Paramètres du bâtiment influençant le choix des châssis

Tâchons de mettre en évidences les principaux critères de choix des châssis à partir des sollicitations auxquelles ils seront soumis.

Ces sollicitations sont fonctions de plusieurs paramètres du bâtiment dont les principaux sont les suivants :

Son implantation

  • On veillera à prendre des précautions acoustiques suffisantes et adéquates (différentes selon que l’on se trouve en milieu rural ou urbain)

Son orientation

  • En Belgique, les pluies les plus intenses se manifestent généralement par un vent de sud-ouest. Une bonne étanchéité à l’eau et à l’air y est indispensable ainsi qu’une protection contre le ruissellement d’eau des châssis situés dans le plan de la façade.
  • En cas d’orientations ensoleillées, on évitera les châssis sensibles aux rayonnements. On préférera les teintes claires de châssis aux teintes foncées.
    Des éléments de protections solaires peuvent être prévus ( dépassants de toiture, balcons,…).

La hauteur du châssis par rapport au sol

Celle-ci aura une influence sur :

  • Les degrés d’exposition aux vents et aux pluies, et donc au soin à apporter à l’étanchéité à l’eau et à l’air du châssis.
  • Le niveau de sécurité à prévoir. En effet des précautions sont à prendre pour des châssis situés aux rez-de-chaussée ou pour les châssis facilement accessibles. (escaliers de secours extérieurs…)
  • L’accessibilité des châssis pour l’entretien des châssis et des vitrages.

La présence d’éléments de protection

Tels un dépassement de toiture, un balcon, …, permettent d’atténuer les sollicitations du vent, de l’eau et du soleil. Cela permet plus de liberté dans le choix du type de châssis.

La présence de châssis en toiture

Dans une toiture, les châssis sont sollicités principalement par l’action combinée de la neige, du vent, de l’eau et de leur poids propre. Une attention particulière sera portée à la double barriére d’étanchéité, et à la résistance mécanique du châssis.

De plus, on veillera à garantir l’accessibilité du châssis pour l’entretien par un type d’ouvrant adéquat. Cela n’étant pas toujours réalisable facilement, on préférera des châssis nécessitant peu d’entretien.


Les caractéristiques thermiques désirées

Pour le choix des châssis, il faudra être attentif à 2 caractéristiques thermiques des châssis

Le niveau d’isolation thermique

Les paramètres intervenants dans le degré d’isolation thermique des châssis sont :

Le coefficient de transmission thermique du matériau constituant le châssis

Un châssis est caractérisé thermiquement par son coefficient de transmission thermique Uf. Plus le coefficient transmission thermique est bas, plus le châssis est isolant.

La réglementation thermique impose des valeurs de coefficients de transmission thermique maximaux.

On peut cependant recommander d’aller plus loin comme le font certains labels volontaires.

Si le caractère isolant du châssis (considéré seul) a son importance dans le cadre de l’utilisation rationnelle de l’énergie, généralement la surface du châssis est réduite par rapport à la surface du vitrage. Aussi, l’influence de la valeur du Uf sur la valeur U de l’ensemble de la fenêtre est également réduite. Le châssis intervient donc peu dans l’isolation globale d’un immeuble, sauf si celui-ci comporte beaucoup de fenêtres.

Évaluer

 

Pour évaluer le coefficient de transmission thermique d’une fenêtre en fonction du coefficient de transmission thermique des châssis et des vitrages, cliquez ici  !

En comparant les différents matériaux possible pour les châssis et les valeurs de transmission thermique associées, On constate que :

  • Le bois a une valeur d’isolation supérieure à celle de l’aluminium et du PVC. De plus, il a l’avantage d’être un produit naturel biodégradable, stable thermiquement, recyclable et isolant.
    Mais ses caractéristiques naturelles entraînent un risque d’imperfections (veine, trou d’insectes) et un besoin d’entretiens fréquents.
  • Les châssis en PVC atteignent des valeurs très basses, et attrayantes… si l’aspect de ce matériau est apprécié. De plus, le PVC est très sensible aux fluctuations thermiques à cause son coefficient de dilatation élevé. Certaines précautions sont donc à prendre lors du choix de ce matériau.
  • Les châssis en métal présentent une faible valeur isolante mais leur performance thermique dépendra largement de la taille de la fenêtre et du détail du profilé. Actuellement, on ne conçoit plus d’utiliser un châssis en métal sans coupure thermique. Certains châssis pourvus d’un agrément thermique donnent des valeurs inférieures (et donc meilleures) à celles reprises dans les normes.
  • Les châssis composites font de plus en plus leur apparition sur le marché. Composé de plusieurs matériaux différents, ils permettent de combinés les avantages propres à chacun (meilleure isolation thermique intérieure, capot en aluminium pour l’estétisme extérieur, finition intérieure en bois,…).

Le type d’ouvrant

Le châssis fixe est évidemment optimal thermiquement parlant car il permet une réduction maximale des fuites et des courants d’air. Cependant pour des raisons de ventilation, de confort et d’entretien, un châssis ouvrant est souvent nécessaire.

D’un point de vue thermique, la présence d’un ouvrant modifiera :

  • La valeur du Uw car selon le type d’ouvrant les proportions de vitrage et de châssis varient. En pratique le calcul du Uw est basé sur une moyenne acceptable.
  • L‘étanchéité à l’air, influençant directement les performances thermiques de l’enveloppe du bâtiment.

De plus, il est évident que le choix d’un châssis très isolant dont le raccord à la maçonnerie n’est pas étanche à l’air ou muni d’une grille de ventilation défectueuse, n’a pas de sens au niveau énergétique.
Dès lors, on veillera :

  • Dès la conception du châssis, à définir le type de grille de ventilation et sa position au sein du châssis. On veillera à choisir un dispositif compatible avec le niveau d’isolation thermique, acoustique du reste de la fenêtre.
  • A soigner le raccord du châssis à la maçonnerie, de façon à assurer une continuité du degré d’isolation au sein de la façade.

La stabilité thermique des châssis

Certains matériaux tels le PVC et l’aluminium, ont un coefficient de dilatation élevé, entraînant une plus grande sensibilité aux fluctuations de température. Dès lors, des désordres importants et non prévus lors de la conception des châssis, peuvent apparaître dans les châssis de grandes dimensions.

Pour avoir une idée…. un profilé en PVC de 3 m de longueur soumis à un écart de température de 50° subit une déformation potentielle comprise entre 9 et 13,5 mm.

En cas d’orientations ensoleillées, on préférera donc le bois ou le polyuréthane moins sensible aux fluctuations de température.

En cas d’utilisation de châssis en PVC, il faut savoir que,

  • Dès la conception de la fenêtre et de son installation, il faudra prévoir un jeu périphérique suffisant et utiliser des joints d’étanchéité et des fixations adéquates.
  • Des renforcements en acier galvanisé sont conseillés (… ce qui va malheureusement accroître la conductivité thermique de globale de cette menuiserie).
  • Les couleurs de ce type de châssis sont restreintes aux tons pâles, les couleurs foncées trop exposées se déformeraient excessivement.

Les châssis en polyuréthane sont très stables thermiquement mais des contraintes internes importantes nécessitent cependant un soin tout particulier à la réalisation des angles.

Idéalement, pour tous les matériaux utilisés pour la réalisation des châssis, des éléments de protections solaires sont conseillés (dépassants de toiture, balcons,…) car aucun d’eux n’est parfaitement stable face aux fluctuations de température.


L’étanchéité à l’eau et à l’air recommandée

Concernant les châssis, les STS définissent des niveaux de performance d’étanchéité à l’eau (PE2, PE3, PE4, PEE ) et à l’air ( PA2, PA2B, PA3 ) recommandés en fonction de la hauteur du châssis par rapport au sol.

Voici un tableau (selon les STS 52) reprenant les valeurs de perméabilité à l’air et d’étanchéité à l’eau recommandées, en fonction de la hauteur du châssis par rapport au sol :

Hauteur par rapport au sol Perméabilité à l’air Étanchéité à l’eau
0 à 10 m

10 à 18 m

18 à 25 m

25 à 50 m

> 50 m

PA2B (1) (3)

PA2B (3)

PA3

PA3

PA3

PE2 (2)

PE3

PE3

PE4

PEE

(1) Si il n’y a pas d’exigence particulière du point de vue thermique et/ou acoustique, on se contentera d’un niveau PA2.

(2) Si le bâtiment a une exposition sévère (digue de mer), on prendra un châssis de résistance PE3, et on le signalera dans le cahier spécial des charges.

(3) Si on est en présence de locaux avec air conditionné, un niveau PA3 s’avérera nécessaire.

Selon les STS 52 [5] le cahier spécial des charges peut, pour des raisons d’uniformisation ou d’aspect, prescrire le même niveau de performance pour tous les châssis du bâtiment en se basant sur les éléments de construction les plus exposés.


L’effet esthétique recherché

Les châssis des fenêtres contribuent très fortement à l’expression architecturale des façades. Ils se différencient au niveau :

De l’aspect et des couleurs

Le châssis en bois

L’aspect est naturel et chaleureux. De nombreuses variétés de bois peuvent être utilisées offrant une gamme de couleurs très variées.

Techniques

Pour connaître les couleurs des différents types de bois, cliquez-ici !

Le bois requiert cependant beaucoup d’entretien et les produits de préservation sont parfois appliqués au détriment de l’aspect physique. (Vernis, enduits peuvent modifier les couleurs et l’aspect du bois..).

Le bois offre comme avantage incontestable que les éléments de menuiserie sont faciles à réparer et les rayures peuvent être enlevées par simple ponçage.

Le châssis en PVC

C’est le matériau le plus économique … mais l’aspect artificiel et synthétique est inévitable malgré des modèles possibles en « imitation texture ou teinte bois ».

De nombreux tons sont disponibles mais la gamme est restreinte aux tons pâles en raison de la grande sensibilité du PVC aux fluctuations de température.

Un inconvénient esthétique réside aussi dans le risque de jaunissement de certains châssis au soleil.

De plus, la couleur peut difficilement être modifiée ou retouchée en cas de rayure. En effet, le fait de peindre ces châssis peut modifier leur absorption d’énergie sous le soleil et augmenter les risques de déformation du châssis.

Le châssis en aluminium

L’ aspect peut être soit métallique soit laqué. Il existe une grande diversité de couleurs possibles par laquage. Le matériau est moins sujet aux rayures, qui sont par contre difficiles à enlever.

Le châssis en polyuréthane

Le polyuréthane est très sensible aux rayonnements UV. Il faut le protéger avec une peinture performante qui lui donne un aspect laqué.

Le châssis en acier

Les possibilités de laquage offrent un grand choix de couleurs.

Le châssis composites

Ceux-ci permettent le cumul des avantages de plusieurs matériaux associés (pouvoir isolant, esthétisme des finitions,…).

Formes et dimensions possibles

Le bois et le polyuréthane permettent les formes les plus variées contrairement au PVC et à l’aluminium qui se prêtent moins facilement aux formes courbes et particulières.

Le matériau utilisé pour le châssis détermine également son encombrement. Les profilés en PVC sont plus larges que les profilés en bois, métalliques ou PUR ce qui « alourdi » l’élancement du châssis et influence le rendement lumineux, surtout des petits châssis.

Les châssis en aluminium peuvent présenter un profil fin et plat, des arêtes vives et permettent de réaliser des constructions élevées de par leur grande solidité. Ce type de châssis est souvent associé aux constructions modernes…

Contrainte d’encombrement liée au type d’ouvrant

La largeur des montants du châssis varie d’un type d’ouvrant à l’autre.

Le châssis fixe sera sans conteste le plus mince mais il empêche le plaisir du contact direct avec l’air extérieur…

L’encombrement vers l’intérieur est le plus grand pour les ouvrants à la française et les oscillo-battants.

Par souci d’uniformisation, on peut imposer la largeur maximale à l’ensemble des profilés de châssis de la façade.


Les facilités d’entretien

En fonction du type de matériau

Le bois présente le plus d’inconvénients à ce sujet. En effet, il doit subir un traitement de conservation comprenant une protection et une finition.
Malgré ce traitement, le bois sera toujours sensible aux effets de l’humidité entraînant des risques de pourrissement et de travail excessif du bois. Les menuiseries en bois devront donc, de plus, être entretenues régulièrement par des lasures ou des peintures.

Techniques 

Pour en savoir plus sur les traitements et entretiens des menuiseries en bois, cliquez-ici !

Les autres matériaux ( aluminium, acier, PVC, polyuréthane) nécessitent comme entretien un simple nettoyage au moins annuel. À défaut, la saleté peut s’incruster au point d’empêcher toute rénovation d’aspect.

Le polyuréthane présente comme avantage d’être antistatique et donc de ne pas attirer la poussière.

En fonction du type d’ouvrant

Pour l’entretien, il faut assurer l’accessibilité aux châssis par l’intérieur et par l’extérieur.

Dans le cas d’un châssis fixe, un accès externe doit être possible si le châssis si ne se situe pas au rez-de-chaussée (coursives de services, possibilité de fixer un chariot de nettoyage,…)

En fonction du type d’ouvrant certains châssis sont plus faciles à entretenir que d’autres :

Pivot à axe vertical Pivot à axe horizontal Coulissante
à la française à l’anglaise pivotant simple pivotant à axe horizontal à visière oscillo-battant basculante coulissante guillotine
bon difficile bon

car s’ouvre à 180°

bon

car s’ouvre à 180°

difficile bon bon

si s’ouvre à 180°

difficile difficile

Evaluant les facilités d’entretien selon le type d’ouvrant.

De plus, lorsqu’on dispose d’un châssis ouvrant, il faudra précéder régulièrement au réglage des quincailleries pour assurer une compression suffisante du préformé d’étanchéité.


Le degré de sécurité souhaité

Lors du choix des châssis, on accroît la protection anti-effraction en prévoyant des types d’ouvrants adaptés aux sollicitations, sachant que :

  • Les châssis fixes sont évidemment les plus sûrs en matière d’effraction. Ils ne nécessitent aucune mesure particulière.
  • Les châssis ouvrants offrent des résistances à l’effraction différentes selon le type d’ouvrant.
Pivot à axe vertical Pivot à axe horizontal Coulissante
à la française à l’anglaise pivotant simple pivotant à axe horizontal à visière oscillo-battant basculante coulissante guillotine
bonne mauvaise mauvaise mauvaise mauvaise bonne bonne bonne mauvaise
  • Des profilés de résistance et de rigidité adaptées aux sollicitations, les châssis en acier et aluminium offrent une excellente résistance à l’effraction de par leur solidité.
  • Une fixation au gros œuvre et des parcloses adaptées.
  • Une quincaillerie ralentissant l’effraction. Selon le type de châssis, les dispositifs anti-effraction peuvent être plus ou moins conséquents (poignée verrouillable, protection anti-forage, verrou..). Ce qui a une influence non négligeable sur le prix du châssis.

Remarque : si une grille de ventilation doit être intégrée au châssis, on veillera à ce que son dispositif de sécurité soit d’un degré équivalent au degré de sécurité recherché pour le châssis.


Résistance mécanique et longévité en cas d’usage intensif

Les châssis ne constituent pas un élément porteur de la façade, mais doivent cependant offrir une résistance mécanique suffisante vis-à-vis des contraintes extérieures, telles les pressions causées par le vent, et des déformations des profilés sous leur poids propre.

La résistance mécanique vis-à-vis des contraintes extérieures

Les valeurs de références

Les châssis de tous types sont capables de reprendre des contraintes importantes à condition d’être étudiés pour cela.

Les STS définissent des niveaux de résistance mécanique à atteindre par les châssis en fonction de la hauteur du châssis par rapport au sol.

Ces niveaux doivent être établis au cours de tests réglementés de résistance, réalisés sur un échantillonnage des châssis commandés. S’il s’agit de châssis standards agréés, ces niveaux de performance sont indiqués dans les agréments techniques.

On s’assurera de choisir un châssis atteignant la performance demandée.

Hauteur par rapport au sol Résistance mécanique
0 à 10 m

10 à 18 m

18 à 25 m

25 à 50 m

> 50 m

PV1 (1)

PV1B

PV2

PV2

PV3

(1) si le bâtiment a une exposition sévère (digue de mer), on prendra un châssis de résistance PV2, et on le signalera dans le cahier spécial des charges.

Résistances mécaniques propres au matériau

Les châssis en aluminium et en acier sont les plus solides, ce qui limite les risques d’apparition de flèche. Ils permettent dès lors de réaliser les profilés les plus élancés. Les châssis en acier offrent aussi une très bonne résistance au feu.
Cependant, ils sont également les plus lourds et sont donc déconseillés en toiture inclinée où le poids propre du châssis est à prendre en compte.

La résistance mécanique du PVC est située entre celle du bois et celle de l’aluminium. Cependant, lorsque les châssis de ce type de châssis sont amenés à fermer de grandes baies, il convient de les rigidifier. Les châssis en PVC de certaines marques peuvent être renforcés par des profils métalliques. D’autres prévoient des renforcements uniquement pour certaines pièces en fonction des sollicitations auxquelles elles sont soumises. La raideur du PVC utilisé (de type A ou B) a une influence sur la nécessité de prévoir des renforcements

L’agrément technique

L’avantage indéniable qu’ont les matériaux synthétiques et métalliques (alu, acier, PVC, polyuréthane) sur le bois est d’être produits en usine, le client peut ainsi obtenir certaines garanties de fabrication établies par un agrément technique, tel l’agrément UBATC, accompagnant le produit. Celui-ci certifiera la qualité des matériaux utilisés et les performances techniques propres au profilé du châssis.
A notre connaissance, dans le cas de châssis en bois, les menuisiers ne disposent pas d’un agrément technique. Le bois fourni peut différer du bois commandé tant il existe d’espèces de bois. De plus, aucune garantie n’existe quant à la qualité du traitement qu’aura subi le bois en atelier. Le choix d’un menuisier compétent et fiable est donc primordial.

Concevoir sans agrément technique

Si le maître d’ouvrage souhaite faire poser des châssis ne disposant pas d’un agrément technique, il a intérêt à confier leur fabrication à une firme connue possédant de bonnes références. Il faut en effet savoir que tant les bois que les matériaux synthétiques peuvent être de qualité très différentes.
Le cahier spécial des charges devra être clair quant aux qualités des matériaux et des performances exigées.

Pour le contrôle des performances, il est prudent de prescrire la réalisation d’un essai de laboratoire agréé (coût 5 000 à 7 000 €), surtout si la menuiserie présente un caractère inhabituel (système d’ouverture spécial, grandes dimensions).

Longévité des châssis

La durée de vie des châssis en bois dépend fortement du soin porté à son entretien. Les produits de traitement du bois sont de plus en plus performants, ce qui en assure la longévité.

L’aluminium ne s’altère pas de façon significative, il ne sera pas sujet à la corrosion ni à des dégradations chimiques.

Les châssis en matière synthétique tels le PVC ou le polyuréthane, semblent bien résister avec le temps mais ne sont utilisés que depuis 35 ans, on ignore encore comment ils vieillissent.
Les châssis en PVC, surtout ceux de couleur foncée, sont sensibles aux ultraviolets. Des déformations du châssis dû au phénomène de dilatation thermique peuvent être la cause de fatigue et de fissuration au sein du châssis. Les châssis en PVC ne se corrodent pas.


Le coût

Pour avoir une rapide idée, voici une fourchette de prix en fonction des matériaux choisis par m² de baie.

Il est évident que d’autres facteurs interviennent dans le prix d’un châssis : sa forme, le type d’ouvrant et de quincaillerie, la pose d’un éventuel dispositif de sécurité, l’accessibilité du chantier, …

Châssis en bois – type de bois

Dark Red Meranti 150 190 €/m² de baie
Merbau 170 230 €/m² de baie
Afzélia 200 300 €/m² de baie
Il faut y rajouter les traitements du bois :
Couche d’imprégnation + 2 couches 12 14 €/m² de baie
Couche supplémentaire 4 5 €/m² de baie

Châssis en PVC

PVC 170 220 €/m² de baie
PVC renforcé 185 240 €/m² de baie

Châssis en polyuréthane (PUR laqué)

250 320 €/m² de baie

Châssis en aluminium laqué avec coupure thermique

245 315 €/m² de baie

Pour tous les types de châssis, on ajoutera :

Le coût des joints périphériques entre le châssis et les parois 3.5 5 €/m² de baie

Les fourchettes de prix mentionnées sont données à titre indicatif. Les prix prévoient la fourniture et la mise en œuvre hors TVA. Ils concernent les ouvrages courants.