Des façades en verre résistantes
Le verre fournit aux concepteurs architecturaux d'impressionantes options de conception et la popularité du matériau a considérablement augmenté ces dernières années. Cela entraîne une demande croissante des autres matériaux de construction comme le ciment, les briques et les couches d'aluminium. Alors que l'industrie de la construction s'est développée à grands pas, il en a été de même pour la demande de matériaux de construction durables. Les principales utilisations du verre dans les bâtiments et les maisons sont, bien évidemment, les applications les plus évidentes et visibles: les façades et les fenêtres. À l'heure actuelle, la technologie du verre permet de construire des bâtiments commerciaux en tant que structures rentables d'un point de vue d'efficacité énergétique qui profitent de la lumière naturelle du jour tout en protégeant l'environnement par leur préservation énergétique. Mais sont-ils sûrs d'un point de vue sécurité? Si une bombe venait à exploser dans leur environnement pourraient-ils supporter l'impact? Prenons l'exemple de l'attentat à la bombe de l'IRA perpétrée à Londres, en 1993. L'explosion a secoué les bâtiments du quartier touché et provoqué l'éclatement de centaines de vitres, dont les débris ont recouvert les rues voisines. Ainsi, des chercheurs allemands se sont penchés sur ce problème, dans le cadre d'un nouveau complexe à San Francisco. La ville de San Francisco, comme beaucoup d'autres villes actuellement, connaît une évolution constante. Des bâtiments sont détruits pour en reconstruire de nouveaux. Les anciennes usines et maisons dilapidées font place à de nouvelles structures. Par exemple, un énorme complexe de bâtiments sera bientôt construit sur un site où se trouvait une gare ferrovière; le Transbay Transit Center. Il s'agira d'une structure à cinq étages aux façades de verre, qui couvrira une surface de plus de 20 000 mètres carrés et disposant d'un parking de verre sur le toit. Une seconde phase de construction contribuera à l'édification d'un bâtiment de grande hauteur. Pour déterminer si la structure de verre sera capable de supporter l'impact d'une bombe, un bureau d'ingénierie de New York a demandé l'aide de chercheurs de l'Institut Fraunhofer des dynamiques des hautes vitesses - Institut Ernst Mach (EMI) à Fribourg-en-Brisgau, dans le sud-ouest de l'Allemagne pour se pencher sur la question. Les chercheurs ont étudié le degré de sûreté des structures de verre en utilisant le tube à choc 'Blast-STAR' afin de tester différentes structures de façades de verre pour leur résistance aux pressions produites par des explosions à différentes distances, explique un chercheur de l'EMI, Olivier Millon. Le principe de cette technologie est bien simple; le tube à choc est composé d'un compartiment 'moteur' de haute pression et d'un compartiment de basse pression séparés par un diaphragme d'acier. Les chercheurs ont comprimé l'air dans le compartiment à haute pression jusqu'à 30 bars, l'équivalent de 30 fois la pression atmosphérique de la Terre en mer. Cela permet de soumettre une pression de charge de 2,3 bars au composant. La quantité de pression adéquate entraîne la rupture du diaphragme d'acier; l'air passe dans la section de haute pression et touche le composant de verre attaché à l'extrémité du tube à choc, comme un front de choc plat. D'abord, le verre est repoussé avant que la pression ne se relâche et que le verre ne soit réaspiré vers l'avant. En fonction de la pression dans le compartiment de haute pression, ils peuvent simuler des détonations de différentes quantités d'explosifs sur différentes distances par rapport au bâtiment, de 100 à 2 500 kilogrammes de TNT sur des distances de 35 à 50 mètres du bâtiment. «Bien que la technologie du tube à choc soit bien connue dans les grandes lignes, il n'en existe pas beaucoup dans le monde entier», explique Millon. «Ce sont des machines capables de soumettre un taux élevé de stress sur différentes structures, ainsi, elles sont complexes à fabriquer et à faire fonctionner. Par exemple, l'appareil doit être capable de supporter des changements soudains de pression sur une grande surface; les sections de verre testées peuvent mesurer jusqu'à neuf mètres carrés. De plus, nous devons nous assurer que le front de choc du verre testé est bien plat, ou plutôt que les ondes de choc soumises au verre atteignent chaque section du verre en même temps.» Pour ce faire, les chercheurs ont mené des simulations informatiques avant de construire le tube à choc et ont pu confirmer les résultats en mesurant l'appareil conçu. Les recherches préliminaires de sélection de structures de verre adaptées pour le Transbay Transit Centre ont déjà été clôturées, et d'autres recherches sont prévues pour la démonstration certifiée de la résistance à l'impact des types de verres sélectionnés lors de la phase de construction. Le projet met en évidence le fait que l'Europe s'est toujours trouvée à l'avant de la scène en matière de technologie de la construction écologique, encourageant les techniques de construction durables. Les chercheurs européens continueront à se concentrer sur la sûreté des panneaux de verre dans des conditions extrêmes, pour assurer que la construction durable soit aussi sûre que possible.Pour plus d'informations, consulter: Institut Fraunhofer de dynamique haute vitesse http://www.fraunhofer.de/en/press/research-news/2013/february/safe-glass-facades.html