Technologie

DES POSSIBILITÉS ILLIMITÉES

Des structures textiles dans l'architecture moderne

En comparaison avec les matériaux de construction connus et éprouvés, tels que la pierre, le bois, l'acier, le béton et le verre, la membrane est un produit encore relativement jeune dans le domaine de la construction; même si, dans la préhistoire, nos ancêtres ont déjà eu l'idée de protéger leurs habitations ou leurs provisions du vent et des intempéries en les recouvrant avec des peaux animales ou plus tard avec des couvertures reliées entre elles.

Aujourd'hui, l'architecture avec des membranes, également connue sous le nom de construction textile, est une technologie de pointe qui convient à des utilisations de types divers, telles que des toitures, des façades de bâtiments ou des enveloppes de bâtiments, surtout pour la protection contre les intempéries, mais également en tant qu'élément de conception architectonique.

Selon leur définition, les membranes sont des films fins et tendus, comme par exemple le tympan ou la toile des ailes de chauve-souris. D'innombrables formes et lois élémentaires créées par la nature ont poussé et motivé les scientifiques travaillant avec l'architecte Frei Otto à explorer les bases d'une nouvelle technologie de structure porteuse et à les développer en vue de les mettre en pratique.

Outre une variété de nouveaux développements en matière de technique de construction, les structures porteuses légères en membranes soumises à une traction, sur lesquelles les charges dues au vent et à la neige sont réduites grâce à la forme de surface courbée dans le sens opposé (anti-clastique), ont vu le jour. La plupart du temps, les constructions textiles sont des structures spatiales composées d'une combinaison d'éléments porteurs comprenant des membranes, de l'acier et des câbles, ces derniers servant à soutenir la fixation et la tension de la membrane. La forme de base classique la plus simple est alors le Velum, une voile à quatre coins dont la forme typique s'apparente à une selle.

VELUM (VOILE À QUATRE POINTS)

Les structures en membranes gonglée, comme les dômes gonflables ou coussins, sont également fréquemment utilisées. Il s'agit de formes courbées dans le même sens (synclastique) et maintenues de manière stable et statique à l'aide d'une pression d'air. Le tissu enduit est un matériau qui a fait ses preuves et s'est imposé. On distingue essentiellement le tissu en polyester très résistant aux déchirures doté d'un revêtement en PVC et le tissu en verre très résistant aux déchirures doté d'un revêtement en PTFE, mais les films plastiques en ETFE sont également utilisés en tant que coussins pneumatiques ou sont tendus en une couche. La qualité du matériau adapté est sélectionnée en fonction de l'utilisation.
Les propriétés de qualité essentielles sont la résistance élevée aux déchirures, le faible poids, la transparence élevée, la qualité de surface résistante, la résistance au feu et la grande durabilité.

TissuPES/PVC
Finition acrylique
PES/PVC
Finition PVDF
Verre/PTFE
Durré de vie moyenne10–15 ans15–20 ansPlus 25 ans
Résistance aux intempériesxxxxxxx
Résistance aux salissuresxxxxxx
Transluciditéxxxxxxxxx
Comportement au feuxxxxxxx
Résistance aux pliuresxxxxx(x)
Coûts (base : 100)100110200/250
Domaines d'utilisationStructures temporaires et permanentesStructures temporaires et permanentesStructures permanentes

CLASSEMENT D'ÉVALUATION :

(x) = insatisfaisant; x = satisfaisant; xx = bien; xxx = très bien La planification des constructions de membranes, comme c'est le cas pour de nombreux projets de construction conventionnels, est un processus interdisciplinaire qui se déroule entre le maître d'ouvrage et l'utilisateur, l'architecte, l'ingénieur et l'entrepreneur. Il est important de connaître les exigences relatives à l'ouvrage et de bien prendre en compte de manière concrète et professionnelle les propriétés prévues par la loi et les possibilités de l'architecture de membranes. Pour la mise en forme, le calcul statique et la planification détaillée, le planificateur dispose de programmes de calcul de haute qualité, qui représentent une grande aide et permettent par conséquent une conception sûre et économique. Les phases de planification sont presque identiques à celles de la planification de projets de construction classiques..

En ce qui concerne l'exécution, on peut dire qu'il s'agit d'une méthode de montage, car chaque élément de la structure porteuse est préfabriqué en usine et assemblé sur le lieu de montage. Les membranes sont confectionnées en usine, c'est-à-dire à partir de matériau plat coupé du rouleau et soudées afin de créer la forme spatiale pré-calculée, le tout en exécutant tous les détails garantissant une fixation et une tension professionnelles et conformes.

QUAND L'ARCHITECTURE DE MEMBRANE EST-ELLE CORRECTE ?

Le tissu textile en tissu de verre ou de polyester à haute résistance et les films plastiques en ETFE apportent des dimensions entièrement nouvelles au domaine de la construction. Grâce à la flexibilité élevée, au faible poids de surface, à la résistance de traction extrêmement élevée et à la transparence élevée du matériau, il est possible, ...

  • de couvrir des vastes surfaces sans piliers de support
  • d'aménager des espaces baignés de lumière
  • de mettre en œuvre des constructions de formes entièrement nouvelles
  • de conférer une apparence mémorable grâce à la conception et aux couleurs
  • de créer des structures et des constructions temporaires et de les réutiliser sur un autre site
  • de construire en ménageant les ressources
  • d'explorer des domaines de construction complètement nouveaux

Les possibilités de ce type de construction sont très variées. Les membranes, la plupart du temps conçues pour les toitures ou les façades, garantissent une protection sûre contre le vent et les intempéries et bien plus encore. Les membranes réalisées avec plusieurs couches présentent un bon coefficient d'isolation et offrent également une isolation acoustique. De plus, il existe des constructions de membranes dotées d'une isolation thermique supplémentaire. Il existe des membranes dont la transparence est élevée, mais également d'autres modèles opaques. Alors que les tissus en polyester recouverts de plastique sont disponibles dans toutes les couleurs, les tissus revêtus de verre sont principalement fabriqués en blanc. Les couleurs claires ou le blanc sont souvent choisis, car ces derniers offrent un effet esthétique agréable, et la transparence est en outre optimale.

MEMBRANE POUR TOIT ARQUÉ

MEMBRANE POUR TOIT CHAPITEAU

Même si les lois élémentaires de la physique doivent être respectées, les possibilités de conceptions formelles dans l'architecture de membranes sont extrêmement variées. Souvent, outre le respect des exigences fonctionnelles, le choix de la forme d'une membrane est du à des raisons de conception purement architectoniques souvent motivées par le concept marketing du donneur d'ordre. Une structure de membranes réussie peut apporter une contribution non négligeable à l'image d'un ouvrage ou d'une entreprise. En cas d'utilisation temporaire, les membranes en tissu polyester recouvert de plastique sont idéales. Le montage et le démontage sont simples et se déroulent facilement grâce au faible poids et à la flexibilité du matériau. Les toits dits convertibles, des constructions de toits avec des mécanismes d'ouverture et de fermeture automatiques, sont exclusivement fabriqués en tissu polyester revêtu de plastique. Les coûts constituent un critère important lors du choix du type de construction. Il n'existe aucun type de construction connu à ce jour qui soit le plus avantageux dans toutes les situations. C'est également le cas de l'architecture de membranes. En règle générale, on peut alors dire que les constructions de membranes ont des coûts avantageux lorsqu'il faut couvrir de larges portées ou surfaces ou si la construction détient un facteur élevé de répétition.
Il est important d'indiquer que la membrane est un matériau qui n'a jusqu'à présent aucune homologation générale et c'est pourquoi l'autorisation doit être attribuée au cas par cas, pour chaque projet. Même si ce processus est progressivement devenu routinier, des retards fâcheux peuvent apparaître en cas de préparation peu soignée des documents et lors des essais.

L'ARCHITECTURE DE MEMBRANES AUJOURD'HUI

L'architecture de membranes est devenue un type de construction de haute technologie qui jouit d'une grande popularité. Les sections ci-après présentent les domaines ou les secteurs marketing où l'architecture de membrane est souvent utilisée, ainsi que les tendances et leurs arguments les plus évidents. Comme par le passé, les constructions textiles d'aujourd'hui sont de plus en plus nombreuses dans tous ce qui touche aux loisirs ou aux lieux de rencontre des gens pendant leur temps libre. Les structures de membranes dotées de formes spéciales, souvent quelque peu ludiques, en plus d'être légères et claires, créent une ambiance aérienne, confèrent une atmosphère accueillante et invitent à l'optimisme. L'expérience montre qu'effectivement, la plupart des personnes apprécient cette atmosphère sous une membrane et s'y sentent bien. C'est souvent l'idée originale, la conception particulière qui permet de réussir grâce à un élément hors du commun. L'architecture de membranes s'est entre-temps fait une place solide dans la technique de construction, comme le prouve la diversité des utilisations pratiques.

CULTURE

Les structures porteuses légères en membranes constituent une solution idéale comme toits de protection contre les intempéries lors de pièces de théâtre et de concerts. Étant donné que les amphithéâtres accueillent souvent des évènements très sophistiqués d'un point de vue technique et financier, nous aimerions qu'ils aient lieu quel que soit le temps. C'est pourquoi on dote ces sites de préférence de toitures. Le montage et le démontage de toits temporaires (mobiles) sont relativement faciles et c'est pourquoi cette solution est très souvent privilégiée pour l'organisation d'évènements culturels estivaux. La charge de la neige ne doit pas être prise en compte lors du calcul et de la construction et il existe des solutions relativement faciles et donc économiques. Cependant, l'architecture de membranes est un type de construction solide qui convient très bien pour la protection de monuments ou de musées, mais également pour le théâtre. Des systèmes concernant l'isolation thermique et acoustique ont été conçus par des planificateurs et des entrepreneurs et ont déjà fait leurs preuves. Le maître d'ouvrage, en plus de pouvoir réaliser l'objectif de manière fonctionnelle, bénéficie également des avantages supplémentaires de la construction qui représente un remarquable véhiculeur d'image.

Exemples d'utilisation :
Comédie musicale : Comédie musicale Le Roi Lion, Hambourg

TRANSPORT

Les structures de membranes utilisées pour les toits de terminaux d'aéroports, de halls de gare ou de stations de bus sont plus qu'une alternative aux constructions de toit en tôle ou en verre. Dans ces lieux où se croisent des personnes tous les jours, l'architecture a le droit d'être un peu spéciale, voire fantaisiste. De nouveau, la légèreté de la structure et le jeu de lumière suscitent l'enthousiasme et sont acceptés sans problème. Il convient de prêter une attention particulière au choix du matériau adapté. Afin d'éviter un encrassement rapide et disgracieux de la surface de la membrane et de bénéficier d'une protection au feu élevée, il est recommandé d'utiliser le tissu en verre revêtu de PTFE.

Aéroport : Aéroport de Denver, USA

SPORT

Les toits de membranes sont prévus et installés dans les stades sportifs depuis plus de 30 ans. Le stade olympique de Munich n'est certes pas doté d'un toit en membranes, mais fait toutefois partie de la famille des structures porteuses légères. Il existe aujourd'hui dans le monde entier un nombre considérable de toitures de stades sportifs très bien réussies qui sont conçues selon le principe de structures porteuses de constructions spatiales à base de câbles et de membranes tendues. La fascination de la légèreté de la structure et de la forme ainsi que le faible poids de la construction agissent en faveur de cette solution et convainquent de plus en plus d'architectes et de maîtres d'ouvrage. Les toits de membranes sont construits sur une large portée sans piliers de support. Les piliers gênants qui limitaient l'angle de vue des spectateurs ont disparu. Les visiteurs des stades souhaitent apprécier l'événement sportif en étant protégés du vent et des intempéries. Les visiteurs des patinoires artificielles aimeraient également exercer leur sport favori en cas de mauvais temps. Un toit de membranes peut garantir ceci et contribue en plus à réaliser des économies d'énergie.

Stades sportifs : Daimlerstadion, Stuttgart

ARCHITECTURE

De plus en plus d'architectes savent intégrer les structures en membranes dans le concept global de projets de construction complexes. L'architecture de membranes peut souvent être la solution adaptée pour la construction de toits au-dessus des entrées ou des sorties, des terrasses ou également comme toiture de cour ou tenture de façade. La toiture de auvents de parking avec des membranes est une idée dont les architectes ont beaucoup discuté et qui a déjà été mise en œuvre avec succès à plusieurs reprises. En outre, la combinaison du verre et des membranes est souvent utilisée. L'alternance ainsi créée entre la transparence et la translucidité est intéressante et forme un théâtre de lumière vivant et en constante évolution. En général, les architectes ont besoin de rattraper leur retard en ce qui concerne l'acquisition de connaissances sur l'architecture de membranes. L'importance accordée à ce type de construction n'est pas la même dans tous les instituts.

Membrane de verre : Sony Center, Berlin

CENTRES COMMERCIAUX

Depuis longtemps déjà, aller faire les courses ne représente pas seulement l'approvisionnement en produits de première nécessité, il s'agit également pour beaucoup d'un divertissent durant le temps libre qui devient de plus en plus important. Le consommateur s'attarde toujours plus longtemps dans les centres de shopping et ces derniers se sont transformés d'une certaine manière en centres de loisir. Il va de soit que les architectes et les maîtres d'ouvrage ont toujours fait en sorte, dans le cadre de la vaste concurrence de l'économie de marché, de développer la conception de construction et l'ambiance de tels centres en les rendant les plus attrayants et invitants possible. L'architecture de membranes est alors un concept tout à fait approprié. De nouveau, l'effet ludique autorisé en matière de forme et de conception ainsi que la transparence jouissent d'une très grande popularité. La possibilité d'un éclairage indirect et d'un système de lampes pour éclairer la structure de membranes dans l'obscurité est une des caractéristiques essentielles de cette architecture.

ÉVÈNEMENTS

Lorsque l'occasion se présente, comme par exemple une exposition, une olympiade ou un championnat du monde, on vérifie au moins toujours si l'idée de l'architecture de membranes pourrait permettre d'ériger quelque chose d'unique. Dans le cadre de telles utilisations, les facteurs de délais et de coûts revêtent une importance supérieure. Les membranes permettent de réaliser des structures, des toits et des halls dans des délais très brefs. Un concept simple et clair et le choix du matériau en fonction de l'usage constituent la condition pour d'obtenir une solution à des coûts avantageux. Si des constructions doivent être érigées pour une utilisation unique, il est recommandé d'utiliser du tissu en polyester revêtu de plastique. Aujourd'hui, quelques maîtres d'ouvrage et certaines communes ont décidé d'acquérir une structure de toit mobile montée pour un ou plusieurs évènements, ou pour la saison estivale, et stockée pour le reste de l'année.

Exemples d'utilisation :
Millénaire : Dôme du Millénaire, Londres

MARKETING

Le soin de l'image, surtout pour le marketing des produits de consommation prestigieux, comme par exemple dans le domaine automobile, a une très grande importance. C'est la raison pour laquelle l'architecture de membranes s'est répandue entre autres dans ce segment. Les véhicules ne sont pas seulement présentés dans une atmosphère agréable, mais ils sont également protégés des salissures et de la grêle. Même en hiver, les projets d'exposition ne sont pas gênés par l'enneigement ou le givre. Les agences de marketing pensent toujours à utiliser de manière pertinente l'architecture de membranes lors de l'organisation d'événements.

Stands de salon : Coca-Cola, Olympiade London 2012

L'ARCHITECTURE DE MEMBRANE DE DEMAIN

On peut donc admettre qu'à l'avenir, l'architecture et la technique de bâtiment continueront de se développer et l'ambition de trouver de nouvelles idées s'étendra, ce qui est une grande chance pour l'architecture de membranes de prendre de plus en plus d'importance.

NOUVEAUX MATÉRIAUX

Afin de pouvoir continuer à développer l'architecture de membranes, outre les matériaux ayant déjà fait leurs preuves, de nouveaux matériaux orientés vers l'avenir et répondant encore mieux aux exigences techniques sont exigés. Il faut surtout améliorer la qualité de surface concernant la résistance aux salissures de matériaux moins chers et la capacité de soudage. Il faut également continuer d'optimiser la transparence. Il existe également une demande en matériaux transparents résistants aux déchirures. La compatibilité environnementale et le recyclage des matériaux constituent également un autre aspect. Un développement adapté à cet ensemble de demandes est la polyoléfine sur des tissus en polyester spéciaux. Lorsque l'équipe chargée du développement a réussi à fixer tous les paramètres du revêtement en plastique de sorte à ce que la résistance de soudure, la résistance aux salissures et le comportement au feu soient optimaux et par conséquent, conformes aux attentes de l'utilisateur, nous aurons réalisé une avancée considérable.

NOUVEAUX DOMAINES D'UTILISATION

La tendance à la croissance dans le domaine des loisirs se maintiendra également lors du prochain millénaire. Le commerce du divertissement et du sport continuera à prendre de l'importance et l'exigence d'avoir des stades confortables dotés de toitures complètes ou partielles se renforcera. Il y a actuellement en Europe un grand retard à rattraper dans tous les stades sportifs. De nombreux stades sont complètement vétustes et ne sont presque plus à la hauteur des exigences actuelles. Il sera nécessaire de construire de nouveaux stades et de les équiper de larges toits. Dans le domaine du transport, le développement se poursuit inexorablement. Tous les aéroports d'Europe hébergent des chantiers. De nouveaux parkings couverts, des terminaux et des bâtiments administratifs sont fabriqués et comptent de grandes surfaces abritées par millions. L'agrandissement du trafic ferroviaire continue également et exige la construction de nouvelles stations et gares. Un second souffle est donné aux dirigeables pour le transport des marchandises (voir Cargolifter) et donne lieu à d'importants investissements dans la construction d'ateliers et de hangars de maintenance, mais également d'entrepôts. Cela donne ainsi lieu à la construction de structures de large portée pour lesquelles les membranes conviennent parfaitement. À l'occasion du passage au nouveau millénaire, la plus grande construction en membrane du monde a été construite à Londres. Les proportions et les possibilités laissent deviner la diversité et l'enthousiasme avec lesquels l'architecture de membranes va se développer à l'avenir.