Fixation de pierre naturelle en façade : une mince affaire… de résistance au goujon

Contexte

Depuis quelques années, les ingénieurs de la division Avis technique du CSTC sont fréquemment interrogés à propos de l'utilisation de pierres peu compactes (correspondant plus ou moins aux pierres tendres) d'une épaisseur inférieure à 4 cm sous forme de revêtments verticaux agrafés, en particulier pour des bâtiments élevés. Dans l'attente de la révision de la NIT 146, il n'existe actuellement pas de recommandations à ce sujet en Belgique.

Du point de vue de la résistance au vent, nous verrons néanmoins dans cet article que cette application peut être vérifiée en fonction des propriétés mécaniques de la pierre naturelle et du mode de montage, et ce, en suivant une approche de dimensionnement inspirée des Eurocodes.

La fixation des pierres naturelles sur la façade est réalisée selon divers procédés :

• par attaches mécaniques chevillées dans le support
• par attaches scellées dans un mortier
• par fixation dans une ossature intermédiaire.

Cet article se focalise sur la résistance mécanique du système le plus couramment utilisé chez nous, à savoir l'agrafage des pierres par goujons (ergots) et attaches mécaniques chevillées (voir figure ci-contre). Ce système nécessite de réaliser un joint horizontal suffisamment large, de sorte que le poids propre des pierres ne soit pas transféré d'une plaque à l'autre. D'autres systèmes de fixation, tels que les clips répartis, existent sur le marché, mais ne seront pas abordés dans cet article.

La vérification de la résistance mécanique du système peut s'articuler sur les principes des Eurocodes qui intègrent, entre autres, l'utilisation de variables caractéristiques pour décrire les sollicitations et les résistances ainsi que l'application de coefficients de sécurité sur ces variables, afin que le coût soit maîtrisé tout en garantissant la fiabilité et la sécurité du couple pierre/fixations.

Du côté des sollicitations, c'est bien entendu le poids propre de la pierre naturelle et l'action du vent (W_d) qui sont les actions dominantes. Toutefois, d'autres effets devront également être évalués (actions climatiques, impacts, chocs thermiques, vibrations/actions sismiques, …).

La résistance mécanique du système de pierre agrafée se vérifie à différents niveaux (voir figure) :
 

• 1 : résistance de la cheville dans le support
• 2 : résistance de l'attache mécanique
• 3 : résistance de la tige filetée
• 4 : résistance en flexion de la pierre naturelle perpendiculaire à la façade
• 5 : résistance de la pierre au niveau du goujon d'ancrage.

Les points 1 à 3 étant généralement vérifiés par les fournisseurs des attaches (dont certaines disposent d'un agrément technique), nous nous concentrerons sur les points 4 et 5 relatifs à la pierre naturelle.

La résistance en flexion de la pierre naturelle doit être déclarée par le producteur, conformément au marquage CE stipulé dans la norme NBN EN 1469. Elle peut être évaluée selon la norme d'essai NBN EN 12372.

La résistance au niveau du goujon d'ancrage, quant à elle, peut être évaluée suivant la norme NBN EN 13364, mais la valeur ne doit pas obligatoirement être déclarée dans le marquage CE. Par conséquent, si l'on projette d'utiliser une pierre mince en façade, il sera nécessaire de vérifier la disponibilité de cette information ou de faire réaliser des essais pour vérifier l'usage envisagé.

Principe de dimensionnement

L'approche spécifique pour la vérification sous l'action du vent, transitant de la pierre vers les goujons, passe d'abord par le calcul de l'action du vent, puis par le contrôle de la résistance en flexion de la pierre naturelle et, enfin, par la vérification de la rupture potentielle localisée au niveau des goujons d'ancrage. Cet article se focalise sur ce dernier volet.

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