Influence des couches intermédiaires EVA, PVB et ionoplastes sur le comportement structurel et le modèle de fracture du verre feuilleté

Date : 28 août 2023

Auteurs : Liene Sable, David Kinsella et Marcin Kozłowski

Source:Journal international de recherche sur le verre structurel et les matériaux avancés,Volume 3 n°1, 2019, Publications scientifiques

EST CE QUE JE:https://doi.org/10.3844/sgamrsp.2019.62.78

Les tendances architecturales mettent de plus en plus au défi les producteurs de matériaux et les ingénieurs de créer des produits en verre feuilleté durables, renouvelables et innovants qui combinent de multiples fonctions comme, par exemple, des garde-corps en verre avec des cellules solaires, du verre feuilleté incurvé, des sols avec des diodes électroluminescentes qui servent d'écrans multimédia. Toutes les nouvelles tendances nécessitent le développement d'intercalaires pour verre feuilleté, qui permettent de stratifier des pièces électriques, des cellules solaires ou d'autres objets entre deux couches de verre. Pour ce processus de laminage complexe, l’intercalaire le plus approprié est l’éthylène-acétate de vinyle (EVA), car ses propriétés permettent de travailler à basse température sans autoclave. D'un autre côté, le matériau EVA n'a pas été défini ni entièrement discuté dans la norme prEN16613 en tant que matériau intercalaire approprié, par exemple pour les applications de structures telles que l'intercalaire en polyvinylbutyral (PVB). Pour cette raison, les stratifiés intercalaires EVA doivent être étudiés et comparés au PVB ou à des stratifiés intercalaires similaires pour évaluer leur comportement mécanique.

Le document de recherche donne une idée et compare le comportement structurel et le modèle de fracture et évalue des échantillons de verre feuilleté avec des intercalaires PVB, Ionoplast et EVA. Dans des circonstances pratiques, les structures en verre doivent être conçues pour résister aux contraintes de flexion qui peuvent survenir, par exemple en raison de charges latérales, ce qui signifie que les essais de flexion en quatre points constituent une méthode appropriée pour l'évaluation du comportement structurel. Des tests ont également été modélisés dans le logiciel d'éléments finis (EF) ABAQUS/CAE pour calculer les déplacements et évaluer les contraintes de flexion. Selon les recherches actuelles, la conclusion peut être tirée que pour les échantillons avec couche intermédiaire EVA, la rigidité est équivalente aux résultats des échantillons intercalaires PVB et que la couche intermédiaire EVA peut être utilisée dans les mêmes cas que le matériau PVB. De plus, l'utilisation de la méthode FE permet de simuler avec précision le comportement mécanique du verre feuilleté testé en flexion 4 points avec une corrélation de résultat élevée avec une erreur inférieure à 5 % tandis que les calculs analytiques montrent une erreur de 10 à 58 %.

Un développement important du verre structurel a été observé au cours des dernières décennies. Le verre n’est pas seulement utilisé comme unité de remplissage en verre isolant, mais c’est aussi un matériau structurel entièrement responsable. (Eekhout et Sluis, 2014 ; Grohmann, 2014 ; Raynaud, 2014) Comparé à une feuille de verre monolithique, le verre feuilleté après effondrement conserve son intégrité et la structure peut remplir sa fonction jusqu'à son remplacement. Le verre feuilleté est un matériau composite constitué d'au moins deux couches de verre liées entre elles par une couche intermédiaire en polymère. La sélection du type d'intercalaire dépend le plus souvent de l'application de l'élément structurel, par exemple résistant aux chocs, isolant acoustique, anti-effraction ou résistant au feu (Sandén, 2015).

Du point de vue structurel, le verre est un matériau fragile et se brise sans avertissement. Il est sensible aux concentrations de contraintes et sa résistance dépend du degré d'endommagement de la surface du verre (Pfaender, 1996). La résistance à la traction est régie par la présence de défauts du matériau, qui amplifient localement les contraintes et agissent comme des sites de rupture potentiels. La propriété de contrainte d'un défaut dépend de sa forme et de sa taille, qui ne peuvent cependant pas être déterminées correctement à l'aide des technologies de mesure actuellement disponibles (Lamon, 2016).

L'intégration de couches intercalaires entre les couches de verre est l'une des possibilités permettant de maintenir la capacité portante et l'intégrité structurelle après un bris de verre. L'avantage de l'intercalaire polymère est sa capacité à absorber les déformations importantes, à retenir les éclats de verre et à limiter la taille de l'espace entre les éclats de verre après une rupture de verre.