Pourquoi les architectes modernes sont amoureux du verre

Dans le monde de l'architecture moderne, des facteurs sous-jacents tels que les nouvelles technologies, les mises à niveau des matériaux, les exigences environnementales et la complexité esthétique ouvrent la voie à des innovations illimitées. Un exemple est le verre, un matériau de construction qui a été considérablement raffiné au fil du temps et a subi une série de percées. Il est passé d'un matériau plus décoratif à un élément structurel intégral. Le verre est passé de ses racines artisanales au monde de la production de masse [1].

Le verre est utilisé depuis longtemps dans la construction, du Crystal Palace de Londres, un bâtiment datant de 1851 et constitué de 300 000 feuilles de verre, au nouveau planétarium Hayden à New York. Le planétarium a été achevé en 2000 au Musée américain d'histoire naturelle de Manhattan, avec une sphère massive de 87 pieds de diamètre qui semble flotter au centre d'un cube de verre à couper le souffle. Ce ne sont là que deux des nombreux projets architecturaux dans le monde qui affichent les possibilités étonnantes de l'utilisation du verre [2].

Outre ses caractéristiques esthétiques élégantes, la polyvalence du verre en tant que matériau de construction est encore plus fascinante. Ses différentes propriétés, types et applications ont fait du verre une industrie mondiale au 21e siècle. Avec son large éventail de fonctionnalités, le verre est de plus en plus apprécié des architectes du monde entier.

Propriétés du verre

Le verre possède les propriétés suivantes qui en font un choix de matériau avantageux dans l'industrie de la construction :

1. Transparence et translucidité

La transparence offre un point de connexion avec le monde extérieur, comme on l'observe généralement sur la façade des bâtiments. La transparence du verre est causée par sa nature non cristalline et la particularité des liaisons à l'intérieur du verre lui-même. De plus, avec l'avènement de la technologie, le verre peut être rendu plus opaque pour présenter une translucidité. De telles propriétés permettent au verre de manipuler la lumière à certaines fins [3].

2. Isolation

Le verre a une bonne réponse isolante contre la transmission de la lumière visible, la chaleur, l'électricité et le rayonnement électromagnétique. Il résiste également bien à la transmission du son, à condition d'utiliser une épaisseur appropriée. Par exemple, le seul moyen efficace d'augmenter l'isolation acoustique d'une seule vitre consiste à augmenter son épaisseur, car son amortissement et sa rigidité ne peuvent pas être modifiés. Un verre plus épais a tendance à fournir une réduction sonore plus importante [4].

3. Force

En général, le verre ordinaire a une faible résistance aux chocs, se fissure ou se brise facilement sous l'impact. Cependant, certains types de verre, tels que le verre trempé ou le verre renforcé thermiquement, présentent des valeurs de résistance aux chocs élevées. Les techniques de renforcement du verre telles que la gravure, le renforcement thermique, le renforcement par échange d'ions, l'émaillage vitreux, le renforcement chimique et le renforcement des fibres permettent aux verres d'avoir une résistance accrue à la déformation sous charge [5].

4. Résistance chimique et résistance au feu

Le verre est très résistant aux réactions chimiques provoquées par différentes conditions environnementales ou acides. Il peut résister aux effets de la plupart des produits chimiques, tels que l'ammoniac et l'acide sulfurique. En cas d'incendie, les verres traités thermiquement sont capables d'arrêter la propagation des flammes dans les espaces adjacents, bloquant de manière significative les fumées et les gaz toxiques qui émanent des meubles et matériaux en feu. Il peut créer une isolation thermique supplémentaire ou réduire le passage du rayonnement thermique [7].

5. Recyclabilité

Le verre en tant que matériau est 100% recyclable. Il peut être recyclé sans compromettre la qualité ou la pureté. Le verre recyclé aide à conserver l'énergie en réduisant les émissions et la consommation de matières premières [3].

Types de verre utilisés dans l'industrie de la construction

Le verre architectural se décline en différentes catégories de résistance, à savoir :verre recuit, verre entièrement trempé , et verre trempé à chaud . D'autre part, il existe des types de verre spécialisés fabriqués avec différentes qualités pour améliorer les performances, à savoir :verre feuilleté , vitre isolant , verre revêtu , vitre teintée , et fil de verre .

1. Verre float (recuit)

Le verre flotté, également appelé verre recuit, est le plus courant parmi les types de verre architectural. Il est fabriqué à partir de matières premières telles que la silice, le carbonate, le sulfate et le calcaire. Le verre flotté a une qualité de surface exceptionnelle car il ne subit pas de traitement thermique et n'est donc pas sujet à la distorsion généralement produite par la trempe du verre. Il est souvent utilisé dans les structures résidentielles. Cependant, en cas de bris, le verre recuit se brise dangereusement en éclats tranchants [8,9].

2. Verre entièrement trempé (trempé)

Le verre entièrement trempé est soumis à une trempe thermique, c'est-à-dire un chauffage à une température spécifique d'environ 650 ° C suivi d'un refroidissement rapide sous un flux d'air vif. Il en résulte une résistance, une ductilité et une résistance mécanique améliorées. Lors du refroidissement, la structure intérieure du verre trempé subit une contrainte de traction, tandis que la surface extérieure subit une contrainte de compression, ce qui se traduit par une résistance accrue à la flexion par traction et une résistance aux chocs supérieure à celle du verre flotté.

Le verre entièrement trempé possède une résistance plus de quatre fois supérieure à celle du verre recuit , offrant une résistance élevée contre la rupture, et minimisant ainsi les risques de blessures et de dommages matériels. Le verre trempé est généralement utilisé dans les panneaux latéraux des escaliers mécaniques, les pare-brise des voitures de sport, les sols en verre et les murs-rideaux des immeubles de grande hauteur, entre autres [8,9].

3. Verre renforcé à la chaleur

Le verre renforcé à la chaleur est un verre semi-durci et partiellement trempé qui est solide et résistant à la rupture due aux contraintes thermiques ou aux charges de vent. Sa résistance et sa résistance à la rupture sont au moins deux fois supérieures à celles du verre recuit. Le traitement thermique entraîne certains niveaux de distorsion et des cas de rupture produiraient de gros éclats [8,9].

4. Verre Feuilleté

Le verre feuilleté est constitué de deux ou plusieurs vitres en verre renforcé thermiquement ou trempé avec une feuille intermédiaire (par exemple, éthylène-acétate de vinyle ou polyvinylbutyral). C'est un type de verre de sécurité qui empêche la chute d'éclats de verre dangereux lorsqu'il est brisé. Son intercalaire en plastique offre également une protection contre les rayons ultraviolets et de bonnes caractéristiques acoustiques.

5. Verre isolant

Le verre isolant est composé de deux vitres ou plus, séparées par un matériau d'espacement et scellées hermétiquement. Ils sont couramment utilisés pour le contrôle de la condensation et l'isolation thermique. L'espace aérien isolant peut être rempli pendant le processus de production avec de l'air sec ou un gaz à faible conductivité tel que l'argon ou l'hexafluorure de soufre. Le verre isolant est conçu pour empêcher de manière significative le transfert de chaleur vers et hors du bâtiment, réduisant ainsi le gain et la perte de chaleur pour donner une performance thermique supérieure.

6. Verre enduit

Le verre à couches est un verre recouvert de composés métalliques tels que des oxydes de fer et des composés d'étain qui non seulement offrent un attrait esthétique, mais régulent également ses performances thermiques en réfléchissant la lumière visible et le rayonnement infrarouge. Par exemple, des films minces et durables de métal ou d'oxydes métalliques peuvent être placés sur la surface de feuilles de verre claires ou teintées afin de fabriquer du verre à couches réfléchissantes. Le verre à couche réduit l'éblouissement visuel et la lumière indésirable du soleil qui pénètrent dans un bâtiment [9].

7. Fil de verre

Le verre métallique comporte un treillis métallique en acier intégré dans la plaque de verre , ce qui lui permet de tenir en cas de fissuration. Il est également utilisé comme ignifuge [6]. Cependant, le treillis métallique génère des points faibles dans toute la structure du verre, affaiblissant sa résistance et sa résistance aux chocs.

Les innovations constantes et les progrès technologiques continuent d'augmenter les possibilités d'utilisation du verre dans le monde de l'architecture et de l'ingénierie. Avec son attrait esthétique, sa polyvalence et sa capacité à exploiter la lumière naturelle mieux que tout autre matériau, le verre s'impose comme un élément indispensable de la construction moderne [2].

De nombreux bâtiments spectaculaires témoignent de sa superbe valeur. Le Philharmonique de Szezecin en Pologne dispose de verre nervuré culminant à son toit en pente. Le siège social du groupe Gores à Beverly Hills affiche des vitres formant un réseau de cercles et de losanges. La cathédrale du Christ dans le Garden Grove de Californie reflète la beauté de son environnement à travers ses panneaux de verre miroir. Ces merveilles architecturales sont toutes rendues possibles grâce au miracle du verre [10].

En réponse à l'immense valeur du verre de nos jours, les entreprises de fabrication de verre collaborent sans cesse avec des architectes et des designers pour étendre les possibilités d'utilisation du verre dans l'architecture. Par exemple, SCHOTT, un fabricant de verre architectural avec plus de 130 ans d'expérience, est spécialisé dans les domaines des matériaux verriers, des formulations et des technologies de pointe qui s'efforcent de mener à bien de tels efforts. Le verrier a également proposé des services de préservation et de protection d'objets culturels sensibles et de façades historiques avec ses verres de protection antireflet [11].