Verre trempé – Difficultés du diagnostic des casses

Dans la plupart des cas de bris, les vitrages rompus ont partiellement ou totalement disparu avant que des examens concernant les causes de leur disparition n'aient été pratiqués.

Il n'est donc pas possible, dans bien des cas, de déterminer l'origine de la casse autrement que par l'observation des dégâts sur les composants voisins moins fragiles encore en place et présentant les traces des mêmes agressions ou en observant méticuleusement les vestiges des parties du vitrage encore en œuvre.

Le verre trempé qui, par sa "précontrainte" a une résistance en flexion deux fois supérieure au vitrage recuit communément employé, a pour particularité de se fragmenter en totalité dès que sa limite de rupture est dépassée en un endroit quelconque de sa surface.

Il est donc, là aussi, bien difficile de déterminer l'origine de sa casse lorsque les morceaux sont éparpillés.

Un petit nombre des vitrages affectés se fragmentent néanmoins sans que les morceaux se désagrègent, ce qui permet de recueillir des informations précieuses quant à l'origine du bris.

La taille des fragments dépend de la qualité de la trempe (d'autant plus petits et réguliers lorsque celle-ci est de bonne qualité). cette observation permet d'ailleurs d'évaluer a posteriori la ″qualité″ de la trempe du vitrage brisé par référence à la norme NF EN 12150.

 

Le vent à l'origine des casses

La tempête du 26 décembre 1999 a provoqué de nombreux dégâts sur les vitrages de bâtiments de toutes compositions confondues.

Le verre, matériau fragile par excellence, était, il est vrai, particulièrement exposé, compte tenu de son emploi de plus en plus répandu sur les bâtiments modernes.

Dans quelques cas, les vitrages se sont rompus par la seule pression du vent lorsque celle-ci a atteint des valeurs supérieures aux limites fixées par les textes, mais dans la plupart des cas, la casse est survenue à la suite d'actions combinées.

Fragmentation large sur un verre trempé

Ce vitrage s'est fragmenté à la suite d'un choc. Les lignes de fracture se distribuent aléatoirement. La masse des 10 plus gros fragments est ici supérieure à la masse de 130cm² de verre trempé de même épaisseur.

Cette observation qui peut facilement être l'objet d'une mesure, nous indique que la contrainte de trempe avant fragmentation était faible.

Cette forme de fragmentation n'est pas conforme à la NF EN 12150.

Les sollicitations susceptibles de conduire un verre trempé à la rupture sont nombreuses.

Les bâtiments modernes emploient aujourd'hui de plus en plus souvent des vitrages isolants dont la lame d'air est close et affectée en permanence par les différences de pressions barométriques dues aux phénomènes climatiques exceptionnels qui accompagnent les tempêtes.

Dans ce  cas, des sollicitations de flexion pouvant représenter une pression de plusieurs milliers de Pascals viennent s'ajouter à celles issues de la pression dynamique due à la seule poussée du vent sur les façades.

Si les origines d'une même casse sont multiples, le point de départ de la casse reste souvent une blessure ou une imperfection localisée du vitrage, ce qui gêne le diagnostic.

 

Les ruptures spontanées

Les vitrages trempés sont, pour une faible proportion d'entre eux, affectés d'un mal tristement célèbre ; les ruptures "spontanées" par inclusion de Sulfure de Nickel, lesquelles provoquent des casses aux allures typiques.

Les experts qui ont à déterminer l'origine des casses sur les vitrages trempés fragmentés restés en place ont appris à reconnaître ces casses, dont la principale constante est la présence de deux fragments plus gros à l'épicentre du bris, à partir desquels rayonnent les gerbes des lignes de fractures.

Mais, diagnostiquer une inclusion sur cette seule caractéristique n'est pas suffisant.

Il est nécessaire de voir l'inclusion par elle-même, qui se cache au centre de la face commune des deux polygones en question. Elle ne mesure que quelques dizaines de microns, ce qui peut nécessiter un grossissement pour la repérer.

Ressemblance entre casse NiS et par choc

Les lignes de fractures convergent vers un point situé au centre du vitrage. Deux fragments plus gros figurent la lemniscate de Bernoulli. Pourtant, il s'agit d'un impact dont la blessure a pu être observée à l'aide d'un grossissement.

On peut d'ailleurs remarquer que le point situé au centre, qui est à l'origine de la fragmentation, est placé sur une des faces du verre, ce qui est une indication pour l'expert pour orienter ses conclusions quant à l'origine de la casse.

En effet, les inclusions provoquant la casse d'un verre trempé doivent être situées dans la zone tendue située près du centre (à mi épaisseur du verre). Plus l'inclusion est proche de la mi épaisseur, plus vite survient la casse.

On peut également remarquer que la fragmentation a produit des morceaux homogènes et de petite taille, ce qui indique que le produit est conforme à la norme NF EN 12150.

Courbe de la contrainte dans une feuille de verre trempé
Courbe de la contrainte dans une feuille de verre trempé

L'identification d'une casse par inclusion doit être complète puisque les caractères de ces fragmentations si reconnaissables ne sont que le résultat de la distribution des contraintes dans le vitrage lors de la rupture, laquelle peut survenir à la suite d'autres sollicitations que celles résultant du grossissement de la particule de sulfure de nickel (Ni7S6) habituellement incriminée.

Les chocs de corps durs

Les chocs de corps durs produits par les objets transportés par le vent lors de la tempête de 1999 nous ont apporté la preuve, s’il en fallait, que des chocs de corps durs peuvent, selon l’énergie développée, produire des fragmentations en tous points identiques à celles provoquées par les inclusions.

Les circonstances donnant lieu à cette observation supposent que l’agression soit proportionnée à la résistance du vitrage, de manière à ce que les morceaux ne soient pas emportés et que la fragmentation ait tout de même lieu, de manière instantanée ou, ce qui n’est pas exclu, de manière différée.

Les deux photographies ci-dessous montrent à quel point la ressemblance est troublante. Dans certains cas, seul le grossissement de la zone intéressée permettra de confirmer le diagnostic soit dans un sens, soit dans l’autre.

Si l'anomalie se situe au cœur du verre, il s'agira d'une inclusion. Si la blessure est en surface, on pourra en déduire qu'il s'agit d'un choc de corps dur.

Situation de l'inclusion NiS dans les polygones

L'épicentre de la fragmentation présente deux fragments qui sont des polygones réguliers plus gros que les autres fragments. Il n'y a pas de blessure en surface.

Il s'agit d'une inclusion de sulfure de nickel. Elle est située au centre de la face commune aux deux polyèdres réguliers dans la zone tendue du verre trempé.


 

Les polygones placés au centre présentent de légères dissymétries.

Ici, le point d'impact peut être facilement identifié. Il s'agit d'une rupture par choc dur.

L'agression a atteint la zone tendue et a provoqué une casse du même type que celle représentée sur la photo du dessus.

Ressemblance entre casse NiS et par choc

Dans de  nombreux cas, les polygones à l'épicentre sont refragmentés et sont d'autant moins identifiables.