Architecture textile : concept et stabilité structurelle

Dans notre vie quotidienne, nous rencontrons souvent des exemples de solutions architecturales dans lesquelles des produits tels que le tissu est utilisé comme matériau principal pour définir et envelopper les espaces de vie. Comme vous le savez probablement déjà, ce concept est appelé “architecture textile” et l’utilisation de ces matériaux s’est renforcée ces dernières années en raison de sa luminosité et de son esthétique.

Le concept d’architecture textile

L’architecture textile est le principal matériau utilisé dans la définition et l’habillage des espaces de vie. Les structures et matériaux textiles offrent des fermetures larges et esthétiques, ainsi qu’une grande variété de formes. L’un des principaux avantages de l’utilisation du tissu comme matériau de construction d’enceinte ou de couverture est la perméabilité à la lumière à l’intérieur de la structure, qui fournit des niveaux généralement élevés de lumière naturelle aux espaces de vie situés à l’intérieur. Les structures et matériaux textiles sont d’épaisseur constante et de nature flexible et déformable, mais nécessitent un petit nombre d’éléments rigides comme support et tension à la charge textile dans la construction.

Origine des structures textiles

Traditionnellement, on trouve des exemples de structures textiles chez des personnages connus, comme les tentes des peuples nomades ou les voiles des bateaux, mais les origines de notre technologie contemporaine des structures textiles se situent au XIXe siècle. Avec la mécanisation de la filature et du tissage après la révolution industrielle, de grands chapiteaux portables ont pu être créés pour les chapiteaux des cirques itinérants, qui étaient très nombreux dans la dernière partie de ce siècle. La base de leur conception formelle et fonctionnelle réside dans leur stabilité structurelle, qui nécessite le maintien d’une contrainte de traction permanente dans le matériau – le tissu – qui peut être obtenue de deux manières :

– En appliquant une contrainte de traction à partir du périmètre, ou à partir de points ou de lignes intermédiaires. C’est ce que l’on appelle les structures textiles tendues. Le mécanisme de tension de ces structures est à peu près assimilé à celui de la toile d’un parapluie.

– En appliquant une pression d’air perpendiculaire et continue sur toute la surface, dans ce que l’on appelle des structures gonflées. Le mécanisme de tension de ces structures est similaire à celui d’un matelas de plage.

Caractéristiques des matériaux textiles

La forme et le comportement physique des structures textiles sont très différents des structures à portique conventionnelles, rigides, “élastiques linéaires”, utilisées dans la plupart des bâtiments. Il existe trois facteurs structurels fondamentaux dans une structure textile : la forme de la surface, les niveaux de précontrainte et la déformabilité de la surface.

La plupart des structures textiles contemporaines sont basées sur une géométrie de surface “anticlastique”, c’est-à-dire une structure qui est uniquement tendue, sans contrainte de flexion ou de compression. Il s’agit d’un ensemble d’éléments de traction “arqués” qui agissent en opposition à un ensemble similaire d’éléments “suspendus”, c’est-à-dire qu’il y a une série de contraintes ascendantes et descendantes qui aboutissent au bord et aux points de fixation. Physiquement, les deux ensembles d’éléments représentent les deux directions du fil textile (la trame et la chaîne) à l’intérieur de la membrane. Cette configuration a une propriété précieuse, car elle peut être précontrainte dans sa totalité sans modification significative de sa forme générale. La déformation de la courbure “pendante” due aux différentes contraintes qui s’exercent sur la structure est retenue par les contraintes “d’arc”. Les valeurs de précontrainte réelles utilisées dans la pratique représentent généralement une petite proportion de la résistance ultime de la membrane. Le niveau de précontrainte peut également être réglé de manière à éviter la perte de tension dans les deux directions, dans une zone spéciale de la surface sous la charge appliquée. Ces valeurs sont généralement fixées en combinaison avec la sélection de la forme. Contrairement aux modes de construction plus conventionnels, la déformabilité est considérée comme une caractéristique utile et importante des structures textiles. En fait, en raison de leur rigidité superficielle relativement faible, tant dans le plan que hors plan, les changements de forme sont une réponse primaire de la structure textile aux charges appliquées de l’extérieur, en conjonction avec les changements de la répartition des contraintes sur la surface. En outre, les déformations qui se développent dans le matériau de la membrane sont, à plusieurs égards, plus importantes que, par exemple, celles de l’acier. Par conséquent, des déformations et des changements géométriques beaucoup plus importants apparaissent dans les structures textiles, sous charge, que dans les constructions de portiques classiques. La stabilité générale est assurée par la flexibilité adéquate des supports de la membrane, ainsi que par la déformabilité de la membrane.