des habitations),
b) que sous la pression statique différentielle d'essai(catégorie V1, 500 Pa et catégorie V2, 1000 Pa), les éléments de châssis retenant un vitrage isolant ne doivent pas fléchir de plus de 1/150 de leur portée(pour les fenêtres des bâtiments commerciaux).

Une fenêtre canadienne qui est classée C2 d'après ses caractéristiques répondra automatiquement au critère (a) précédent. Toutefois, quand des vitrages isolants sont utilisés, la même fenêtre canadienne peut ne pas satisfaire à l'exigence de la catégorie V2 de la norme européenne.

Les normes américaines (AAMA 101-8519 et AAMA 1O1V-86,20 utilisant des pressions différentielles de 1077, 1437 et 2873 Pa) ne comportent pas d'exigences particulières concernant la flèche admissible pour une pression d'essai donnée. Les normes américaines exigent seulement qu'il n'y ait pas de déformation permanente de tout élément du dormant, du châssis ou du ventilateur de plus de 0,4 pour 100 de sa portée.

En utilisant le Supplément du Code national du bâtiment du Canada 1985 pour déterminer la pression nominale pour une fenêtre, la pression d'essai requise pour la rupture peut dépasser la catégorie C3 existante (pression d'essai = 1,5 x pression de calcul, où 1,5 est un coefficient de sécurité).

Pour éliminer de tels écarts, les sections révisées de la norme A440 traitant de la résistance structurale comprendront l'évaluation de deux critères particuliers : la résistance aux surcharges dues au vent (flèche) et la résistance aux surcharges dues au vent (rupture).

Le guide de l'utilisateur qui sera annexé à la norme CAN3-A440-M84 pourrait donner une méthode permettant à l'utilisateur de déterminer la catégorie de fenêtre requise pour une localité donnée. Cette méthode tient compte des facteurs suivants: dimensions du bâtiment, localité, hauteur de la fenêtre posée, coefficient de pression et coefficient de rafale du vent. Des pressions d'essai calculées par ordinateur pour diverses hauteurs au-dessus du niveau du sol correspondant aux pressions de référence (probabilité de 1/10 par an) allant de 0,2 kPa à 1 kPa, par écarts de 0,05 kPa, seront également fournies.

La norme actuelle ne contient pas d'exigences pour limiter les flèches verticales des traverses. Des conditions de défaillance plus sévères pour les traverses (déformation et flèche) pourraient être ajoutées.

Résistance à la condensation

But

Cet essai s'applique uniquement aux fenêtres comprenant un châssis ou des éléments de dormant métalliques, ou les deux, de sorte qu'une coupure thermique est nécessaire pour éviter la conduction thermique à travers le métal. Il s'agit notamment de fenêtres comportant des éléments de châssis ou de dormant en métal, ou les deux, revêtus d'un autre matériau, et non de fenêtres comportant un demi-châssis extérieur et un demi-châssis intérieur reliés par un dormant en bois.

L'efficacité de la coupure thermique est mesurée par la température différentielle maximale entre la vitre intérieure et les éléments du dormant ou du châssis. Plus la température différentielle mesurée est petite, plus la coupure thermique est efficace.

Appareillage et méthode d'essai

Comme le montre l'illustration de la Figure 4, l'appareillage d'essai comprend:

  • une chambre d'essai avec une ouverture pour installer l'échantillon,
  • un moyen permettant de projeter de l'air froid à la surface extérieure de l'échantillon,
  • un moyen permettant de contrôler les températures de l'air extérieur et intérieur,
  • un moyen permettant de mesurer la pression différentielle de part et d'autre de l'échantillon,
  • des thermocouples pour mesurer la température de l'air et des surfaces.

Figure 4. Appareillage de contrôle de la résistance à la condensation.

Exigences de performance

Les fenêtres sont classées en fonction de la différence de la température maximale calculée (deltaT) entre la température moyenne minimale de la vitre intérieure (TA) et la température minimale de surface du métal intérieur (TB), sur la base d'une différence de température de l'air de 50 °C entre les côtés chaud et froid à l'équilibre (voir la Figure 5 pour l'emplacement des thermocouples).

Figure 5. Emplacement des thermocouples pour le calcul de la température moyenne du verre, vue intérieure.

(deltaT)Cal = 50 x T1/T2

(deltaT)cal = différence de température maximale calculée (°C)
Tl = TA - TB dans les conditions d'essai (°C)
T2 = différence de température d'air mesurée entre les côtés chaud et froid (°C)

Le Tableau 7 donne le classement des fenêtres en catégories selon le type de vitrage et le (deltaT)cal.

Tableau 7 Catégories, résistance à la condensation
Catégorie de fenêtre
Différence de température maximale calculée (°C)

Vitrages isolants
Autres fenêtres
D1
9
7
D2
4
4

Commentaires

Cet essai permet de comparer des dormants et châssis différents à un vitrage «normalisé». Les exigences de cet essai visent à réduire le plus possible la différence de température entre le vitrage et les éléments du dormant et du châssis. Cela signifie que si la performance thermique du vitrage est améliorée, la performance relative du dormant ou du châssis diminue, ce qui conduit à un classement inférieur. Par contre, si on diminue la performance thermique du vitrage sans modifier celle du dormant et du châssis, la nouvelle fenêtre pourrait obtenir un classement supérieur. Ces anomalies nécessitent une révision de l'essai actuel de résistance à la condensation.

Une modification majeure de cet essai est prévue, ainsi que de la classification des fenêtres selon leur résistance à la condensation. Pour en savoir davantage sur les changements proposés, voir l'Annexe B.

Résistance à l'effraction (facultatif), ASTM F 588-85

But

Les vols par effraction sont les crimes les plus fréquents en Amérique du Nord. Leur nombre augmente sans cesse et ils portent atteinte à un nombre croissant de propriétaires de maisons. Les éléments de l'enveloppe du bâtiment les plus vulnérables à l'entrée par effraction sont les fenêtres directement accessibles aux voleurs, les portes avant et arrière, les portes de garage et les portes-patio.

Les méthodes d'essai décrites dans la norme F 588-8522 de 1'ASTM visent à mesurer la résistance des fenêtres aux tentatives d'effraction (autres que le bris du vitrage) par des voleurs occasionnels non expérimentés. Pour se protéger des voleurs plus expérimentés, il faut des protections plus sophistiquées, comme des alarmes ou des systèmes de détection et de communication ou encore des vitrages de sécurité spéciaux.

Appareillage et méthode d'essai

L'appareillage d'essai consiste en une ossature d'acier supportant un mur à ossature de bois dans lequel une ouverture est prévue pour l'installation de la fenêtre à l'essai. Le montage permet d'appliquer plusieurs forces simultanément sur une surface de travail de 2,75 m (largeur) sur 3 m (hauteur). Les charges sont appliquées aux endroits appropriés selon les directions et les forces spécifiées dans la norme.

La fenêtre à l'essai est installée dans l'ossature de bois du mur conformément aux instructions du fabricant.

L'essai comprend les étapes suivantes:

  • un essai de manipulation,
  • un essai de manipulation au moyen d'outils,
  • l'application de charges statiques en plusieurs endroits de l'ensemble,
  • une répétition des essais de manipulation à la main et au moyen d'outils.

Exigences de performance

La norme F 588-85 de l'ASTM propose quatre catégories de sécurité (10, 20, 30 et 40). La catégorie 10 est la plus basse et la catégorie 40, la plus haute. Seule a catégorie 10 est exigée dans la norme actuelle. Le Tableau 8 donne les valeurs des forces et des durées d'application pour chaque catégorie. Pour être classée dans une catégorie, la fenêtre à l'essai doit satisfaire à toute les étapes de l'essai.

Tableau 8 Exigences de performance, essai d'effraction
Identification de la charge et de la durée
Symbole
Unité
Catégorie 10 Catégorie 20 Catégorie 30 Catégorie 40
T1
min
5 5 10 10
T2
min
5 5 10 10
L1
N
668 890 1112 1335
L2
N
334 445 556 668
L3
N
111 156 222 289

Commentaires

La norme CAN3-A440-M84 mentionne seulement la première catégorie proposée par la norme F 588-85 de l'ASTM. Les révisions de la norme canadienne existante proposent une augmentation du nombre de catégories et recommandent que l'essai de résistance à l'effraction devienne obligatoire. Les changements proposés au Code national du bâtiment du Canada rendraient obligatoires les exigences relatives à la résistance à l'effraction.

Chute libre (fenêtres à guillotine avec arrêts intermédiaires)

But

Le but de cet essai consiste à vérifier qu'un châssis qu'on laisse tomber s'arrête au prochain enclenchement sans endommager la fenêtre ou blesser l'utilisateur.

Appareillage et méthode d'essai

L'essai consiste à relever tous les châssis jusqu'à leur position d'arrêt la plus haute, puis à relâcher les poignées d'arrêt une à une pour laisser les châssis descendre un à un en chute libre.

Exigences de performance

Après la chute libre, le châssis doit s'arrêter à la prochaine position d'arrêt, ne doit pas se briser ni défaillir, et aucun élément de la fenêtre ne doit se déformer d'une façon permanente qui entraînerait un mauvais fonctionnement ou empêcherait la manoeuvre de la fenêtre. Cet essai est répété cinq fois pour chaque châssis manoeuvrable.

Blocage (fenêtres coulissantes seulement)

But

Cet essai permet d'évaluer la tenue d'un élément de châssis manoeuvrable (traverse de manoeuvre ou traverse de rencontre) lorsqu'une force excessive est appliquée au dispositif de manoeuvre (poignée). Par exemple, si l'humidité givre sur les bordures du châssis, une force plus importante est nécessaire pour l'ouvrir. Dans ce cas, il ne faut pas que le châssis se sépare du vitrage.

Appareillage et méthode d'essai

La Figure 6 illustre un montage d'essai pour les deux types de fenêtres coulissantes. L'essai est effectué sur la traverse de manoeuvre et sur la traverse de rencontre si cette dernière peut servir de poignée. Le déplacement relatif de l'élément du châssis par rapport à la vitre est mesuré à mi-portée (voir la Figure 7).

Figure 6. Essai de blocage.

Figure 7. Essai de blocage.

Exigences de performance

Sous la force prescrite (400 N pour une fenêtre à Exigences de performance guillotine et 180 N pour une fenêtre coulissante), chaque châssis doit satisfaire aux exigences suivantes:

  • le déplacement relatif initial de l'élément de châssis par rapport à la vitre ne devrait pas dépasser 75 pour 100 de la valeur nominale d'enfoncement du vitrage, mesuré à mi-portée de l'élément. Le déplacement relatif résiduel, cinq minutes après que la force d'essai a été retirée, ne devrait pas dépasser 50 pour 100 de la valeur nominale d'enfoncement,
  • après l'essai, les poignées de manoeuvre devraient rester fermement fixées à l'élément du châssis et ne devraient présenter aucun signe de défaillance ou de déformation permanente,
  • le vitrage ne devrait pas se briser.

Résistance et rigidité du châssis (fenêtres à battants seulement)

But

Cet essai permet d'évaluer la tenue d'une fenêtre à battant lorsqu'une force verticale additionnelle orientée vers le bas est appliquée sur la rive libre du châssis ouvert. Bien qu'il s'agisse d'une force inhabituelle au cours de l'utilisation d'une fenêtre, le châssis doit y résister au cas où quelqu'un saisirait le châssis en position d'ouverture et tirerait dessus.

Appareillage et méthode d'essai

L'essai consiste à exercer vers le bas une force verticale de 265 N, à une distance de 50 mm du côté intérieur de la rive libre du châssis ouvert à 90° ou à la limite de sa course, suivant l'ouverture la moins grande. La Figure 8 représente une fenêtre typique en situation d'essai.

Figure 8. Essai de déformation diagonale, fenêtre à battant

Exigences de performance

La fenêtre doit satisfaire aux exigences suivantes:

  • la flèche verticale de l'angle extérieur le plus bas du châssis ne doit pas dépasser 5 mm lorsque la charge est appliquée,
  • après l'essai, ni le dormant ni le châssis ne devraient présenter de signe de défaillance des matériaux ou une déformation permanente qui nuirait au bon fonctionnement de la fenêtre.

Résistance et rigidité du châssis (fenêtres en saillie seulement)

But

Cet essai permet d'évaluer la tenue d'une fenêtre en saillie lorsque le châssis est ouvert et qu'une force est appliquée perpendiculairement à son plan en direction de sa fermeture tandis qu'un coin du châssis est bloqué en position ouverte. Ce cas peut se présenter lorsque le dispositif de fermeture qui maintient l'ouvrant est coincé alors que quelqu'un tente de fermer le châssis.

Appareillage et méthode d'essai

La Figure 9 représente une fenêtre à l'essai. L'essai consiste à ouvrir le châssis selon un angle de 45° ou selon sa course maximale (suivant l'ouverture la moins grande) et à bloquer la rive libre du châssis opposée aux charnières afin d'empêcher tout mouvement dans le sens de la fermeture. Une force de 60 N est alors appliquée dans le sens de la fermeture à mi-portée de l'élément du châssis opposé aux charnières et perpendiculairement au plan de la vitre. La flèche du coin libre est alors mesurée.

Figure 9. Essai de gauchissement, fenêtre en saillie.

Exigences de performance

La fenêtre doit satisfaire aux exigences suivantes:

  • la flèche du coin libre ne doit pas dépasser 18 mm lorsque la charge est exercée,
  • après l'essai, ni le dormant ni le châssis ne doivent présenter de signe de rupture des matériaux ou de déformation permanente qui nuirait à la manoeuvre de la fenêtre.

Résistance des moustiquaires (fenêtres avec châssis ouvrants seulement)

But

Cet essai permet d'évaluer les fixations d'une moustiquaire sur le dormant d'une fenêtre lorsqu'une force est exercée perpendiculairement à son plan vers l'extérieur. Ce cas peut se produire lorsqu'une personne pousse accidentellement sur une moustiquaire ou lance un objet contre elle. Les moustiquaires ne sont pas destinées à former des écrans ou à servir de sécurité pour retenir des objets lourds.

Appareillage et méthode d'essai

Cet essai consiste à placer la fenêtre avec sa moustiquaire en position horizontale, puis à appliquer une force de 60 N (pour une moustiquaire standard) ou de 330 N (pour une moustiquaire robuste) au centre de la moustiquaire (la charge est répartie uniformément sur une aire circulaire de 300 mm de diamètre) en direction de l'extérieur de la fenêtre. Tous les obstacles qui pourraient modifier l'affaissement de la moustiquaire sont retirés. La charge est appliquée pendant une minute.

Exigences de performance

Une moustiquaire est d'une catégorie donnée (standard ou robuste) si, à l'essai, elle satisfait aux exigences suivantes:

  • elle reste solidement fixée à la fenêtre et sa fixation ne présente aucun signe de défaillance ni de déformation permanente,
  • son grillage ne se déchire pas et reste fermement fixé a son châssis,
  • les éléments du châssis de la moustiquaire et les assemblages d'encoignure ne présentent aucun signe de défaillance ni de déformation permanente.

Arrachement du châssis (fenêtres en vinyle seulement)

But

Cet essai permet d'évaluer la rigidité et l'adhérence des éléments de châssis en PCV à la vitre lorsqu'on exerce une force pour retirer ces éléments de la vitre adjacente.

Appareillage et méthode d'essai

La Figure 10 représente les éléments de l'appareillage d'essai. L'essai consiste à appliquer une charge donnée (voir le Tableau 9 et la Figure 11) au centre de chaque élément du châssis et à mesurer la flèche résultante.

Figure 10. Essai d'arrachement du châssis, fenêtre en vinyle.

Tableau 9 Charges pour l'essai d'arrachement du châssis
Charge (kg)
Type de fenêtre Élément du châssis
N° de référence (voir Figure 11)
vitrage à parclose
vitrage par encastrement
demi-encadrement
À guillotine traverse de levage
1
45
45
traverse supérieure
2
27
27
traverse de rencontre
3
27
traverse ou montant de battement
4
45
45
montant
5
27
27
Coulissante traverse inférieure
1
27
27
traverse supérieure
2
27
27
traverse de manoeuvre, montant de manoeuvre ou traverse de rive
3
27
45
45
traverse de rencontre ou montant de battement
5
45
45
À battant traverse inférieur
1
traverse supérieur
2
27
45
s/o
montant
5
En saillie traverse inférieur
1
traverse supérieur
2
27
45
NA
montant
5

Figure 11. Essai d'arrachement du châssis, emplacement de la charge.

Exigences de performance

Lorsqu'ils sont soumis aux charges du Tableau 9, les éléments ne doivent pas présenter une flèche dépassant 75 pour 100 de 1'enfoncement nominal de la vitre par rapport à l'élément. La charge est appliquée pendant une minute.

Fenêtres composées ou combinées

Une fenêtre composée est un ensemble de deux ou plusieurs types de fenêtres montées dans le même dormant. La Figure 12 représente une fenêtre composée typique.

Figure 12. Fenêtre composée

Une fenêtre combinée est un ensemble de deux ou plusieurs types de fenêtres qui sont reliées ensemble par leurs dormants respectifs. La Figure 13 représente une fenêtre combinée typique.

Figure 13. Fenêtre combinée

La norme A440 existante renvoie aux fenêtres composées et combinées ainsi:

Lorsque le fabricant souhaite démontrer la conformité à la présente norme de fenêtres composées constituées d'un dormant et de deux fenêtres ou plus, la conformité de chacun de ces éléments ayant été démontrée individuellement, il suffit de prouver que les meneaux séparant les fenêtres sont suffisamment résistants et rigides pour supporter ces fenêtres lorsqu'elles sont soumises à la pression du vent déterminée pour la catégorie de fenêtres en question. Pour ce faire, la fenêtre composée peut être soumise à l'essai de résistance aux surcharges dues au vent ou les meneaux peuvent être éprouvés comme une poutre.

Cet alinéa soulève de nombreuses questions que l'édition de la norme de 1989 tentera de résoudre. Ces questions sont les suivantes:

  • Comment peut-on s'assurer que les éléments raccordés sont continus sur leur longueur et aux joints (étanchéité à l'air et étanchéité à l'eau)?
  • Le fonctionnement de la fenêtre-auvent est-il perturbé si le poids de la fenêtre du haut produit une flèche supérieure à l'espace libre entre la traverse horizontale et le châssis de la fenêtre-auvent?
  • Quelle devrait être la flèche verticale maximale admissible pour la traverse intermédiaire?
  • Si la traverse est éprouvée comme une poutre, où les charges devraient-elles être appliquées? Quelle est la méthode de calcul à employer?

Pose des fenêtres à pied d'oeuvre

La pose des fenêtres est traitée de façon générale dans l'annexe non obligatoire A de la norme. On trouvera davantage de détails sur la pose des fenêtres dans l'exposé intitulé Intégration de la fenêtre à l'enveloppe du bâtiment.

Modifications futures de la norme CAN3-A44-M84

Les modifications et additions de la norme existante peuvent être divisées en deux groupes selon qu'il s'agisse de révisions à court terme ou à long terme.

Pour les révisions à court terme, les modifications suivantes pourraient être effectuées:

  • l'essai de la résistance à la condensation pourrait être amélioré, et les fenêtres en bois et en PCV pourraient en faire partie et satisfaire aux mêmes exigences que les autres,
  • les méthodes d'essai des fenêtres composées et combinées pourraient être intégrées à la norme,
  • le critère de durabilité pourrait être obligatoire pour des éléments tels que les chariots, les coupe-froid, les contre-poids de châssis, les ferrures (les leviers et les manivelles de manoeuvre, les verrous, les dispositifs de blocage en position d'ouverture, etc.),
  • les essais d'exfiltration d'air pourraient devenir obligatoires,
  • des nouvelles catégories de facilité de manoeuvre pourraient être introduites,
  • des catégories plus élevées d'étanchéité à l'eau et de résistance aux surcharges dues au vent pourraient être ajoutées,
  • un guide de l'utilisateur pourrait être inclus. Ce guide fournirait les données et les méthodes permettant de déterminer la catégorie d'une fenêtre. Il traiterait des critères suivants: étanchéité à l'air, facilité de manoeuvre, étanchéité à l'eau, surcharges dues au vent et condensation.

Pour les révisions à long terme, les modifications suivantes pourraient être effectuées:

  • mesure de la résistance thermique globale d'une fenêtre (valeur RSI),
  • mesure de la transmission du son par une fenêtre,
  • mesure de l'étanchéité à l'air pour plusieurs différences de température,
  • essai d'exposition cyclique aux intempéries avant tout essai visant à démontrer la conformité à une exigence de performance.

Résumé

Cet exposé a évalué une fenêtre en tant que système indépendant. La revue de la norme CAN3-A44-M84 a montré que la fenêtre est soumise à une série d'essais concluants en laboratoire pour s'assurer de sa conformité aux exigences minimales comme indiqué dans la norme.

Beaucoup d'autres sujets seront examinés, analysés et présentés à l'Association canadienne de normalisation pour servir éventuellement aux futures éditions de la norme. Une norme bien élaborée, basée sur les meilleures connaissances techniques disponibles, aidera l'industrie canadienne de la fenêtre à être davantage compétitive sur les marchés intérieur et extérieur.

Références

  1. Association canadienne de normalisation, Fenêtres, CAN3 A440-M84, 42 p.

  2. Office des normes générales du Canada, Fenêtres en profils d'aluminium, à guillotine et coulissantes, qualité robuste, 63 GP-1M, 1977.

  3. Office des normes générales du Canada, Fenêtres en profilés d'aluminium, à guillotine et coulissantes de qualité moyenne, 63-GP-2M, 1976.

  4. Office des normes générales du Canada, Fenêtres en profilés d'aluminium, à guillotine et coulissantes, qualité standard, 63GP-3M, 1976.

  5. Office des normes générales du Canada, Fenêtres en acier, à guillotine et coulissantes, qualité standard, 63-GP-SM, 1976.

  6. Office des normes générales du Canada, Fenêtres en acier, à guillotine et coulissantes, qualité moyenne, 63 GP 6M, 1976.

  7. Office des normes générales du Canada, Croisées en profilés d'aluminium, qualité robuste, 63-GP-7M, 1977.

  8. Office des normes générales du Canada, Fenêtres en saillie, en métal, qualité moyenne, 63 GP-8M, 1977.

  9. Office des normes générales du Canada, Fenêtres en profilés d'aluminium, à demi-châssis, à guillotine, qualité moyenne, 63GP-9M, 1978.

  10. Office des normes générales du Canada, Blocs-fenêtres métalliques, 63-GP-11M, 1977.

  11. Office des normes générales du Canada, Fenêtres fixes en métal, 63 GP-12M, 1977.

  12. Office des normes générales du Canada, Blocs-fenêtres en aluminium, qualité standard, 63-GP-13M, 1978.

  13. Association canadienne de normalisation, Fenêtres en vinyle, A274 M1980.

  14. Association canadienne de normalisation, Fenêtres en bois, 0132.1-M1977.

  15. American Society for Testing and Materials, Test method for rate of air leakage through exterior windows, curtain walls, and doors, E 283-84, 1984.

  16. American Society for Testing and Materials, Test method for water penetration of exterior windows, curtains walls, and doors by cyclic static air pressure differential, E 547-86, 1986.

  17. American Society for Testing and Materials, Test method for structural performance of exterior windows, curtain walls, and doors by uniform static pressure difference, E 330-84, 1984.

  18. Association française de normalisation, Caractéristiques des fenêtres, Norme française homologuée P20 302, 1980.

  19. American Architectural Manufacturers Association, Voluntary specification for aluminum prime windows and sliding glass doors, AAMA 101-8501, 1985.

  20. American Architectural Manufacturers Association, Voluntary specification for poly(vinyl chloride) (called PVC) prime windows and sliding glass doors, AAMA 101V-86, 1986.

Annexe A

Changements proposés pour l'essai d'étanchéité à l'eau

Le comité ACNOR effectue, en coopération avec Environnement Canada, une étude des indices de pluie battante (IPB) pour le climat canadien. Une méthode d'analyse climatologique basée sur la répartition de la fréquence des pressions du vent au cours des pluies à une hauteur de 10 m au-dessus du sol a été élaborée. La répartition des pressions (avec une probabilité d'occurrence maximale acceptable) servira de pression différentielle pour l'essai d'étanchéité à l'eau. Pour tenir compte des hauteurs au-dessus de 10 m, un coefficient de hauteur est prévu dans l'analyse.

Une pluie de 1,8 mm/h a été retenue. À cause de l'amplification créée par le vent sur une surface verticale, cette quantité d'eau est suffisante pour mouiller la surface extérieure de la fenêtre. Une pression de vent prise pendant une minute en moyenne à toutes les heures a été retenue pour représenter la pression du vent. Aucune correction n'a été faite pour tenir compte de l'exposition du bâtiment, du terrain et des coefficients de pression afin de simplifier la méthode de calcul.

Le Tableau A-1 fournit les indices de pluie battante pour plusieurs localités au Canada. La différence de pression requise pour l'essai selon diverses pressions de référence en fonction de la hauteur de la fenêtre posée ferait l'objet d'un tableau dans la norme.

Le guide de l'utilisateur proposé pour la norme CAN3-A440-M84 contiendrait les indices de pluie battante de référence pour 640 localités canadiennes. De plus, une carte d'équipressions indiquerait les variations de 10 Pa en 10 Pa, pour aider l'utilisateur dans les localités ne figurant pas sur la liste.

Comme le montre le Tableau A-l, les valeurs existantes devraient être modifiées compte tenu de l'étanchéité à l'eau. Le Tableau A-2 donne les nouvelles valeurs proposées pour l'étanchéité à l'eau.

Table A-1 Indices de pluie battante
Localité
Pression de référence (Pa)
Port-aux -Basques
495
St. John's, Terre Neuve
477
Charlottetown
362
Halifax
316
St. John, Nouveau Brunswick
296
Winnipeg
237
Montréal
225
Saskatoon
207
Toronto
179
Edmonton
155
Vancouver
149
Kamloops
117
Yellowknife
114
Whitehorse
56

Table A-2 Nouvelles catégories proposées
Catégorie
Pression d'essai d'étanchéité à l'eau (Pa)
B1
150
B2
200
B3
300
B4
400
B5
500
B6
600
B7
700

Annexe B

Changements proposés pour l'essai de résistance à la condensation

L'essai de la résistance à la condensation proposé vise à comparer la résistance des fenêtres à la condensation sur les surfaces intérieures (côté chaud) dans des conditions d'essai normalisées.

Les résultats fourniront un indice de température (I) applicable à la vitre et aux éléments du dormant de la fenêtre. L'indice de température permettra de prédire la résistance à la condensation d'une fenêtre dans d'autres conditions d'essai (humidité relative intérieure (HR) et température extérieure à bulbe sec).

La méthode de l'essai de résistance à la condensation proposé indique comment la fenêtre à l'essai doit être posée dans une chambre d'essai simulant les conditions atmosphériques intérieure et extérieure. La méthode spécifie aussi les mesures de température nécessaires pour déterminer séparément l'indice de température du vitrage et du dormant.

Au cours de l'essai, une fois l'état d'équilibre atteint, les températures moyennes (cinq observations consécutives) sont enregistrées: côté intérieur (Th), côté extérieur (Tc), température minimale du dormant (Tf) et température minimale de la vitre (Tg). Tg est la moyenne de trois lectures de température sur la surface la plus froide de la vitre (Figure B-1).

Calcul de l'indice de température (I):

Figure B-1. Emplacement des thermocouples.

I = (T - Tc)/(Th - Tc) x 100 %

où T est le plus petit de Tg et Tf. Par conséquent:

Ig = (Tg - Tc)/(Th - Tc) x 100 %, et

If = (Tf - Tc)/(Th - Tc) x 100 %

La méthode suivante montre comment choisir un indice de température (I) pour une fenêtre donnée dans une localité donnée au Canada:

1. Choisir l'humidité relative de calcul intérieure à maintenir sans provoquer de condensation:
  • les critères de conception peuvent être ou non différents pour les éléments du châssis et la surface de la vitre,
  • la température de calcul intérieure à bulbe sec(Th) utilisée est de 20 °C;

2. Choisir la température de calcul d'hiver extérieure (Tc) pour l'emplacement de la fenêtre, par exemple -15 °C. Cette valeur peut être trouvée dans le Supplément du Code national du bâtiment du Canada; 3. Utiliser la Figure B-2 ainsi:
a) repérer les valeurs d'humidité relative (HR) trouvées à l'étape 1 sur l'axe vertical, par exemple: HRvitre max. = 30 % HRdormant max. = 30 %; b) aller horizontalement jusqu'à la température de calcul d'hiver extérieure choisie (Tc = -15 °C)(une interpolation linéaire est permise); c) à partir de l'intersection du HR admissible maximal et Tc, descendre verticalement pour lire dans chaque cas l'indice minimal de température requis (I): (Ivitre) min. = 48 % (Idormant) min. = 48 %

Figure B-2. Rapport entre l'indice de température et l'humidité relative pour différentes températures hivernales de calcul.

Le Tableau B-1 donne l'indice de température (I) pour diverses localités canadiennes.

Montréal
Tableau B-1 Indice de température (I)
Vancouver
Saskatoon
Winnipeg
Toronto
Halifax
St. John's
Conditions de calcul intérieures Th(°C)
20
20
20
20
20
20
20
RH(%)
35
35
35
35
35
35
35
Température de calcul extérieure (2 1/2 %) Tc(°C)
-7
-35
-33
-18
-23
-16
-14
I(%)
41
71
70
58
63
57
53
Cet article faisait partie de la documentation technique produite dans le cadre du Regard 88 sur la science du bâtiment intitulé «Les fenêtres : performance et technolgie de pointe», série de colloques présentés dans d'importantes villes canadiennes en 1988.