Approche du verre recuit courbé à chaud

Date : 26 mai 2020

Présenté pour la première fois au GPD 2017

Les conceptions architecturales contemporaines composées de revêtements de bâtiments transparents et de géométries courbes défient l'industrie. Les approches utilisant la rationalisation géométrique en combinaison avec un vitrage plan, un vitrage courbé à froid ou un verre courbé à chaud trempé sont associées à des contraintes géométriques et ne sont pas toujours souhaitées sur le plan architectural. Le verre recuit courbé à chaud ouvre une liberté supplémentaire en matière de conception, notamment biaxiale et davantage de courbure dans le vitrage de l'enveloppe du bâtiment.

L'article fournira un aperçu de l'approche technique actuellement appliquée dans l'industrie du verre courbé à chaud en l'absence de normes et de codes. Les spécificités de conception des applications de verre recuit courbé à chaud seront mises en évidence et les résultats des tests présentés. Il s'agit d'un rapport d'expérience sur la manière dont des applications innovantes de verre incurvé recuit peuvent être réalisées avec les connaissances actuellement disponibles en matière de projets de recherche, d'outils d'ingénierie et d'essais spécifiques à un projet.

Ces dernières années, l'industrie des façades a été confrontée à la tendance des enveloppes de bâtiments courbées. Les éléments caractéristiques particulièrement géométriquement complexes des bâtiments sont des applications prédestinées du verre courbé dans le but de créer des enceintes uniques et transparentes (Figures 1 et 2).

Figure 2 (à droite) Verre recuit cintré à chaud, Musée des Confluences, Lyon (France) ©Karin Jobst

Même si les technologies récentes offrent un large éventail de possibilités pour résoudre les enveloppes incurvées, l'utilisation de verre recuit courbé à chaud est essentielle pour créer une courbure extrême, comme le montrent les limitations et spécificités d'approche suivantes :

1) Verre incurvé trempé : Les dimensions globales du verre et les rayons réalisables sont généralement limités par le processus de production. Le verre courbé cylindrique peut être produit sous forme de verre renforcé thermiquement et de verre entièrement trempé si les rayons ne sont pas trop petits (généralement R>1000 mm) et si l'angle de courbure ne dépasse pas certaines limites [1].

Parallèlement, le verre à double courbure peut également être produit sous forme de verre trempé thermiquement pour des rayons à grande échelle par quelques fournisseurs. Le processus de trempe des produits en verre courbé peut être réalisé par des rouleaux réglables. Néanmoins, la trempe et le contrôle de la température posent une difficulté accrue au processus de production par rapport aux produits en verre plat.

Par conséquent, les limitations de géométrie et de taille doivent toujours être vérifiées en étroite collaboration avec le fournisseur de verre. Les distorsions locales dues au traitement réduisent la qualité visuelle du verre, qui est généralement inférieure à celle du verre bombé recuit. Les revêtements souples et les frittes ne sont généralement réalisables que sur la surface concave des produits en verre trempé courbés (les revêtements durs également sur la surface convexe).

2) Cintrage à froid (y compris le gauchissement à froid) : Les panneaux de verre trempé généralement plans seront forcés dans la forme requise sur place. Le processus de bombage entraîne des contraintes supplémentaires dans la construction du verre ; par conséquent, seules de faibles courbures peuvent être obtenues (Figure 4).

Le degré de flexion est limité soit par des contraintes supplémentaires à long terme introduites dans le verre, par les propriétés mécaniques et d'étanchéité du joint de bord déformé dans le cas des vitrages isolants, soit par les propriétés mécaniques des connexions intercouches dans le cas des feuilles de verre. De plus, les effets de géométrie et de stabilité doivent être pris en compte en utilisant l’approche de pliage à froid.

La fabrication du cintrage à froid lors du laminage est une technologie qui ne permet également que du verre à faible courbure [2] et est un produit fabriqué en usine par rapport au cintrage à froid sur site. En raison de la complexité technologique (par exemple effet de retour après pliage à froid et laminage), le nombre de fournisseurs est limité.

Le degré de courbure réalisable des deux technologies de pliage à froid, sur site ou fabriqué en usine, se situe dans la même plage. Les principaux avantages des approches de bombage à froid sont la haute qualité optique et la liberté des configurations de verre réalisables (fritte, revêtement, etc.). Les limitations générales de productivité sont similaires à celles des produits en verre plat.