Garde-corps avec sabot et Taper-Loc® (mâchoires de serrage)
Vraiment heureux de vous retrouver pour cette partie 2 de la série "’Et donc vous pensez être en sécurité?"
Cette fois, ça n’a pas été très difficile de trouver le sujet parce que les garde-corps avec sabot sont très populaires dans le résidentiel et dans le commercial. On en traite régulièrement.
Par contre, ce que je veux traiter c’est surtout des cas qui ne passe pas dans les mains d’un ingénieur. On entend parfois des histoires de garde-corps résidentiels en verre monolithique (non laminé) avec des épaisseurs comme 10 ou 12mm. Et bien sûr, sans main courante. Je ne reviendrai pas trop sur la nécessité de mettre une main courante ou d’utiliser un verre laminé approprié parce que j’en ai discuté dans la partie 1:
Je vais juste rappeler que la norme CAN/CGSB-12.20 (pour le calcul du verre) est référencée dans la partie 4 et la partie 9 (petits bâtiments) du code de construction et cette norme exige une reprise des charges par un autre élément en cas de bris. Ce qu’on appelle le principe de redondance. On va expliquer plus loin comment on peut respecter ce principe.
Dans cet article, je vais discuter principalement de l’épaisseur des verres et de l’impact de la position des Taper-Locs® (glass grips)… ce qui sert à sécuriser les verres dans le sabot.
Plus haut, on peut voir ce qu’on appelle les Taper-Locs® ou Glass grips… Taper-Locs® étant une marque de commerce.
Prenons tout de suite un exemple, un verre rectangulaire de 1220mm de largeur, 1070mm de hauteur et 12mm d’épaisseur. Avec des Taper-Locs® à 340mm centre à centre.
On a donc 134.38 MPa de contrainte dans le verre, mais la norme permet seulement 96.26 MPa pour un verre trempé de cette dimension. Ce qui donne 140%... 40% trop de stress dans le verre. Et je n’ai mis aucune charge de vent. Si on regarde pour une hauteur de 915mm parce que ce serait la hauteur prescrite par le code à l’intérieur d’une maison ou d’un logement:
C’est mieux, mais tout de même 122.04MPa sur possibilité de 96.3MPa… 127%-> 27% trop de stress dans le verre. Regardons maintenant avec plus de Taper-Locs® (glass grips). Plus haut, nous en avions 4, donc ±340mm c/c.
Toujours pour un verre de 915mm de hauteur (intérieur d’un logement ou d’une maison) et 12mm d’épaisseur, mais avec 5 Taper-Locs® (255mm c/c). C’est mieux, soit 110.76 MPa sur possibilité de 96.3 MPa, mais tout de même 115% ->15% trop de stress dans le verre.
Si on ajoute encore un autre appui (Taper-Locs®) dans le sabot (204mm c/c), on continue de diminuer la contrainte dans le verre.
Avec 6 appuis (Taper-Locs®) dans le sabot, on obtient 104.63MPa sur possibilité de 96.3MPa -> 109%. On est tout près, mais on ne peut plus continuer d’augmenter le nombre d’appui, car ça devient impossible à installer dans le sabot dû à l’outillage nécessaire.
Et pour ceux qui n’aurait pas eu la chance de consulter mon article précédent sur les garde-corps avec pinces, le problème fondamental vient du fait que la norme Canadienne (CAN/CGSB-12.20-M89) exige la reprise des charges par un autre élément en cas de bris (redondance)… donc on ne peut ni concevoir, ni installer un garde-corps avec une seule couche de verre sans main courante. En fait, cette norme, qui est référencée dans le code du bâtiment ne permet même pas de faire un garde-corps sans main courante. Voici un petit rappel :
Mais, comme je l’ai mentionné dans l’article précédent, il existe une ‘’relativement nouvelle’’ norme, la CSA A500 spécifique aux garde-corps qui elle permet la conception d’un garde-corps sans main courante. Mais en aucun cas cette norme permet un garde-corps en verre monolithique (une seule couche de verre) sans main courante. Et ça s’applique aussi pour les maisons et les logements (partie 9 du code). On doit assurer la reprise des charges par un autre élément en cas de bris. Ce qui peut se faire avec un verre laminé sous certaines considérations.
Si on reprend le même cas que la dernière simulation, on avait 104.63MPa pour un verre 12mm trempé de 1220mm de largeur et 915mm de hauteur (intérieur d’un logement) avec la charge ponctuelle pondérée.
Quand je parle de charge ponctuelle, c’est que le code demande de considérer 2 types de chargement au niveau des garde-corps, soit une charge ponctuelle et une charge répartie en haut du garde-corps (charge linéaire). Rappelons que la charge ponctuelle (222 livres) est la même dans le résidentiel et dans le commercial. Par contre, la charge linéaire est plus faible dans les application résidentielles considérant le taux d’occupation qui est différent.
Maintenant, avec les mêmes dimensions, mais avec un verre laminé 2x6mm trempé et intercalaire de type pvb, on obtient 168.9 MPa sur possibilité de 96.3 MPa (175%), soit 75% trop de stress dans le verre…
Rappelons aussi que la norme CSA A500 ne permet pas de laminer deux verre trempés avec un intercalaire de type pvb. Donc l’exemple précédent est seulement à titre indicatif. Le verre trempé doit être combiné à un intercalaire rigide tel que le Sentryglas (SGP) ou équivalent.
Et pour ceux qui se posent la question à savoir si ça fonctionne avec un verre laminé 2x6mm trempé et SentryGlas…
Malheureusement non, puisqu’on a 123.93MPa sur possibilité de 96.3MPa. Ce qui fait 129%... 29% trop de stress dans le verre. Donc un verre laminé 2x6mm trempé avec Sentryglas (SGP) ne fonctionne pas sans main courante même pour une application résidentielle au Québec.
Et c’est pas tout! On a dit plus haut que selon les normes, il faut assurer la reprise des charges par un autre élément en cas de bris (principe de redondance). Quand on utilise un verre laminé sans main courante, il faut faire la conception en considérant une couche brisée avec des charges réduites sur la couche intacte.
Pour se donner une chance, regardons avec des pinces pour relier les verres en partie supérieure comme ceci:
En plaçant les pinces dans le haut pour le relier aux verres adjacents, avec une couche brisée, le verre laminé 2x6mm trempé avec Sentryglas ne fonctionne pas (124%... 24% trop de stress).
Donc on peut dire que même pour une application résidentielle, un garde-corps avec sabot à la base, 915mm de hauteur, 1220mm de largeur et pinces entre les verres dans les coins supérieurs, le vitrage laminé 2x6mm trempé + Sentryglas (SGP) ne fonctionne pas… pas plus que le verre monolithique 12mm trempé.
Note importante
Il faut mentionner que je n'ai montré aucun verre autre que rectangulaire. Je dois donc mentionner que les verres d'escalier (parallélogrammes) sont beaucoup plus critiques que les verres rectangulaires. Cet aspect ne doit donc pas être négligé dans la conception...
Il faut mentionner aussi que les verres d'extrémité peuvent être vraiment problématiques... Si vous optez pour des pinces entre les verres, il faudra aussi fixer le haut du dernier verre au mur.
Là où ça devient problématique c'est quand notre garde-corps est aux abords d'un escalier. Le premier verre en haut de l'escalier ne peut être relié qu'à un seul verre. On va donc parfois mettre ce verre plus court pour qu'il transfère plus facilement sa charge au verre adjacent en cas de bris. Malheureusement, c'est le genre de chose qui doit être établi au cas par cas par un ingénieur qualifié.
Conclusion
Nous avons vu que la position des Taper-Locs® (glass grips) avait une incidence sur la contrainte dans le verre pour un garde-corps avec sabot. Des appuis plus rapprochés vont générer moins d’effort dans le verre.
Nous avons vu aussi que la hauteur des verres avait une incidence sur la contrainte (1070mm vs 915mm).
Nous avons mentionné le fait qu’un garde-corps en verre sans main courante doit être en mesure de reprendre une partie des charges après la rupture d’une couche de verre. Donc, on ne peut pas utiliser un verre monolithique (une seule couche)… il faut utiliser un verre laminé et la norme CSA A500 exige un intercalaire rigide (SentryGlas ou équivalent) lorsque combiné avec le verre trempé. Avec le verre laminé, le fait de mettre des pinces entre les verres dans les coins supérieurs vient grandement aider au transfert des charges. Ce qui permet une meilleure optimisation de l’épaisseur des verres.
Nous avons aussi parlé de la forme des verres (parallélogrammes vs rectangles) et la fixation des verres d'extrémité qui ne sont pas à négliger.
Par contre, pour un garde-corps sans main courante dans une application résidentielle intérieure, même avec un verre laminé 2x6mm trempé + SentryGlas (SGP) et les pinces entre les verres, la résistance n’était pas suffisante (condition normale et post-bris). Le verre doit donc être plus épais et être calculé par un ingénieur qualifié selon les conditions spécifiques du projet.
En espérant que ça puisse vous aider dans votre conception.
PS : Pour ceux qui seraient ouverts à un petit compromis sur l'aspect visuel avec un profilé en inox à la tête des verres, il est alors possible d'utiliser un verre monolithique (sous certaines considérations).
Nous avons développé un outil qui permet de valider 1. l'épaisseur des verres de garde-corps en fonction de la position des Taper-Locs® et du type de bâtiment (résidentiel ou commercial) et 2. les verres de garde-corps tant rectangulaires que parallélogrammes pour les escaliers.
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