Guide complet des murs rideaux

Murs rideaux : types, matériaux et avantages du système de construction qui a révolutionné l’aspect extérieur des bâtiments contemporains

Avec sa surface vitrée qui semble se fondre avec l’environnement environnant, les murs rideaux ont rendu possible l’intégration complète entre les espaces intérieurs des bâtiments et le paysage extérieur. Pour concevoir avec succès une façade continue au design attrayant, assurant le confort et la sécurité des occupants, il est nécessaire de balancer et d’évaluer plusieurs aspects : architecturaux, structurels et énergétiques. C’est pourquoi, lors de la phase de conception, il peut être vraiment bénéfique d’adopter la méthodologie BIM et d’utiliser un logiciel de conception du bâtiment, avec lequel modéliser en 3D le bâtiment, évaluer directement l’impact esthétique de ce système de construction, et effectuer des analyses précises tant du point de vue structurel qu’énergétique.

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Qu’est-ce qu’un mur rideau ?

Le mur rideau, également appelée «curtain wall» en anglais, est une enveloppe verticale qui se présente comme un rideau ininterrompu composé de matériaux légers (comme le verre) et qui remplit les fonctions typiques d’un mur extérieur. Cette structure n’a pas de fonction porteuse, elle ne supporte aucun poids autre que le sien, et ne doit faire face à aucune autre contrainte que celles liées aux forces horizontales, telles que la force du vent. La fonction porteuse est entièrement confiée à la structure, généralement composée de poteaux et de poutres en acier ou en béton armé.
La façade rideau se distingue par sa polyvalence (elle peut être réalisée avec des panneaux transparents ou opaques), combinant toutes les performances d’une enveloppe de bâtiment traditionnelle à un design très distinctif. De plus, elle peut être conçue pour résister au feu, devenant ainsi ignifuge, et pour résister aux projectiles, souvent avec l’utilisation de verre pare-balles.

Murs rideaux avec matériaux légers

Son appréciation a débuté avec la diffusion mondiale du rationalisme et des cinq points de l’architecture de Le Corbusier, devenant de plus en plus le symbole de l’évolution architecturale et de l’affirmation du design et de l’esthétique moderniste.

Aujourd’hui, les «curtain wall» sont couramment réalisés avec des structures en aluminium extrudé. Cependant, certaines applications prévoient l’utilisation de structures en acier pour leurs propriétés physiques et mécaniques, permettant des portées plus larges et une dilatation thermique gérable.

Ces structures métalliques, composées de montants et de traverses, sont généralement fermées avec des vitrages à hautes performances, favorisant l’entrée de la lumière naturelle et le contrôle de l’environnement.

En pratique, ces façades rideaux en verre ont redéfini la relation entre les espaces intérieurs et extérieurs des bâtiments, permettant une plus grande intégration avec l’environnement extérieur.

Types

Les principaux types de murs rideaux varient en fonction du système de fixation des panneaux de revêtement au cadre. On peut citer : 

• façades à montants et traverses : c’est le système de façade continue le plus courant et il est constitué d’éléments horizontaux et verticaux qui restent visibles. L’enveloppe est réalisée par parties et est composée de : 
  • poteaux verticaux fixés à la structure porteuse du bâtiment ;
  • traverses horizontales ancrées aux poteaux verticaux ;
  • panneaux opaques ou transparents (non ouvrables) ;
  • éléments ouvrables attachés aux poteaux et traverses ;
• façades structurelles : la caractéristique particulière de ce système est la coplanarité des surfaces vitrées, qui cache les structures métalliques porteuses. La continuité de la surface n’est interrompue que par les joints entre les plaques, à peine perceptibles de l’extérieur. Le système est composé d’éléments vitrés, ouvrables ou fixes, dans lesquels le verre est relié au cadre arrière par des adhésifs (silicone structurel) qui transfèrent toutes les charges au cadre lui-même. Il existe des systèmes qui utilisent, en plus des adhésifs en silicone, des éléments mécaniques (non visibles de l’extérieur) pour fixer les plaques à la structure ;
• façades modulaires : le système est réalisé avec des composants similaires au précédent (montants et traverses), mais contrairement à ce dernier, il se présente comme un ensemble dans lequel les éléments de base sont assemblés en modules (ou cellules) en atelier, transportés sur le chantier avec des panneaux opaques et transparents et installés. Le système atteint sa pleine fonctionnalité sur les chantiers où la construction d’un échafaudage extérieur est irréalisable ou économiquement peu rentable, par exemple pour les hauts immeubles en tour. L’assemblage des modules en atelier offre davantage de garanties de qualité, mais par rapport à un système à montants et traverses, il est moins flexible au niveau de la forme.
• Façades à «double peau»: constituées d’une enveloppe réalisée avec deux parois transparentes parallèles qui génèrent un espace d’air. Cette solution permet de conférer au système des valeurs de transmission thermique et d’isolation acoustique meilleures que celles des systèmes de murs rideaux à monocouche. À l’intérieur de l’espace d’air, le réchauffement de l’air provoqué par l’effet de serre génère des flux d’air qui sont dirigés vers l’extérieur ou vers l’intérieur du bâtiment (effet de cheminée). La chaleur accumulée peut ainsi être utilisée pour chauffer le bâtiment en saison froide ou expulsée en saison estivale. Pour contrôler la surchauffe estivale, le système est également équipé de pare-soleil situés à l’intérieur de l’espace entre les deux «peaux» ;
• Façades ponctuelles : ce type peut être divisé en deux sous-systèmes : 
  • fixation ponctuelle ;
  • panneaux indépendants (VEA, vitrages extérieurs attachés ou suspended curtain walls). Le système se compose de panneaux transparents soutenus par des dispositifs d’ancrage mécanique qui les fixent près des coins. Ces dispositifs, généralement constitués de tiges métalliques, transfèrent le poids du verre à une structure en retrait de la surface transparente. La structure porteuse peut être réalisée en alliages métalliques ou en d’autres matériaux (il existe des systèmes utilisant des montants constitués de plaques de verre placées orthogonalement à la façade). La catégorie de fixation ponctuelle comprend également les dites façades suspendues, des systèmes dans lesquels les panneaux sont ancrés près des coins (de manière similaire au système précédent) et reliés les uns aux autres sans une structure porteuse rigide proprement dite. Dans ce système, le poids de chaque élément de verre est transféré à celui immédiatement supérieur jusqu’à atteindre les éléments structurels supérieurs (structure porteuse du bâtiment). La surface transparente assume donc une fonction autoportante tandis que les sollicitations horizontales (les forces dynamiques générées par le vent) sont contrôlées par des systèmes de contreventement (généralement) situés à l’intérieur de la façade et constitués d’un ensemble de câbles «tendus».

Exemple de murs rideaux

L’évolution du mur rideau

Au cours du XIXe siècle, on a pu observer une large diffusion de structures couvertes en métal et en verre, telles que les gares et les serres. Cette tendance a été favorisée par plusieurs facteurs, dont la suppression de la taxe sur le verre, l’importation de plantes tropicales nécessitant des espaces appropriés pour leur culture, l’évolution de la science de la construction permettant une étude précise du comportement des matériaux et de leur dimensionnement, ainsi que le développement de l’industrie.
Un des exemples emblématiques de cette tendance est représenté par la «Palm House» du Royal Botanic Garden de Kew à Londres, construite entre 1845 et 1848 par Richard Turner et Decimus Burton, et par le Crystal Palace, une immense construction en verre de style victorien érigée à Londres en 1851 pour accueillir la première Exposition universelle.

Cependant, le véritable tournant dans l’évolution de la façade continue a été apporté par l’École de Chicago à la fin du XIXe siècle. Des architectes tels que William Le Baron Jenney, Louis Sullivan et le cabinet Holabird & Roche ont joué un rôle fondamental. Le «Tacoma Building» de 1884 a été le premier bâtiment où la façade continue a été appliquée à la structure porteuse du bâtiment lui-même, introduisant également le concept de «spandrel,» c’est-à-dire le panneau opaque qui couvre la vue des éléments structurels, généralement situé au niveau de la dalle, harmonisé avec les panneaux transparents pour reconstituer la continuité de la façade.

Le Corbusier a continué à développer et à affiner le concept de façade continue dans ses œuvres, en tant qu’élément architectural permettant de créer des espaces modernes, fonctionnels et esthétiquement avancés. Son idée était de créer une architecture « rationaliste » répondant aux besoins de la vie moderne et à l’efficacité, avec une nette séparation entre la structure porteuse du bâtiment et la façade elle-même, rendue possible grâce à l’adoption de structures en béton armé.

Dans les années 1940 et 1950, en raison de la forte demande de matériaux, les fabricants de composants métalliques et de menuiseries ont commencé à expérimenter de nouveaux systèmes, tels que le bronze et l’aluminium. Les années 1960 et 1970 ont vu l’introduction du silicone structural comme système de liaison entre les parties de l’enveloppe et le châssis, permettant ainsi la réalisation de façades entièrement vitrées sans profilés visibles. Un exemple notable de cette évolution est représenté par les «860-880 Lake Shore Drive Apartments» à Chicago, conçus par Ludwig Mies van de Rohe entre 1948 et 1951.

À partir des années 1990, la façade continue a acquis un rôle allant au-delà de sa fonction de simple fermeture et est devenue une sorte de «filtre» entre l’environnement intérieur et extérieur. Des solutions avancées ont été développées, telles que les façades doubles, celles adaptées à la récupération de la chaleur et celles photovoltaïques. De plus, les façades sont devenues un moyen de communication visuelle important, utilisées dans les «media building.»

Évolution des murs rideaux

En conclusion, la façade continue a parcouru un chemin d’évolution significatif au fil des décennies, passant d’un élément architectural fonctionnel à une expression de design innovante et durable qui joue un rôle clé dans la création de bâtiments modernes de pointe.

Construction d’une façade continue

La construction d’une façade continue requiert une conception et une ingénierie minutieusement étudiées. Voici les principaux détails de construction : 

• Matériaux : 
  • verre : le verre est le matériau le plus courant pour une façade continue. Il est souvent fabriqué en verre trempé ou laminé pour garantir la sécurité et la résistance ;
  • structures métalliques : elles sont souvent fabriquées en aluminium extrudé pour leur légèreté et leur résistance. Elles peuvent également être en acier pour des applications spécifiques ;
  • adhésifs structurels : un silicone structurel ou d’autres adhésifs sont utilisés pour relier le verre au cadre, transmettant les charges à la structure elle-même.
• Conception : 
  • coplanarité : la conception doit garantir que toutes les surfaces vitrées sont coplanaires, créant une surface uniforme depuis l’extérieur ;
  • isolation : il est important d’inclure une isolation thermique et acoustique adéquate pour assurer le confort des occupants ;
  • résistance : les murs rideaux doivent être conçues pour résister aux forces du vent, aux variations de température et, dans certains cas, même au feu ou aux projectiles.
• Installation : 
  • assemblage sur site : les unités de façade continue sont assemblées sur le chantier, souvent levées verticalement et fixées au cadre du bâtiment ;
  • scellage : le scellement précis des joints entre les plaques de verre est essentiel pour prévenir les infiltrations d’eau et les pertes thermiques.

À quoi sert un mur rideau ?

Une façade continue remplit plusieurs fonctions cruciales : 

• isolation : elle fournit une isolation thermique et acoustique pour le bâtiment, contribuant à maintenir un environnement intérieur confortable et à réduire la consommation d’énergie ;
• protection : elle protège le bâtiment des intempéries telles que la pluie, le vent et la neige, maintenant l’intérieur confortable et sûr ;
• esthétique : la façade continue ajoute une touche esthétique moderne et élégante au bâtiment, caractérisant fortement son identité visuelle ;
• éclairage : elle maximise l’apport de lumière naturelle dans les espaces, réduisant le besoin d’éclairage artificiel et améliorant le confort visuel ;
• durabilité : les murs rideaux peuvent être conçues pour améliorer l’efficacité énergétique du bâtiment, contribuant ainsi à réduire l’impact environnemental.

Avantages des murs rideaux

Avantages des murs rideaux

Les murs rideaux offrent de nombreux avantages, notamment : 

• esthétique moderne : ils créent un aspect extrêmement moderne et élégant qui s’adapte bien aux bâtiments contemporains ;
• économie d’énergie : ils peuvent contribuer à réduire les coûts énergétiques grâce à une utilisation intelligente de l’isolation et du contrôle solaire ;
• luminosité : ils maximisent l’apport de lumière naturelle, améliorant le confort intérieur et réduisant l’utilisation de l’éclairage artificiel ;
• personnalisation : ils sont hautement personnalisables en termes de design, de matériaux et de performances ;
• durabilité : ils peuvent être conçues avec des caractéristiques respectueuses de l’environnement pour contribuer à la durabilité du bâtiment.

En conclusion, les murs rideaux représentent une solution architecturale innovante et fonctionnelle qui a transformé l’apparence des constructions modernes. Avec une conception soignée et l’utilisation de matériaux appropriés, ces façades offrent une série d’avantages esthétiques, fonctionnels et écologiques qui en font un choix gagnant pour de nombreux projets de construction contemporains.

Comment créer un mur rideau avec un logiciel BIM

Comme nous l’avons vu, la conception d’une façade continue nécessite l’évaluation de plusieurs paramètres essentiels pour la réussite du projet. Voyons comment, grâce à la méthodologie BIM, il est possible de gérer tous ces aspects de manière virtuose.
Tout d’abord, il faut commencer par la modélisation 3D du bâtiment. Avec un logiciel BIM de conception de bâtiments, vous pouvez modéliser en 3D la façade continue en utilisant l’objet BIM paramétrique approprié. En pratique, vous dessinez le périmètre du bâtiment et choisissez le type de façade continue qui répond à vos besoins de conception. Vous disposez d’une riche bibliothèque de modèles personnalisables en fonction de vos besoins en matière de design. De plus, vous travaillez avec des objets BIM paramétriques auxquels vous pouvez associer des données et des informations techniques utiles à toutes les phases de vie du bâtiment.

Création d’un mur rideau avec des objets BIM paramétriques issu de la bibliothèque Edificius

Par exemple, vous pouvez joindre des fiches techniques du produit, des tarifs pour l’évaluation des métrés, des notes sur l’entretien de l’actif, des cahiers des charges spéciaux pour la réalisation de l’ouvrage d’art, etc. Ces informations peuvent également être mises à jour au fil du temps et utilisées lors des phases de maintenance et de démolition du bâtiment.

Un autre aspect fondamental de la modélisation BIM d’un mur rideau est la possibilité de visualiser son impact esthétique avant sa réalisation effective. Grâce à des rendus, des visites virtuelles et des vidéos en temps réel, vous pouvez naviguer dans le modèle comme s’il était réel et l’analyser dans ses moindres détails pour choisir la solution de design la plus convaincante.

Enfin, le modèle 3D peut être utilisé pour d’autres évaluations essentielles telles que le calcul structurel, grâce à un logiciel d’analyse structurelle, et les vérifications énergétiques, en utilisant un logiciel d’analyse et de simulation énergétique dynamique.