Construction des ouvrages d'agencement (partie 4/5)

## Objectifs et prérequis **Objectifs** : À la fin de ce chapitre, l’élève sera capable de : - Préparer la fabrication d’un châssis vitré avec battement central (détermination des cotes, choix des profils, calcul des jeux, élaboration du plan de débit). - Réaliser la fabrication d’un châssis vitré avec battement central (découpe, assemblage, pose du vitrage, contrôle d’étanchéité et de rigidité). - Préparer la fabrication d’un châssis persienne (détermination des lames, calcul du recouvrement, choix du système d’orientation, élaboration du schéma de montage). - Appliquer les règles de sécurité et d’hygiène spécifiques au travail du métal et du verre en atelier. **Prérequis** : - Connaissance des profils métalliques (U, L, T, cornières) et de leurs propriétés mécaniques. - Maîtrise des outils de coupe (scie à métaux, disqueuse, cisaille) et d’assemblage (rivetage, soudure MIG/TIG, boulonnage). - Notions de lecture de plans techniques (cotes, tolérances, symboles de soudure). - Règles de base de prévention des risques (port des EPI, manipulation du verre, ventilation). --- ## Introduction contextualisée Dans le secteur de l’agencement intérieur au Cameroun, les châssis vitrés avec battement central et les châssis persiennes sont largement utilisés pour les façades de bureaux, les vitrines commerciales et les séparations d’espaces. Leur conception doit allier esthétique, performance thermique et résistance aux charges mécaniques (vent, impact). Le programme officiel MINESEC/IGE insiste sur l’approche par compétences : l’élève doit non seulement réaliser les opérations, mais aussi justifier chaque choix technique à partir de normes (NF P 01-012 pour les châssis métalliques, NF EN 12600 pour le verre de sécurité) et de contraintes locales (climat tropical, disponibilité des matériaux). Ce chapitre présente, leçon par leçon, les étapes de préparation et de réalisation, en s’appuyant sur des situations professionnelles réalistes (atelier de menuiserie métallique à Douala, chantier de rénovation d’un immeuble à Yaoundé). --- ## I. Leçon 18 – Préparation de la fabrication des châssis vitrés avec battement central ### 1.1. Définition et rôle du battement central Le battement central est un profil vertical qui sépare deux vantaux vitrés, assurant la rigidité du châssis et permettant la pose d’un joint d’étanchéité continu. Il reçoit souvent une gorge pour accueillir le joint d’étanchéité en EPDM ou en silicone. > **Le battement central doit présenter une résistance à la flexion supérieure à 150 MPa pour garantir la stabilité sous charge de vent de 1,2 kN/m² (norme NF P 01-012).** ### 1.2. Analyse du cahier des charges - Dimensions d’ouverture (largeur L₀, hauteur H₀). - Type de verre (simple, feuilleté, trempé) et épaisseur (e). - Jeu de fonctionnement (jeu thermique ΔL, jeu de pose ΔJ). - Finition souhaitée (peinture époxy, anodisation, thermolaquage). ### 1.3. Calcul des cotes de coupe Pour un châssis à deux vantaux symétriques, chaque vantail occupe la moitié de l’ouverture moins le jeu et l’épaisseur du battement. \[ L_{\text{vantail}} = \frac{L_{0} - 2\Delta J - e_{\text{battement}}}{2} \] \[ H_{\text{vantail}} = H_{0} - 2\Delta J \] > **Exemple numérique : L₀ = 1800 mm, H₀ = 2100 mm, ΔJ = 5 mm, e_battement = 40 mm → L_vantail = (1800 − 10 − 40)/2 = 875 mm, H_vantail = 2100 − 10 = 2090 mm.** ### 1.4. Choix des profils et des accessoires - Profil du vantail : U 40 × 20 mm, épaisseur 2 mm (acier galvanisé). - Battement central : T 50 × 30 mm, épaisseur 2,5 mm, avec gorge de 6 mm pour joint EPDM. - Accessoires : paumelles à billes (charge 150 kg), poignée encastrée, joint d’étanchéité (profilé en EPDM, dureté 60 ShA). ### 1.5. Élaboration du plan de débit et du dossier de fabrication Le plan de débit indique : - Longueurs de coupe pour chaque profil (vantail, battement, traverses hautes/basses). - Cotes de perçage pour les paumelles et les points de fixation du verre. - Symboles de soudure (filet continu, pénétration 60 %). Le dossier comprend : - Notice de montage (ordre d’assemblage, couples de serrage). - Fiche de contrôle qualité (dimensions, jeu, adhérence du joint, aspect de la peinture). ### 1.6. Sécurité et hygiène en préparation - Port de lunettes de protection et de gants anti‑coupure lors du tracé et du report des cotes. - Vérification de l’état des disques de coupe (absence de fissures). - Aspiration des poussières métalliques lors du traçage à la craie ou au feutre gras. --- ## II. Leçon 19 – Fabrication des châssis vitrés avec battement central ### 2.1. Découpe des profils 1. Positionner le profil sur la table de coupe, caler avec des équerres à 90°. 2. Effectuer la coupe à la scie à métaux (vitesse de coupe 30 m/min) ou à la disqueuse (disque diamanté pour acier). 3. Ébavurer les extrémités à la lime demi‑ronde, vérifier l’angle de coupe (tolérance ±0,5 mm). > **Tolérance de coupe admise : ±0,5 mm sur la longueur, ±0,2° sur l’angle.** ### 2.2. Préparation des éléments d’assemblage - Perçage des trous pour paumelles (diamètre 8 mm, profondeur 12 mm) à l’aide d’une perceuse colonne, réglage de la vitesse 500 tr/min. - Fraisage de la gorge du battement pour le joint EPDM (fraise droite 6 mm, avance 0,1 mm/tr). ### 2.3. Assemblage du châssis **Étape 1 – Soudure des traverses hautes et basses** - Positionner les traverses entre les montants verticaux, maintenir avec des serre‑joints. - Réaliser une soudure MIG (fil ER70S‑6, gaz Argon 20 % + CO₂ 80 %), courant 180 A, vitesse 12 cm/min. - Contrôler la pénétration par essai de pliage (seuil 60 %). **Étape 2 – Fixation du battement central** - Insérer le battement dans les rainures des traverses, vérifier l’aplomb (niveau à bulle). - Soudure par points (spot‑weld) tous les 100 mm, courant 200 A, durée 0,2 s. **Étape 3 – Pose du vitrage** - Nettoyer les feuillures avec un chiffon imbibé d’alcool isopropylique. - Appliquer un cordon de silicone neutre (largeur 6 mm) sur la feuillure intérieure. - Déposer le verre feuilleté 6 mm (PVB 0,38 mm) à l’aide de ventouses, exercer une pression uniforme. - Lisser le joint avec une spatule en téflon, retirer l’excédent. > **Temps de prise du silicone neutre : 24 h à 23 °C, 50 % HR avant manipulation.** ### 2.4. Contrôles qualité - Jeu de fonctionnement : mesurer l’écart entre vantail et battement au niveau du joint (doit être compris entre 2 mm et 4 mm). - Étanchéité : test au jet d’eau (pression 0,2 bar) pendant 5 min, aucune infiltration. - Rigidité : appliquer une charge de 50 kg au centre du vantail, flèche maximale admise 2 mm (flèche = (L³·F)/(48·E·I)). ### 2.5. Finition - Dégraissage à l’acétone, application d’une couche d’apprêt époxy (épaisseur 40 µm). - Pulvérisation de peinture polyuréthane brillante (couleur RAL 9010), épaisseur 60 µm, cuisson 180 °C 20 min. ### 2.6. Sécurité pendant la fabrication - Port du masque à filtration P2 lors du ponçage du mastic ou du ponçage de la peinture. - Utilisation d’écrans faciaux lors de la soudure (protection UV et projections). - Vérification de la bonne mise à la terre de la machine à souder pour prévenir les risques d’électrocution. --- ## III. Leçon 20 – Préparation de la fabrication des châssis persiennes ### 3.1. Définition et fonction d’une persienne Une persienne est un assemblage de lames horizontales orientables, permettant le réglage de la lumière et de la ventilation tout en assurant une protection contre les regards extérieurs. Elle se compose généralement d’un cadre métallique, de lames en aluminium ou en acier, et d’un système d’orientation (tringle, câble ou tige). > **L’angle d’ouverture des lames varie de 0 ° (fermé) à 90 ° (ouvert) ; l’angle de réglage recommandé pour une bonne ventilation au Cameroun est 45 °.** ### 3.2. Analyse du cahier des charges - Dimensions de l’ouverture (largeur L₀, hauteur H₀). - Type de lame (aluminium extrudé 6063‑T5, épaisseur 1,2 mm ; ou acier galvanisé 0,8 mm). - Espacement entre lames (e) et recouvrement (r). - Mode d’orientation : tringle centrale avec manivelle ou câble en acier inoxydable. - Finition : anodisation naturelle ou thermolaquage couleur RAL 7016. ### 3.3. Calcul du nombre de lames et de l’espacement Le recouvrement r permet d’éviter les passages de lumière lorsque les lames sont fermées. La hauteur occupée par n lames est : \[ H_{\text{occ}} = n\cdot e - (n-1)\cdot r \] En posant \(H_{\text{occ}} \le H_{\text{disp}}\) avec \(H_{\text{disp}} = H_{0} - 2e_{\text{cadre}}\), on obtient : \[ n \le \frac{H_{\text{disp}} - r}{e - r} \] Ainsi le nombre entier de lames est : \[ n = \left\lfloor \frac{H_{\text{disp}} - r}{e - r} \right\rfloor \] La hauteur réellement occupée (et donc l’espacement effectif entre lames) est alors : \[ e_{\text{réel}} = \frac{H_{\text{disp}} + r}{n} \] > **Exemple :** L₀ = 1200 mm, H₀ = 1800 mm, épaisseur du cadre e_cadre = 20 mm, recouvrement r = 5 mm, épaisseur de lame e = 20 mm. > \(H_{\text{disp}} = 1800 - 2\times20 = 1760\) mm. > \(n = \left\lfloor \frac{1760 - 5}{20 - 5} \right\rfloor = \left\lfloor \frac{1755}{15} \right\rfloor = 117\) lames. > Longueur de chaque lame : \(L_{\text{lame}} = L_{0} - 2e_{\text{cadre}} = 1200 - 40 = 1160\) mm. > La tringle centrale doit pouvoir se déplacer sur la hauteur disponible : longueur de tringle = \(H_{\text{disp}} = 1760\) mm (pour un déplacement complet des lames de 0° à 90°). ### 3.4. Choix des profils du cadre - Montants verticaux : U 30 × 15 mm, épaisseur 1,5 mm (acier galvanisé). - Traverses hautes et basses : même profil, longueur L₀ − 2·e_cadre. - Renforts intermédiaires (si L₀ > 1000 mm) : cornière L 20 × 20 mm, épaisseur 2 mm, posée tous les 400 mm. ### 3.5. Système d’orientation **Option A – Tringle centrale** - Tringle en acier inoxydable Ø 8 mm, longueur H₀ − 2·e_cadre. - Supports de tringle (coudés en acier) fixés aux montants tous les 200 mm. - Manivelle en plastique renforcé, rapport 1 : 4 (un tour de manivelle = 4 mm de déplacement de la tringle). **Option B – Câble en acier inoxydable** - Câble Ø 3 mm, tension initiale 150 N, fixé par des manchons à sertir aux extrémités. - Pouilles de guidage (polyamide) sur les montants pour éviter le frottement. > **La tension du câble doit être contrôlée avec un dynamomètre ; une perte de plus de 10 % nécessite un resserrage.** ### 3.6. Élaboration du plan de débit et du dossier de fabrication Le plan de débit indique : - Longueurs de coupe pour les montants, traverses, renforts. - Longueur de la tringle ou du câble. - Nombre et longueur des lames (coupées à longueur L₀ − 2·e_cadre). - Cotes de perçage pour les supports de tringle, les pouilles et les fixations des lames (trous Ø 4 mm, entraxe 20 mm). Le dossier comprend : - Schéma de montage (vue éclatée). - Notice de réglage de l’orientation (pas de manivelle, nombre de tours pour ouvrir complètement). - Fiche de contrôle (jeu entre lames, angle d’ouverture, résistance à la charge de vent). ### 3.7. Sécurité et hygiène en préparation - Port de gants anti‑coupure lors de la manipulation des lames en aluminium (bords tranchants). - Utilisation d’un aspirateur à filtre HEPA pour les poussières d’aluminium lors du perçage. - Vérification de l’état des lames (absence de déformation, de corrosion) avant la coupe. --- ## Synthèse du chapitre - **Leçon 18** : préparation du châssis vitré avec battement central – calcul des cotes, choix des profils, élaboration du plan de débit, normes de résistance et d’étanchéité. - **Leçon 19** : fabrication – découpe, perçage, soudure MIG, pose du vitrage avec joint silicone, contrôles d’étanchéité et de rigidité, finition peinture polyuréthane. - **Leçon 20** : préparation du châssis persienne – détermination du nombre de lames, calcul du recouvrement, choix du cadre et du système d’orientation (tringle ou câble), élaboration du dossier de fabrication, contrôles de jeu et d’orientation. - **Sécurité** : port des EPI adaptés (lunettes, gants, masque, écran facial), aspiration des poussières, vérification des équipements de coupe et de soudure, respect des temps de prise des mastics et des peintures. - **Qualité** : jeux de fonctionnement (2‑4 mm pour le vitrage, recouvrement 4‑8 mm pour les persiennes), étanchéité testée au jet d’eau, résistance à la charge de vent conforme à NF P 01‑012. --- ## Glossaire | Terme | Définition | |-------|------------| | Battement central | Profil vertical séparant deux vantaux vitrés, assurant rigidité et accueil du joint d’étanchéité. | | Jeu de pose (ΔJ) | Espace laissé entre le vantail et le cadre pour permettre la dilatation thermique et la mise en place du joint. | | Jeu thermique (ΔL) | Variation dimensionnelle du matériau due aux changements de température. | | Soudure MIG | Procédé de soudure à l’arc sous gaz inerte (Argon/CO₂) utilisant un fil continu d’apport. | | Joint EPDM | Joint d’étanchéité en éthylène‑propylène‑diène monomère, résistant aux UV et aux variations de température. | | Persienne | Ouvrage constitué de lames horizontales orientables, permettant réglage de la lumière et de la ventilation. | | Recouvrement (r) | Partie d’une lame qui chevauche la lame voisine lorsqu’elles sont fermées, empêchant le passage de la lumière. | | Tringle centrale | Tige métallique permettant l’orientation simultanée de toutes les lames d’une persienne. | | Flèche | Déformation maximale d’une pièce sous charge, mesurée en millimètres. | | Anodisation | Traitement électrochimique de l’aluminium formant une couche d’oxyde protectrice et décorative. | | Thermolaquage | Application d’une poudre de peinture polymérisée par chauffage, offrant une finition résistante. | | EPI | Équipements de Protection Individuelle (lunettes, gants, masque, casque, etc.). | --- ## Exercices d'application corrigés ### Exercice 1 – Préparation d’un châssis vitré **Énoncé** : Un bureau à Yaoundé nécessite un châssis vitré à deux vantaux symétriques pour une ouverture de 2000 mm de largeur et 2200 mm de hauteur. Le jeu de pose est fixé à 6 mm, l’épaisseur du battement central est de 45 mm, et on utilise du verre feuilleté 8 mm. Déterminer : 1. La longueur de chaque vantail. 2. La hauteur du vantail. 3. Le nombre de trous de fixation du verre si on prévoit un trou tous les 150 mm le long du périmètre du vantail (en excluant les coins). **Corrigé** : 1. Longueur du vantail : \[ L_{\text{vantail}} = \frac{L_{0} - 2\Delta J - e_{\text{battement}}}{2} = \frac{2000 - 2\times6 - 45}{2} = \frac{2000 - 12 - 45}{2} = \frac{1943}{2} = 971,5\text{ mm} \] On arrondit à 972 mm (tolérance ±0,5 mm). 2. Hauteur du vantail : \[ H_{\text{vantail}} = H_{0} - 2\Delta J = 2200 - 2\times6 = 2200 - 12 = 2188\text{ mm} \] 3. Périmètre du vantail (sans les coins) : \[ P = 2(L_{\text{vantail}} + H_{\text{vantail}}) = 2(972 + 2188) = 2\times3160 = 6320\text{ mm} \] Nombre de trous : \[ N = \left\lfloor \frac{P}{150} \right\rfloor = \left\lfloor \frac{6320}{150} \right\rfloor = \left\lfloor 42,13 \right\rfloor = 42 \] On ajoute les 4 coins → **46 trous** au total. ### Exercice 2 – Fabrication d’une persienne **Énoncé** : Une fenêtre de 1500 mm de large et 1800 mm de haut doit recevoir une persienne en aluminium. On choisit un recouvrement de 6 mm et une épaisseur de lame de 20 mm. Le cadre mesure 20 mm de large de chaque côté. Déterminer : 1. Le nombre de lames nécessaires. 2. La longueur de chaque lame. 3. La longueur de la tringle centrale si on veut un déplacement de 10 mm par tour de manivelle (rapport 1 : 4). **Corrigé** : 1. Hauteur disponible pour les lames : \[ H_{\text{disp}} = H_{0} - 2e_{\text{cadre}} = 1800 - 2\times20 = 1760\text{ mm} \] Nombre de lames : \[ n = \left\lfloor \frac{H_{\text{disp}} - r}{e - r} \right\rfloor = \left\lfloor \frac{1760 - 6}{20 - 6} \right\rfloor = \left\lfloor \frac{1754}{14} \right\rfloor = 125\text{ lames} \] 2. Longueur de chaque lame : \[ L_{\text{lame}} = L_{0} - 2e_{\text{cadre}} = 1500 - 2\times20 = 1460\text{ mm} \] 3. Déplacement total nécessaire pour ouvrir complètement les lames (angle 90°) ≈ hauteur disponible = 1760 mm. Avec un rapport 1 : 4, un tour de manivelle donne 10 mm de déplacement, donc : \[ \text{Nombre de tours} = \frac{1760}{10} = 176\text{ tours} \] La tringle doit donc pouvoir se déplacer sur 1760 mm ; on choisit une tringle de longueur égale à la hauteur disponible : **1760 mm**. --- ## Erreurs fréquentes et règles de sécurité | Situation | Erreur fréquente | Conséquence | Règle de sécurité / bonne pratique | |-----------|------------------|-------------|------------------------------------| | Découpe des profils métalliques | Oublier d’ébavurer les bouts après coupe | Risque de coupure lors de la manipulation, mauvaise insertion dans les rainures | Toujours passer une lime demi‑ronde ou une meuleuse à faible vitesse après chaque coupe ; vérifier l’absence de bavures au toucher. | | Soudure MIG du châssis vitré | Régler le courant trop faible → pénétration insuffisante | Faible résistance mécanique, risque de déformation sous charge de vent | Effectuer un essai de soudure sur une chute de même épaisseur, vérifier la pénétration (≥60 %) avant de souder les pièces définitives. | | Pose du joint silicone sur le vitrage | Appliquer le joint sur une surface poussiéreuse ou graisseuse | Décollement du joint, infiltrations d’eau | Nettoyer la feuillure avec un chiffon imbibé d’alcool isopropylique, laisser sécher complètement avant l’application du joint. | | Installation du système d’orientation d’une persienne | Monter la tringle sans vérifier son alignement avec les lames | Blocage des lames, usure prématurée du mécanisme | Utiliser un niveau à bulle et un fil à plomb pour vérifier l’alignement vertical de la tringle avant de fixer les supports ; réaliser un test à vide avant de fixer définitivement les lames. | | Manipulation du verre feuilleté | Lever le verre à l’aide de seules mains sans ventouses | Risque de brisure, blessures par éclats | Utiliser systématiquement des ventouses à aspiration réglable, porter des gants anti‑coupure et des lunettes de protection. | | Peinture thermolaquée | Appliquer la couche sur une surface non dégraissée | Adhérence insuffisante, écaillage prématuré | Dégraisser à l’acétone ou à un dégraissant spécifique, rincer à l’eau distillée, laisser sécher avant l’apprêt. | --- *Fin du cours.*