La famille des Eurocodes s’agrandit : l’Eurocode 10 pour le verre structural, l’Eurocode 11 pour les composites fibre-polymère, et une spécification technique pour les membranes tendues. Ce que sont ces matériaux, ce que couvrent les nouvelles règles, où elles en sont, et ce qu’elles changent dans les calculs, coefficients à l’appui.
Pendant près de vingt ans, la famille des Eurocodes a compté dix normes, de l’Eurocode 0 (EN 1990, bases de calcul) à l’Eurocode 9 (EN 1999, aluminium). La deuxième génération l’agrandit avec deux nouveaux matériaux : le verre structural, avec l’Eurocode 10, et les composites fibre-polymère, avec l’Eurocode 11. Ils portent les références EN 19100 et EN 19101. Les membranes tendues, elles, disposent d’une spécification technique européenne.
Ces matériaux ne sont pas nouveaux sur les chantiers. Ce qui change, c’est qu’ils pourront être calculés avec la même logique que le béton, l’acier ou le bois : mêmes actions, mêmes combinaisons, mêmes principes de sécurité.
Eurocode 10 : le verre devient un matériau de structure
Garde-corps vitrés, planchers et escaliers en verre, poutres et poteaux en verre feuilleté, verrières, grandes façades : le verre porte de plus en plus. Jusqu’ici, il n’existait pas de règle européenne commune pour le calculer ; on s’appuyait sur des guides et des règles nationales. L’Eurocode 10 (EN 19100) comble ce manque, en trois parties :
- règles générales : bases de calcul et matériaux ;
- éléments chargés hors de leur plan : vitrages, planchers, garde-corps soumis au vent, aux charges d’exploitation, aux chocs ;
- éléments chargés dans leur plan : poutres et raidisseurs en verre.
Quatre verres, quatre comportements
Tous les verres ne se valent pas. Le verre de base, dit recuit ou « float », peut être renforcé par un traitement thermique, puis assemblé en feuilleté.
| Verre | Fabrication | Résistance caractéristique en flexion | Rupture |
|---|---|---|---|
| Recuit (float) | verre plat refroidi lentement | 45 MPa | grands morceaux coupants |
| Durci | chauffé puis refroidi assez vite | 70 MPa | morceaux moyens, qui restent souvent en place |
| Trempé | chauffé puis refroidi très vite : la surface est mise en compression | 120 MPa | petits fragments peu coupants |
| Feuilleté | plusieurs feuilles collées par un intercalaire plastique | selon les verres assemblés | les morceaux restent collés à l’intercalaire |
Pour un plancher ou un garde-corps, on combine souvent ces atouts : un feuilleté de verres trempés ou durcis résiste bien et ne tombe pas en morceaux s’il casse. L’Eurocode 10 demande d’ailleurs d’étudier la sécurité après rupture : un élément en verre cassé doit rester en place le temps de le remplacer.
Un matériau fragile, des coefficients adaptés
Le verre ne prévient pas avant de casser : il n’a pas la ductilité de l’acier, qui se déforme avant de rompre. L’Eurocode 10 en tient compte par des coefficients partiels qui dépendent de la classe de conséquences de l’ouvrage, c’est-à-dire de la gravité d’une éventuelle rupture :
| Situation de projet | Coefficient | CC1 | CC2 | CC3 |
|---|---|---|---|---|
| Durable ou transitoire | γM, verre de base | 1,6 | 1,8 | 2,0 |
| Durable ou transitoire | γp, précontrainte du verre trempé | 1,1 | 1,2 | 1,3 |
| Accidentelle | γM, verre de base | 1,0 | 1,1 | 1,2 |
| Accidentelle | γp | 1,0 | 1,0 | 1,0 |
À titre de comparaison, le coefficient partiel du béton vaut 1,5 en situation durable : le verre est calculé avec plus de prudence, d’autant plus que les conséquences d’une rupture sont graves. Pour le verre feuilleté, l’Eurocode 10 encadre aussi la prise en compte de l’intercalaire, qui fait travailler ensemble les feuilles de verre, par la méthode de l’épaisseur effective. La résistance du verre dépend en outre de la durée de la charge : il résiste mieux à une rafale de vent qu’à un poids permanent.
Eurocode 11 : les composites fibre-polymère
Qu’est-ce qu’un composite fibre-polymère ?
C’est un matériau qui associe des fibres très résistantes (verre, carbone, basalte) et une résine polymère qui les maintient ensemble, un peu comme le béton armé associe l’acier et le béton. Dans la construction, on les fabrique souvent par pultrusion : les fibres imprégnées de résine sont tirées à travers une filière chauffée, ce qui donne des profilés de section constante (poutres en I, tubes, caillebotis).
| Atouts | Points de vigilance |
|---|---|
| légers : faciles à transporter et à poser | souples : les déformations dimensionnent souvent le projet |
| insensibles à la rouille, adaptés aux milieux marins et chimiques | fluage sous charge permanente |
| isolants électriques, transparents aux ondes | comportement au feu à étudier spécifiquement |
| peu d’entretien | assemblages plus délicats que pour l’acier |
Usages courants : passerelles piétonnes, tabliers légers, garde-corps et caillebotis en milieu agressif, et renforcement d’ouvrages existants par collage de lamelles ou de tissus de carbone.
Où en est l’Eurocode 11 ?
Le calcul s’appuie aujourd’hui sur la spécification technique CEN/TS 19101, publiée en novembre 2022, qui sert de période d’essai avant sa transformation en Eurocode. L’Eurocode 11 (EN 19101) est en préparation au sein du comité européen CEN/TC 250, en trois parties : règles générales pour les bâtiments, les ponts et les ouvrages de génie civil ; calcul au feu ; exécution. Sa publication est annoncée vers 2028.
Un coefficient qui dépend de la dispersion du matériau
Les propriétés d’un composite varient d’un lot à l’autre plus que celles de l’acier. La spécification relie donc le coefficient partiel du matériau γm à la dispersion mesurée lors des essais, le coefficient de variation Vx :
| Vx | 5 % | 10 % | 15 % | 20 % | 30 % | 45 % |
|---|---|---|---|---|---|---|
| γm | 1,07 | 1,15 | 1,23 | 1,32 | 1,51 | 1,82 |
Un fabricant qui maîtrise sa production obtient ainsi des résistances de calcul plus élevées : la qualité est directement récompensée. S’y ajoute un coefficient lié au mode de ruine des profilés : 1,40 pour la ruine du matériau, 1,30 pour le flambement global ou local, 1,55 pour le flambement par flexion-torsion ; 1,50 pour les assemblages boulonnés (tableaux 4.3 et 4.5). Le fluage sous charge permanente, important pour ces matériaux, fait l’objet d’une vérification propre.
Et les membranes tendues ?
Toiles tendues de stades et de parvis, coussins gonflés en ETFE des grandes verrières : ces structures très légères disposent depuis 2023 d’une spécification technique, la CEN/TS 19102. Elle remplace les coefficients de sécurité globaux des pratiques nationales, qui allaient de 2,0 à 5,0, par des coefficients partiels séparés : γF = 1,5 sur les actions et γM = 1,5 sur le matériau. Des facteurs de modification complètent le calcul pour le vieillissement, l’état de contrainte biaxial, la durée de la charge et la température. La forme de la membrane, qui dépend de sa mise en tension, est elle-même une étape du calcul.
Récapitulatif
| Matériau | Texte | Statut | Exemples d’ouvrages |
|---|---|---|---|
| Verre structural | EN 19100, Eurocode 10 | norme de deuxième génération | garde-corps, planchers, verrières, poutres en verre |
| Composites fibre-polymère | CEN/TS 19101:2022, futur EN 19101 (Eurocode 11) | spécification technique, Eurocode en préparation | passerelles, caillebotis, renforcements |
| Membranes tendues | CEN/TS 19102:2023 | spécification technique | toitures textiles, coussins ETFE |
À retenir
- Eurocode 10 (EN 19100) : le verre structural, en trois parties, avec une attention particulière à la sécurité après rupture.
- Eurocode 11 (EN 19101) : les composites fibre-polymère, en préparation, sur la base de la CEN/TS 19101:2022.
- Membranes tendues : spécification technique CEN/TS 19102:2023, avec des coefficients partiels à la place des coefficients globaux.
- Ces matériaux se calculent désormais avec la même logique que le béton ou l’acier : actions de l’EN 1991, combinaisons de l’EN 1990, coefficients partiels.
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