La mise sous pression de coussins gonflables est indispensable pour exploiter les remarquables performances mécaniques des membranes en ETFE, un plastique transparent développé à l’origine pour l’aérospatiale qui s’avère indispensable dans ce type de couverture.
Apparues depuis de nombreuses années en couverture de bâtiment (piscine, gare…) ou de patio et atrium, les couvertures gonflables combinent isolation thermique, résistance, légèreté et transparence. Elles sont généralement réalisées à partir de films en ETFE dont la durée de vie est supérieure à trente ans.
Développé à l’origine pour l’aérospatiale, ce fluoropolymère thermoplastique offre une très bonne résistance mécanique et à la déchirure évaluée à 400 N/mm2, ainsi qu’à la chaleur et une résistance aux UV supérieure à vingt-cinq ans. Ces membranes peuvent être utilisées en simple couche dans une structure, à condition d’être pré-tendues avec des ressorts et stabilisées avec des câbles en acier.
Du fait de la grande élasticité du matériau, il est préférable de le mettre en œuvre en coussins gonflables composés de deux à quatre couches étanches, mis en légère surpression, sertis dans des cadres aluminium et fixés sur une structure précontrainte.
Le gonflage améliore les propriétés isolantes de l’enveloppe et aide à répartir les efforts. La résistance aux effets de charge du vent est accrue. Son grand atout par rapport à une verrière pour une utilisation en couverture réside dans sa légèreté. Sa densité est de 1,75 g/cm3, contre 2,5 pour le verre. Conjuguée à sa très faible épaisseur, la membrane en ETFE est cent fois plus légère que le verre à performances égales. Son poids peut être négligé dans les calculs statiques de structures. Avec les cadres alu de l’ossature des coussins, le poids d’une telle couverture avoisine les 1,5 à 2 kg/m2, montant exceptionnellement jusqu’à 5 kg/m2. Léger et autoportant, chaque coussin peut atteindre des longueurs de 40 à 60 mètres pour une largeur maximale de 4 à 5 mètres. Avec l’aide de renforts comme des filets de câbles, le rayon de courbure des coussins peut être réduit, ce qui permet d’augmenter sa portée. La légèreté est aussi un avantage pour le transport et la pose des coussins qui sont livrés roulés.
Visuellement, tant l’ossature que la structure porteuse d’une couverture gonflable sont plus fines et moins présentes que dans le cas d’une verrière classique. Conçue et fabriquée sur mesure, la couverture gonflable offre une grande liberté de formes tridimensionnelles. À noter cependant que l’usage des ouvrants, qui requiert un renforcement des cadres, est peu pratiqué et nécessite des études spécifiques. L’adaptation à toutes sortes de formes organiques et fluides fait de la couverture gonflable une solution présentant un intérêt pour les opérations de prestige, mais aussi en rénovation. En effet, ce type de couverture s’adapte très facilement aux irrégularités d’une structure existante. Avec une pose facilitée et une ossature allégée, le coût d’une couverture gonflable peut être jusqu’à trois fois inférieur à celui d’une couverture traditionnelle.
De bonnes performances globales
L’ETFE est un matériau qui cumule les bons points, mais qui répond de manière minimale aux exigences de la RT 2005. Le coefficient Ug de transmission thermique d’un coussin gonflable composé de deux feuilles avoisine les 3 W/m2°K, avec trois feuilles se trouve proche de 2 W/m2°K, et avec quatre feuilles sa valeur descend à 1,5 W/m2°K. C’est plus performant qu’un double vitrage classique, mais sans atteindre les performances des doubles vitrages à faible émissivité, dont l’Ug est à 1,1 W/m2°K. Le fait de nécessiter moins de cadre avec l’ETFE aide aussi à obtenir de bonnes qualités thermiques, surtout si la rupture thermique au niveau des cadres est assurée par une garniture en silicone.
Sur le plan acoustique, comme la masse volumique de l’ETFE est négligeable, ce matériau est acoustiquement transparent et se caractérise par une absence de réverbération. Version thermo- plastique du Téflon, la membrane possède un fort pouvoir antiadhésif qui permet aux salissures d’être naturellement lavées par la pluie. Sans entretien particulier, les coussins gardent leur propreté et leur transparence. Enfin, ce matériau est neutre électriquement, peu combustible et écologique à fabriquer, d’autant que les chutes résultantes de la découpe des lés peuvent être recyclées. Enfin, la membrane n’émet pas de composés toxiques pendant sa durée de vie. En revanche, les profilés en alu sont énergivores à fabriquer, mais leur poids rapporté à la surface de la couverture est réduit par rapport à celui d’une verrière classique.
La transparence en lumière visible de ce matériau semi-cristallin est de 92 % pour deux feuilles et de 85 % pour quatre feuilles.
Les couvertures gonflables sont donc appréciées pour les atriums de bâtiments (logements, restaurants, écoles, hôpitaux, bureaux, centres commerciaux…), ainsi que pour des couvertures de grande portée à destination des jardins botaniques, jardins d’hiver, serres, zoos ou centres de loisirs tels que le CenterParcs en Moselle, ou le Vitam’Parc, à Neydens près de Genève. Bien implantée en Angleterre et en Allemagne, la technique demeure encore confidentielle en France. Elle nécessite des études sur mesure, souvent des essais et un savoir-faire spécifique à la pose, d’autant que l’enveloppe fonctionne avec un réseau de soufflage garantissant une surpression permanente, dont la consommation électrique est heureusement très faible.
Un matériau conçu pour l’espace
Quelques projets phare ont assuré la promotion de l’ETFE cette[…]
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