Une nouvelle norme permet de concevoir des structures en verre plus fines
Session thématique de la FAC sur les dernières évolutions dans le domaine du verre
Ces dernières années, le verre s'est imposé comme un véritable matériau de façade. Une raison suffisante pour que la Fédération des Constructeurs d'Aluminium organise, le 15 septembre, dans les locaux de Buildwise, une session thématique consacrée aux dernières évolutions en matière de vitrage. Cinq experts y ont mis en lumière les évolutions actuelles en matière de normalisation, de qualité, de durabilité et de bien-être.
Nouvelle norme sur le verre
Franky Symoens et sa fille Evelien, de Polypane Glasindustrie, ont présenté la nouvelle norme relative au verre NBN S23-002-4 et -5. Cette norme permet de prendre en compte plus précisément le verre feuilleté dans les calculs d’épaisseur du verre. Mais cette norme est le fruit d’une longue évolution.
Battle for the wall
Dans les années '80, l'utilisation du verre feuilleté en était encore à ses balbutiements. Le verre était généralement mis en œuvre dans des volumes limités et des dimensions relativement réduites, de sorte qu'il n'était pas encore question d'une véritable 'battle for the wall'. Pour le dimensionnement, on se basait alors principalement sur des tableaux de calcul pratiques en fonction de la charge de vent.
En 2016, le calcul de l’épaisseur du verre a été codifié dans les normes NBN S23-002-2 et -3, avec une révision en 2020. C’est également en 2016 qu’a été lancée la première version de Vitralys, basée sur les calculs des normes NBN S23-002-2 et -3. Mais aujourd’hui, le verre est bien plus qu’un simple élément de remplissage. Il a évolué pour devenir une structure porteuse. Lorsqu’il s'agit d'une conception structurelle, il convient donc d’utiliser l’Eurocode 10 pour le verre. C’est sur une partie de cet Eurocode 10 que s'appuient les normes actualisées NBN S23-002-4 et -5.
Calcul de l'épaisseur effective améliorée
Dans le cas du verre feuilleté, les différentes feuilles de verre collaborent partiellement par l'intermédiaire de l'intercalaire. La méthode oméga a constitué une première approche pour intégrer cette collaboration dans le calcul de l'épaisseur du verre. Cette méthode établit une distinction entre une épaisseur équivalente pour la déformation et pour la contrainte. En effet, ces deux facteurs sont influencés différemment par l'intercalaire. Pour un PVB standard soumis à des charges de courte durée, comme la charge de vent, la valeur s'élève par exemple à 0,2. Cela signifie que 20% de l'effort de cisaillement peut être transmis via les intercalaires.
Cette approche reste cependant une simplification du comportement réel du verre feuilleté. C'est pourquoi la norme belge actualisée introduit la méthode EET (Enhanced Effective Thickness Method). Celle-ci prend en compte de manière beaucoup plus précise la collaboration réelle entre les feuilles de verre. Le couplage n'est plus déterminé par une seule valeur oméga fixe, mais notamment à l'aide du module de cisaillement de l'intercalaire. Ce dernier dépend de la durée de la charge, de la température et du type d'intercalaire. En outre, les conditions aux limites, le type de charge et la géométrie du vitrage jouent également un rôle via un coefficient de condition limite.
La méthode EET requiert de ce fait des calculs plus complexes, mais elle modélise le comportement réel du verre feuilleté de manière nettement plus précise. Surtout pour les vitrages de grandes dimensions, la collaboration calculée entre les feuilles de verre peut s'avérer considérablement supérieure à ce que la méthode oméga classique permettait de supposer, ce qui se traduit par des compositions de vitrage plus minces.
"Une structure en verre peut être satisfaisante d’un point de vue mathématique, mais cela ne signifie pas pour autant qu’elle soit réalisable dans la pratique"
Vitralys
Vitralys a lui aussi fait peau neuve. Désormais, il est possible de choisir entre la méthode oméga classique et la nouvelle méthode EET pour le calcul du verre feuilleté. La saisie des charges de vent et de neige ainsi que des dimensions du vitrage reste quant à elle largement inchangée.
Les compositions calculées intègrent toujours par défaut un PVB standard à deux couches. Dans le cas d’une configuration spécifique, l’utilisateur peut introduire le nombre d'intercalaires ainsi que le type de PVB : standard, acoustique ou structurel. Un PVB acoustique est par exemple moins apte à transmettre les efforts de cisaillement et à reprendre les charges.
Il est pourtant crucial, dans certains cas, de faire preuve de la prudence requise lors de l'application de la méthode EET. Une composition peut s'avérer conforme sur le plan du calcul, tout en devant rester réalisable pour la production, la découpe, l'assemblage, le transport et une pose en toute sécurité. C'est pourquoi un avis technique complémentaire est intégré dans Vitralys, couvrant notamment les longueurs maximales de verre, les surfaces maximales réalisables pour différentes compositions ainsi que la faisabilité du vitrage médian dans le cas d'un triple vitrage.
Evelien a donné comme exemple le calcul d’une plaque de verre de 2,5 m sur 2,5 m. La proposition faite par Vitralys pour la réalisation était de 44,2/15 mm/33,2, ce qui n’est pas réalisable dans la pratique. L'avis technique propose donc les dimensions suivantes: 55,2/15 mm/44,2.
Évaluation visuelle de la qualité
En tant que conseiller technique chez Buildwise, Joeri Luckermans se rend sur place pour évaluer le vitrage en tant que tiers indépendant. Lors d'une telle expertise visuelle du verre, certains défis compliquent l'évaluation. Premièrement, le verre est transparent mais également réfléchissant, ce qui fait que certains défauts visuels ne sont pas toujours visibles.
"Tout phénomène visible sur le verre ne constitue pas nécessairement un défaut au regard de la norme"
De plus, le processus de fabrication engendre des phénomènes visibles, tels que les empreintes de ventouses qui apparaissent en cas de condensation. En outre, les phénomènes esthétiques ne sont pas tous intégralement ou clairement régis par des normes, ce qui, selon Joeri, rend leur évaluation objective plus difficile.
La norme la plus couramment utilisée est la NBN EN 1279-1:2018 relative au vitrage isolant. Une évaluation correcte s’effectue:
- à la lumière diffuse du jour, c’est-à-dire sans lumière directe du soleil ni éclairage artificiel;
- en regardant à travers le vitrage, et non en observant son reflet;
- sans aucun repère attirant l’attention sur le défaut, comme des post-it;
- de l’intérieur vers l’extérieur;
- aussi perpendiculairement que possible;
- à une distance de 3 m;
- pendant 1 minute par m².
Exemple pratique:
Cette rayure, d’une longueur d’environ 20 cm, était visible à une distance de 3 m. Lors de ses évaluations, Joeri a également noté certaines caractéristiques de la rayure. Ainsi, celle-ci était plus profonde dans sa partie supérieure et s’affinait vers le bas. De plus, la rayure se trouvait dans la zone principale (M). Selon la norme, une longueur maximale de 15 cm est autorisée dans cette zone. Cette rayure dépassait la norme, ce qui la rendait inacceptable.
Voici encore quelques exemples:
Il est important de préciser que Buildwise ne peut se prononcer que sur l’admissibilité des défauts. Il ne prend donc aucune mesure concernant le remplacement du vitrage, l’élimination des rayures superficielles ou l’application d’une valeur minimale.
L'influence de la lumière sur la santé
Alors que les grands bâtiments se caractérisaient autrefois par de petites baies vitrées, l’architecture contemporaine mise fortement sur l’ouverture et le lien avec le monde extérieur. Le verre lui-même a également connu une véritable évolution. Pendant longtemps, l’accent a été mis sur les performances énergétiques: passage du simple vitrage au double et au triple vitrage, amélioration constante des coefficients d’isolation et des revêtements de protection solaire toujours plus performants. Aujourd’hui, l’attention se porte sur l’exploitation optimale de la lumière du jour.
Et ce n’est pas un hasard, selon Paul Roman, ancien Senior Product & Specification Manager chez Saint-Gobain, car la lumière du jour ne détermine pas seulement ce que nous voyons. Elle exerce également une influence sur les processus de notre organisme. La rétine abrite les célèbres cônes et bâtonnets. Les premiers nous permettent de percevoir les couleurs et les détails, tandis que les seconds sont principalement sensibles aux variations entre la lumière et l'obscurité. Il existe cependant un troisième groupe de cellules photosensibles, moins connu : les cellules ganglionnaires de la rétine intrinsèquement photosensibles (ipRGCs).
Ces cellules contiennent de la mélanopsine, un pigment photosensible qui réagit de manière particulièrement intense à la lumière autour d'une longueur d'onde de 480 nanomètres, dans la zone bleu-turquoise du spectre visible. Lorsque cette lumière atteint l'œil, ces cellules transmettent au cerveau des signaux qui contribuent à réguler notre rythme circadien. Durant la journée, la lumière favorise la dégradation de la mélatonine et stimule la production de sérotonine. Le soir, l'organisme reçoit à nouveau le signal de se préparer pour la nuit.
Dans sa présentation, Paul Roman fait référence à des études qui établissent un lien entre la lumière naturelle et, entre autres, une meilleure concentration, une réduction de l’absentéisme au travail et une amélioration du sommeil et du rythme circadien. Dans les hôpitaux, la lumière naturelle permettrait même de réduire la durée des hospitalisations (de 16% à 41%) et les patients auraient besoin de moins de médicaments.
Ces conclusions sont désormais également reprises par l’industrie du verre. Le verre constitue en effet un filtre entre l’intérieur et l’extérieur. C’est pourquoi l’attention se porte non seulement sur la quantité de lumière du jour qui traverse un vitrage, mais aussi sur sa composition spectrale. Pour les fabricants et les concepteurs, il devient donc de plus en plus important de savoir quelles longueurs d'onde le verre laisse passer et lesquelles il bloque.
Réduction des émissions de CO₂
Marc Foguenne, Vice President Sustainability chez AGC Glass Europe, a expliqué lors de la session thématique d’où proviennent les émissions de CO₂ lors de la production du verre et quelles mesures l’entreprise met en œuvre pour les réduire.