Capsule #2 : Application des principes de dimensionnement sismique de façon inusitée – Verre structurale

Sujet : Construction de rideaux de verre suspendusCapsule2

Concepteur : Olivier Girard ing. M.Sc.A.

Résumé : Utilisation des principes de design à la capacité pour protéger un matériau dispendieux et fragile

Le projet consiste au dimensionnement de rideaux de verre suspendus. Ces panneaux de verre donnent un esthétisme fabuleux au restaurant dans lesquels ils sont installés. Par contre, ces panneaux sont susceptibles d’être touchés et poussés par la clientèle et les employés. Lorsque nous regardons les panneaux de verre dans ce restaurant, il nous vient tous en tête une scène clichée de film burlesque où le serveur maladroit tribuche et emporte dans sa chute tables, chaises… et rideaux de verre. Si le lecteur n’a pas cette scène en tête, nous pouvons vous assurer que l’ingénieur concepteur, lui, l’avait en tête lors de sa conception !

Il faut donc s’assurer que les rideaux de verre soient conçus de façon sécuritaire. La difficulté du projet est d’établir de façon satisfaisante des charges de dimensionnement sécuritaires mais raisonnables. Sur-estimer les charges appliquées a pour conséquence de sur-dimensionner les éléments, ceci implique d’installer des panneaux de verre plus épais que ce qui serait requis. Considérant que certains de ces panneaux de verre coûtent plus de 10 000$ chacun, l’ingénieur doit avoir la certitude que chaque millimètre de verre est requis ! Oui… chaque millimètre !

Le poids des panneaux est facilement déterminable. Par contre, la poussée latérale que ces panneaux doivent subir n’est pas facilement établissable. Dans la littérature (commentaire I-62 du CNBC 2010), les cloisons intérieures doivent être dimensionnées pour une charge latérale de 0.25 kPa (5 livres par pied carré) si ces panneaux ne sont pas susceptibles d’être soumis à de grands vents (à l’intérieur d’un bâtiment ayant de petites ouvertures). Elles doivent être dimensionnées pour une charge latérale de 0.5 kPa (10 livres par pied carré) dans le cas contraire. La littérature ne tient pas compte du caractère fragile du matériel en place et ne tient pas compte des charges accidentelles que ces panneaux pourraient subir. La rupture d’un des panneaux de verre pourrait avoir des conséquences fâcheuses.

Nous sommes en présence de ce que les ingénieurs appellent : « faire un call d’ingénieur« .

 Il est pratiquement impossible d’établir avec certitude la charge que subira les rideaux de verre au cours de leur vie utile. Concevoir les panneaux de verre pour le scénario de chargement le plus critique n’est pas une solution viable économiquement. Face à ces deux constats, l’ingénieur a décidé d’accepter de faire un système qui pourrait « se briser » lors d’une charge accidentelle (notre serveur maladroit). Or, l’ingénieur s’est assuré que si une charge accidentelle avait lieu, la rupture se passerait dans l’acier plutôt que le verre. Nous savons tous que l’acier plie mais le verre casse ! Ainsi, l’ingénieur s’assure que dans le cas le plus extrème l’état initial du panneau de verre serait conservé. On évite ainsi une pluie de cristaux de verre…

 D’un point de vue d’ingénierie, nous avons forcé une zone faible dans l’acier. Nous avons calculé la résistance probable de l’acier (aucun facteur de sécurité et limite élastique à 385 MPa) et nous avons utilisé cette résistance comme cas de chargement pour le panneau de verre. La charge de dimensionnement de rupture est celle établie pour les cloisons intérieures à faible exposition aux grands vents.

Si vous avez la chance d’aller dans ce restaurant, vous verrez que les membrures d’acier ont été coupées stratégiquement. Maintenant vous comprendrez pourquoi…