Le cuivre dans l’architecture

Le cuivre a gagné une place respectée dans les domaines connexes de l’architecture, de la construction de bâtiments et du design d’intérieur. Des cathédrales aux châteaux et des maisons aux bureaux, le cuivre est utilisé pour divers éléments architecturaux, notamment les toits, les solins, les gouttières, les descentes pluviales, les dômes, les flèches, les voûtes, les revêtements muraux et les joints de dilatation.

L’histoire du cuivre dans l’architecture peut être liée à sa durabilité, sa résistance à la corrosion, son aspect prestigieux et sa capacité à former des formes complexes. Pendant des siècles, les artisans et les concepteurs ont utilisé ces attributs pour construire des systèmes de construction esthétiques et durables.

Au cours du dernier quart de siècle, le cuivre a été conçu dans une gamme beaucoup plus large de bâtiments, incorporant de nouveaux styles, des variétés de couleurs, et différentes formes et textures. Les murs revêtus de cuivre sont un élément de design moderne dans les environnements intérieurs et extérieurs.

Certains des architectes modernes les plus distingués du monde ont compté sur le cuivre. Les exemples incluent Frank Lloyd Wright, qui a spécifié des matériaux de cuivre dans tous ses projets de construction; Michael Graves, un médaillé d’or AIA qui a conçu plus de 350 bâtiments dans le monde entier; Renzo Piano, qui a conçu le cuivre plaqué pré-patiné pour le NEMO-Metropolis Museum of Science à Amsterdam; Malcolm Holzman, dont les bardeaux de cuivre patinés au Centre de communications télévisuelles de WCCO ont fait de l’établissement une vedette architecturale à Minneaoplis; et Marianne Dahlbäck et Göran Månsson, qui ont conçu le musée Vasa, une caractéristique importante de l’horizon de Stockholm, avec un revêtement en cuivre de 12 000 mètres carrés. L’énorme sculpture de poisson en cuivre de l’architecte Frank O. Gehry au sommet de la Vila Olimpica à Barcelone est un exemple de l’utilisation artistique du cuivre.

Le trait le plus célèbre de Copper est son affichage d’une couleur métallique brillante à marron iridescent à près de noir et finalement à une patine verdigris verdâtre. Les architectes décrivent la gamme de bruns comme le roux, le chocolat, la prune, l’acajou et l’ébène. La patine verte distinctive du métal a longtemps été convoitée par les architectes et les concepteurs.

Cet article décrit les avantages pratiques et esthétiques du cuivre dans l’architecture ainsi que son utilisation dans les applications extérieures, les éléments de design d’intérieur et les bâtiments verts.

Histoire
Le cuivre a joué un rôle dans l’architecture pendant des milliers d’années. Par exemple, dans l’Egypte ancienne, les portes massives du temple d’Amen-Re à Karnak étaient revêtues de cuivre. Au IIIe siècle av. J.-C., des bardeaux de toiture en cuivre ont été installés au sommet du temple Lowa Maha Paya au Sri Lanka. Et les Romains ont utilisé le cuivre comme couverture de toit pour le Panthéon en 27 av.

Des siècles plus tard, le cuivre et ses alliages faisaient partie intégrante de l’architecture médiévale. Les portes de l’église de la Nativité à Bethléem (6ème siècle) sont recouvertes de plaques de bronze, découpées en motifs. Ceux de Hagia Sophia à Constantinople, du 8ème et 9ème siècle, sont travaillés en bronze. Les portes en bronze de la cathédrale d’Aix-la-Chapelle en Allemagne remontent à environ 800 av. J.-C. Les portes du baptistère en bronze de la cathédrale de Florence ont été achevées en 1423 par Ghiberti.

Le toit de cuivre de la cathédrale de Hildesheim, installé en 1280 AD, survit à ce jour. Et le toit de Kronborg, l’un des plus importants châteaux de la Renaissance d’Europe du Nord qui a été immortalisé sous le nom de château d’Elsinore dans le hameau de Shakespeare, a été installé en 1585. Le cuivre de la tour a été rénové en 2009.

Pendant des années, le cuivre était réservé principalement aux institutions publiques, telles que les églises, les bâtiments gouvernementaux et les universités. Les toits de cuivre sont souvent l’une des caractéristiques les plus distinguables sur le plan architectural de ces structures.

Aujourd’hui, le cuivre architectural est utilisé dans les systèmes de toiture, les solins et les chapes, les gouttières et les descentes pluviales, les joints de dilatation des bâtiments, les revêtements muraux, les dômes, les voûtes et divers autres éléments de conception. Simultanément, le métal est passé d’une barrière de protection contre les intempéries et d’un élément de design extérieur à des environnements de bâtiments intérieurs où il change la façon dont les intérieurs commerciaux et résidentiels sont décorés.

Au 21ème siècle, l’utilisation du cuivre continue d’évoluer dans l’environnement intérieur. Ses propriétés antimicrobiennes éprouvées récemment réduisent les charges bactériennes pathogènes sur des produits tels que les mains courantes, les rampes, les salles de bain, les comptoirs, etc. Ces produits antimicrobiens à base de cuivre sont maintenant incorporés dans les installations publiques (hôpitaux, maisons de soins, centres de transit). comme dans les bâtiments résidentiels en raison des avantages pour la santé publique. (Pour l’article principal, voir: Surfaces tactiles antimicrobiennes en alliage de cuivre.)

Applications
Les artisans et les concepteurs utilisent les avantages inhérents du cuivre pour construire des systèmes de construction esthétiques et durables. Des cathédrales aux châteaux et des maisons aux bureaux, le cuivre est utilisé dans de nombreux produits: toits à pente faible et inclinés, soffites, fascias, solins, gouttières, tuyaux de descente, joints de dilatation, dômes, flèches et voûtes. Le cuivre est également utilisé pour revêtir les murs et d’autres surfaces dans l’environnement extérieur et intérieur.

Toiture
Le cuivre offre un caractère et une durabilité uniques en tant que matériau de couverture. Son apparence peut compléter n’importe quel style de construction, du traditionnel au moderne. Sa chaleur et sa beauté en font un matériau souhaitable pour de nombreux architectes. Le cuivre répond également aux exigences des architectes et des propriétaires de bâtiments en ce qui concerne le coût de la vie, la facilité de fabrication, le faible entretien et le respect de l’environnement.

L’installation de la toiture en cuivre est un métier nécessitant des installateurs expérimentés. Sa ductilité et sa malléabilité en font un matériau compatible pour former des structures de toit irrégulières. Il est facile de marteler ou de travailler dans des conceptions étanches sans calfeutrage ni joints. Les dômes et autres formes de toits courbes sont facilement manipulés avec du cuivre.

Lorsqu’elle est correctement conçue et installée, une toiture en cuivre offre une solution de toiture rentable à long terme. Des tests sur les toits en cuivre européens du XVIIIe siècle ont montré que, théoriquement, les toits en cuivre peuvent durer mille ans.

Un autre avantage des systèmes de toiture en cuivre est qu’ils sont relativement faciles à réparer. Pour les petites fosses ou les fissures, les zones touchées peuvent être nettoyées et remplies de soudure. Pour les zones plus grandes, les patchs peuvent être coupés et soudés en place. Pour les zones importantes, le cuivre affecté peut être découpé et remplacé en utilisant une soudure soudée à plat.

Les toits en cuivre peuvent être conçus pour rencontrer ou surpasser d’autres matériaux en termes d’économies d’énergie. Un assemblage de toiture en cuivre ventilé à Oak Ridge National Laboratories (États-Unis) a réduit considérablement le gain de chaleur par rapport aux bardeaux d’acier revêtus de pierres (SR246E90) ou aux bardeaux d’asphalte (SR093E89).

Les types de toits en cuivre comprennent:

La toiture à joint debout est composée de casseroles préformées ou formées sur le terrain. Les casseroles sont parallèles à la pente du toit et sont jointes aux casseroles adjacentes avec des joints debout à double verrouillage. Des attaches en cuivre bloquées dans ces coutures fixent la toiture au pont.

Les toitures à lattes sont constituées de plaques de cuivre parallèles à la pente du toit, séparées par des lattes de bois. Les lattes sont recouvertes de bouchons de cuivre qui sont attachés dans des bacs adjacents pour aider à sécuriser la couverture. Des cales fixées aux lattes sécurisent les couvercles de couverture. Des joints transversaux sont nécessaires pour joindre les extrémités des casseroles préformées.

Les toits à joints horizontaux, également appelés «Bermuda», sont constitués de bacs en cuivre dont la grande dimension s’étend horizontalement sur un toit et est fixée aux cloueuses horizontales en bois. Une étape est utilisée à chaque cloueuse pour permettre aux casseroles adjacentes de se verrouiller efficacement. La hauteur et l’espacement des marches permettent différentes apparences.

Une conception commune pour un toit de chevron est basée sur une construction de joint de latte à laquelle des lattes auxiliaires sont attachées. Avec une conception appropriée, les lattes décoratives peuvent avoir presque n’importe quelle forme ou taille et courir dans n’importe quelle direction.

Les systèmes de toiture à joints plats et soudés sont généralement utilisés sur les toits plats ou à faible pente. Ils sont également utilisés sur des surfaces courbes comme les dômes et les voûtes en berceau.

La toiture en cuivre sans soudure à joint plat est une option semblable à un bardeau pour les applications à forte pente.

Les toits Mansard sont utilisés sur des surfaces verticales ou presque verticales. Pour la plupart, ces toits sont basés sur des joints debout ou des joints de lattes.

Les systèmes à longs bacs (casseroles et longueurs de couture supérieures à 10 pieds) prennent en charge la contrainte de dilatation cumulative sur de longues portées de feuilles de cuivre. Ces installations peuvent être compliquées en raison de la longueur du pan de toit par rapport à la longueur du joint, de la conception et de l’espacement des cales, et des caractéristiques de dilatation physique des tôles de cuivre. Cette dilatation doit être réalisée en fixant la cuve à une extrémité (qui accumule la dilatation à l’extrémité libre) ou en fixant le centre de la cuve (qui accumule la moitié de la dilatation aux deux extrémités libres). En plus des panneaux, les tuiles de toit en cuivre peuvent ajouter de l’unicité à un système de toiture. Ils peuvent être utilisés sur n’importe quelle forme de toit et dans tous les types de climats.

Clignotant
Bien que la plupart des matériaux de construction modernes résistent assez bien à la pénétration de l’humidité, de nombreux joints entre les éléments de maçonnerie, les panneaux et les éléments architecturaux ne le sont pas. Les effets des mouvements naturels dus au tassement, à l’expansion et à la contraction peuvent éventuellement entraîner des fuites.

Le cuivre est un excellent matériau pour le flambage en raison de sa malléabilité, sa résistance, sa soudabilité, sa maniabilité, sa résistance élevée aux effets caustiques des mortiers et des environnements hostiles, et sa longue durée de vie. Cela permet de construire un toit sans points faibles. Étant donné que le flambage est coûteux à remplacer en cas de défaillance, la longue durée de vie du cuivre est un avantage majeur en termes de coûts.

Le cuivre trempé à froid 1/8 “est recommandé pour la plupart des applications de solin, ce matériau offre plus de résistance que le cuivre mou aux contraintes de dilatation et de contraction. Le mouvement thermique des solins est empêché ou autorisé uniquement à des emplacements prédéterminés.

Un solin installé incorrectement peut favoriser la corrosion de la ligne et raccourcir la durée de vie des solins, en particulier dans les environnements acides. Le risque est le plus répandu à l’extrémité des bardeaux où les bords des bardeaux reposent sur le solin de cuivre.

Le solin traversant la paroi détourne l’humidité qui a pénétré dans le mur avant de causer des dommages. Le contre-éclairage redirige l’eau vers le solin de base, qui, à son tour, le détourne vers d’autres matériaux.

Différents types de solins et de coiffes en cuivre existent. Des explications schématiques sont disponibles.

Gouttières et tuyaux de descente
Les gouttières qui fuient et les descentes pluviales peuvent causer de graves dommages à l’intérieur et à l’extérieur d’un bâtiment. Le cuivre est un bon choix pour les gouttières et les descentes pluviales, car il rend les joints étanches. Les gouttières et les tuyaux de descente en cuivre devraient durer plus longtemps que les autres matériaux métalliques et les plastiques. Même dans les environnements côtiers enclins à la corrosion ou dans les régions où il y a des pluies acides ou du smog, les gouttières en cuivre et les descentes pluviales peuvent fournir 50 ans ou plus de service.

Les descentes pluviales peuvent être plates ou ondulées, rondes ou rectangulaires. Du cuivre laminé à froid de 16 ou 20 onces est généralement utilisé. Des motifs décoratifs sont également disponibles.

Les gouttières en cuivre sont supportées par des supports ou des crochets en laiton ou en cuivre, ou par des sangles en laiton. Les revêtements de gouttières en cuivre sont souvent construits dans des structures de support à ossature de bois. Les dalots sont utilisés pour fournir une sortie à travers des murs de parapet ou des butées de gravier sur les toits plats et construits pour permettre le drainage de l’excès d’eau. Ils peuvent être utilisés conjointement avec les gouttières et les tuyaux de descente pour détourner le flux d’eau à l’endroit désiré. Les puisards de toit en cuivre sont généralement utilisés pour drainer les petites surfaces de toiture, telles que les auvents. Les drains de puisard ne sont pas recommandés pour les systèmes généraux de drainage de toiture.

L’un des inconvénients du cuivre est sa propension à colorer les matériaux de construction de couleur claire, tels que le marbre ou le calcaire. La coloration verte est particulièrement visible sur les surfaces claires. Le cuivre recouvert de plomb peut produire une tache noire ou grise qui peut se mélanger avec des matériaux de construction plus légers. La coloration peut être réduite en collectant le ruissellement dans les caniveaux et en l’éloignant du bâtiment par des tuyaux de descente ou en concevant des bords d’égouttement pour aider à réduire la quantité d’humidité chargée de cuivre qui entre en contact avec le matériau. Le revêtement de la surface adjacente du matériau poreux avec un agent d’étanchéité à base de silicone transparent réduit également la coloration. La coloration peut ne pas se développer dans les zones de ruissellement rapide en raison du court temps de séjour de l’eau sur le cuivre.

Dômes, flèches et voûtes
Dôme de cuivre fait avec des panneaux de cuivre à joints debout et avec un ananas en cuivre monté sur le dessus. Le fleuron en cuivre est fait à la main à partir de cuivre non revêtu et les feuilles d’ananas sont en cuivre patiné.

Il existe de nombreux types de dômes, de flèches et de voûtes en cuivre, tous deux avec des géométries simples ou des surfaces courbes complexes et des conceptions à multiples facettes. Les exemples incluent des dômes circulaires avec des systèmes de couture plats diagonaux, des dômes circulaires avec des systèmes de couture debout, des dômes circulaires avec des coutures plates, des flèches coniques, des toits plats sur des flèches octogonales, des voûtes à joint debout et des voûtes à joint plat. Des informations sur les étapes pour les dispositions de panneau dôme et les spécifications pour les constructions en cuivre sont disponibles.

revêtement mural
Le revêtement de cuivre est devenu populaire dans l’architecture moderne. La technologie permet aux architectes d’incorporer des caractéristiques visuellement désirables dans leurs conceptions, telles que le bardage gaufré ou en forme de métal.

Le revêtement permet de réaliser des structures avec beaucoup moins de poids que le cuivre massif. Les composites de quatre millimètres d’épaisseur pèsent 2,08 livres par pied carré, soit seulement 35% de plus que le cuivre solide de même épaisseur.

Le revêtement en cuivre est utilisé dans l’extérieur des bâtiments et les environnements intérieurs. Sur les façades des bâtiments, des plaques de revêtement en cuivre, des bardeaux et des panneaux préfabriqués protègent les bâtiments contre les éléments, agissant comme première ligne de défense contre le vent, la poussière et l’eau. Le revêtement est léger, durable et résistant à la corrosion, ce qui est particulièrement important pour les grands bâtiments. Les applications intérieures courantes comprennent les murs d’entrée, les soffites, les parements de colonnes et les murs intérieurs des cabines d’ascenseur.

Le revêtement de cuivre peut être coupé, acheminé, scié, déposé, percé, vissé, soudé et courbé pour former des formes complexes. Une variété de finitions et de couleurs sont disponibles.

Les murs plats, circulaires et de forme inhabituelle peuvent être recouverts d’un revêtement de cuivre. La plupart sont formées sur place à partir de matériaux en feuille. Ils peuvent également être pré-fabriqués. De plus, des systèmes d’ingénierie tels que des panneaux isolés, des panneaux en nid d’abeilles non isolés, des panneaux d’écran en cuivre et des revêtements de murs structurels sont disponibles. Le revêtement de cuivre horizontal offre un aspect relativement plat avec de fines lignes horizontales. Les panneaux de cuivre biseautés ont de la profondeur pour les effets d’ombre lourde. Le revêtement plat a des ombres minimes. Les panneaux structuraux sont conçus pour être fixés directement à une structure de mur sans l’utilisation d’un substrat continu. Les panneaux de verrouillage plats diagonaux sont utilisés sur les surfaces courbes, telles que les dômes, les flèches et les voûtes. Les panneaux horizontaux à verrouillage plat sont fondamentalement identiques aux toitures à joint plat appliquées sur une surface verticale. Les panneaux d’écran de cuivre sont un écran de finition léger qui peut être perforé ou avoir des ouvertures formées pour fonctionner comme écrans solaires ou décoratifs. Un mur-rideau en alliage de cuivre est un revêtement de construction extérieur non structurel qui empêche les intempéries. La gaine en cuivre composite est réalisée en fixant une feuille de cuivre sur les deux côtés de la feuille thermoplastique rigide.

L’ancien bâtiment du siège de la British Overseas Aircraft Corporation à Glasgow est recouvert de cuivre.

La bibliothèque Peckham, à Londres, a remporté le Prix Stirling de l’innovation architecturale en 2000, le Prix du revêtement de cuivre 2001 et le Prix Civic Trust 2002 pour l’excellence de l’architecture publique.
Plusieurs différents systèmes de revêtement de façade en cuivre sont disponibles:

Technique de sertissage Il s’agit d’une construction de parement classique verticale ou horizontale utilisée dans les conceptions de toit et de façade en cuivre. Disponible en feuilles et bandes, le revêtement est fixé avec des clips. Puisque l’étanchéité à l’eau peut ne pas être un problème sur les surfaces verticales, les coutures à angle debout sont souvent suffisantes. Les coutures debout à double verrouillage ne sont souvent pas nécessaires. Des liens vers des photographies de fixations horizontales et horizontales et des fermetures plates à la passerelle de cuivre de l’Université de Debrecen en Hongrie et de façades revêtues de cuivre préoxydé à l’hôtel Crowne Plaza Milano de Milan en Italie sont disponibles.

Bardeaux système. Les bardeaux sont des tuiles plates rectangulaires ou carrées préfabriquées pour les toits, les murs et les éléments de construction individuels. Ils ont 1800 plis le long des quatre frontières – deux plis vers le côté externe et deux vers le côté interne. Les bardeaux sont interverrouillés pendant l’installation. La fixation est cachée avec des agrafes en acier inoxydable ou en cuivre sur des panneaux de bois ou des panneaux trapézoïdaux. L’entaillage et le pliage à la machine garantissent que les bardeaux ont des dimensions uniformes. Des liens vers des exemples picturaux de bardeaux de cuivre dans un environnement extérieur et intérieur sont disponibles.

Panneaux Les panneaux sont des feuilles de cuivre pré-profilé avec des longueurs allant jusqu’à 4-5 mètres et des largeurs standard jusqu’à 500 mm. Ce sont des éléments de revêtement à deux côtés pouvant être avec ou sans embout. L’assemblage est effectué selon le principe de la rainure et languette ou par chevauchement. Les panneaux peuvent être assemblés verticalement, horizontalement ou en diagonale. Il existe trois formes de base: les panneaux à rainure et languette posés verticalement comme revêtement de façade à surface plane; des panneaux à rainure et languette posés horizontalement comme revêtement de façade à surface plane; et des panneaux personnalisés posés dans différentes directions avec une fixation visible ou masquée, affleurant la surface ou se chevauchant. Des liens vers des photographies représentatives de panneaux dorés et verts patinés sont disponibles.

Cassettes de système. Il s’agit d’un système de paroi ventilée rectangulaire rigide constitué de panneaux métalliques incurvés ou plats montés et fixés à une structure de support. Les quatre bordures sont pré-pliées en usine. Les bords repliés de chaque côté permettent aux grandes pièces de tôle de se trouver même avec la surface de revêtement. La fixation se fait généralement par rivetage, vissage ou en utilisant des équerres ou des crochets à boulons pour fixer les cassettes directement sur le substrat. Les cassettes de système sont pré-profilées pour répondre aux exigences architecturales spécifiques. Des liens vers des photographies représentatives du revêtement de cassette sont disponibles.

Feuilles profilées. Les feuilles profilées sont bien adaptées pour recouvrir de grandes surfaces de revêtement sans joints en raison de leurs profils réguliers et non-agencés. Disponibles dans une grande variété de formes, ils conviennent parfaitement aux nouveaux toits plats, aux toits en façade et aux toits en pente, et aux travaux de rénovation. Les profils disponibles comprennent: des profils ondulés sinusoïdaux; profils trapézoïdaux avec diverses géométries; et profils personnalisés avec une géométrie et des arêtes spéciales. Ils peuvent être pré-fabriqués et spécifiés avec des motifs en relief ou d’autres modèles.

Formes spéciales Des façades spéciales sont disponibles pour conférer les effets visuels désirés. Les tôles perforées sont disponibles avec une variété de formes (rondes, carrées, oblongues, etc.) et des dispositions (rectangulaires, diagonales, parallèles, décalées, etc.). Ils peuvent être conçus pour créer des motifs subtils, des «super graphiques» et du texte. Des structures en maille et textile sont également disponibles. Des liens vers des photographies de bâtiments habillés de forme spéciale sont disponibles.

Joints de dilatation
Concevoir pour le mouvement des composants de construction en raison de la température, des charges et du tassement est une partie importante des détails architecturaux. Les joints de dilatation des bâtiments constituent des barrières à l’extérieur et couvrent les espaces entre les composants. Le cuivre est un excellent matériau pour les joints de dilatation car il est facile à former et dure longtemps. Les détails concernant les conditions de toit, les bords de toit, les planchers sont disponibles.

Design d’intérieur

Revêtement architectural en cuivre à l’intérieur du musée de la capitale, Beijing, République populaire de Chine.

Le cuivre améliore esthétiquement les systèmes de murs intérieurs, les plafonds, les luminaires, les meubles et la quincaillerie en évoquant une atmosphère de chaleur, de tranquillité et de calme. En ce qui concerne les avantages de performance, il est léger, résistant au feu, durable, maniable et non-organique (il ne dégage pas de gaz). Les intérieurs à base de cuivre typiques incluent des panneaux, des bardeaux, des écrans, des ornements, des appareils et d’autres améliorations décoratives.

Puisque les surfaces de cuivre tuent les microbes pathogènes, les architectes qui conçoivent les installations publiques, comme les hôpitaux et les installations de transport en commun, considèrent les produits de cuivre comme un avantage pour la santé publique. Au cours des dernières années, les comptoirs en cuivre, les hottes de cuisinière, les éviers, les poignées, les poignées de porte, les robinets et les embellissements de meubles sont devenus à la mode – tant pour leur apparence que pour leurs propriétés antimicrobiennes. (Voir article principal: Surfaces tactiles antimicrobiennes en alliage de cuivre).

Le cuivre est joint dans les environnements intérieurs par soudure bout à bout, soudure, rivets, clous, vis, boulonnage, coutures debout, coutures (avec et sans attaches), coutures plates, brides boulonnées, cannelures, chevauchements et jonctions latérales.

Bâtiments verts
Les matériaux durables sont des éléments clés des bâtiments écologiques. Certains avantages des matériaux durables comprennent la durabilité, la longévité, la recyclabilité et l’efficacité énergétique et thermique. Le cuivre se classe très bien dans toutes ces catégories.

Le cuivre est l’un des conducteurs thermiques et électriques les plus efficaces de la nature, ce qui contribue à économiser l’énergie. En raison de sa conductivité thermique élevée, il est largement utilisé dans les systèmes de chauffage des bâtiments, les pompes à chaleur à échange direct et les équipements d’énergie solaire et d’eau chaude. Sa conductivité électrique élevée augmente l’efficacité de l’éclairage, des moteurs électriques, des ventilateurs et des appareils, rendant le fonctionnement d’un bâtiment plus rentable avec moins d’impact énergétique et environnemental.

Parce que le cuivre a une meilleure conductivité thermique que les matériaux de façade et de toiture habituels, il est bien adapté aux systèmes de façade solaire thermique. La première application commerciale d’un système de façade en cuivre solaire thermique entièrement intégré a été installée au complexe de natation publique Pori en Finlande. L’installation est un exemple urbain de durabilité et de réduction des émissions de carbone. La façade solaire fonctionne avec des collecteurs de toit et est complétée par des panneaux photovoltaïques montés sur le toit qui fournissent 120 000 kWh de chaleur, une quantité d’énergie équivalente à celle utilisée annuellement par six maisons familiales moyennes dans le climat froid de la Finlande.

L’une des normes du Système d’évaluation du leadership en matière d’énergie et d’environnement (LEED) du United States Green Building Council (USGBC) exige que les bâtiments nouvellement construits comprennent des matériaux contenant du contenu recyclé avant et après consommation. La plupart des produits en cuivre utilisés dans la construction (à l’exception des matériaux électriques qui nécessitent du cuivre vierge hautement raffiné) contiennent un fort pourcentage de contenu recyclé. Voir: Le cuivre dans l’architecture # Recyclage.

Joindre
Le cuivre et ses alliages sont facilement joints par des techniques mécaniques, telles que le sertissage, le jalonnement, le rivetage et le boulonnage; ou par des techniques de collage, telles que le brasage, le brasage et le soudage. La sélection de la meilleure technique d’assemblage est déterminée par les exigences de service, la configuration des joints, l’épaisseur des composants et la composition de l’alliage.

Le brasage est la méthode d’assemblage préférée lorsque des joints solides et étanches à l’eau sont requis, notamment pour les gouttières internes, les toitures et les solins. Une soudure soudée unit deux morceaux de cuivre dans une unité cohésive qui se dilate et se contracte en une seule pièce. Les soudures bien soudées sont souvent plus solides que le matériau de base d’origine et offrent de nombreuses années de service.

Des attaches mécaniques, telles que des vis, des boulons et des rivets, sont souvent utilisées pour renforcer les joints et les coutures. De longues séries continues de soudures peuvent provoquer des fractures de fatigue et doivent donc être évitées. La soudure de barre d’étain-plomb commune de 50-50 est souvent employée pour le cuivre non enduit; La soudure étain-plomb 60-40 est utilisée pour le cuivre recouvert de plomb. De nombreuses soudures sans plomb sont également acceptables.

Les adhésifs peuvent être utilisés dans certaines applications. Des alliages en tôle relativement minces peuvent être liés au contreplaqué ou à certains types de mousse qui agissent comme isolant rigide.

Le brasage est la méthode préférée pour assembler les alliages de cuivre et de tubes. Des sections de cuivre sont jointes avec un matériau de remplissage non-ferreux avec un point de fusion supérieur à 800 degrés Fahrenheit mais inférieur au point de fusion des métaux de base. Des joints aveugles ou cachés sont recommandés, car l’agencement des couleurs du matériau de remplissage argenté est passable à médiocre.

Le soudage est un processus dans lequel des morceaux de cuivre sont efficacement fondus ensemble, soit par la flamme, l’électricité ou la haute pression. Avec la disponibilité croissante d’équipements de soudage TIG modernes, le soudage d’éléments décoratifs en cuivre de faible épaisseur est de plus en plus accepté.

Des vidéos pédagogiques sont disponibles sur les techniques de fondant et de brasage; comment faire des joints de soudure à joint plat, des coutures à double verrouillage, des coutures de recouvrement, des soudures de recouvrement vertical en cuivre et des points de suture (y compris le point de papillon); ainsi que l’étamage, la flexion, l’évasement et le brasage du cuivre.

Scellants
Les scellants sont une alternative à la soudure lorsqu’une résistance supplémentaire n’est pas requise. Dans la plupart des cas, les scellants ne devraient pas être nécessaires avec une installation en cuivre bien conçue. Ils sont au mieux une solution à relativement court terme nécessitant un entretien fréquent. Quoi qu’il en soit, les joints remplis de mastic ont été utilisés avec succès comme mesure secondaire d’imperméabilisation pour les toitures à joint debout et les joints de toiture à lattes où les toits à faible pente mesurent moins de trois pouces par pied. Les produits d’étanchéité peuvent également être utilisés dans les joints qui sont principalement conçus pour s’adapter au mouvement thermique du cuivre.

Les produits d’étanchéité utilisés doivent être testés par le fabricant et considérés comme compatibles avec le cuivre.

En général, le butyle, le polysulfure, le polyuréthane et d’autres produits d’étanchéité inorganiques ou à base de caoutchouc sont raisonnablement compatibles avec le cuivre. Les produits d’étanchéité à base d’acrylique, de néoprène et de nitrile corrodent activement le cuivre. Les scellants à base de silicone rencontrent un certain succès avec le cuivre, mais leur adéquation doit être vérifiée avant l’application.

Les critères de sélection
Les critères selon lesquels le cuivre et les alliages de cuivre sont choisis pour des projets architecturaux comprennent la couleur, la résistance, la dureté, la résistance à la fatigue et à la corrosion, la conductivité électrique et thermique et la facilité de fabrication. Des épaisseurs et des températures appropriées pour des applications spécifiques sont essentielles; les substitutions peuvent conduire à des performances inadéquates.

Le cuivre architectural est généralement utilisé dans la feuille et la bande. La bande mesure 24 pouces ou moins de largeur, tandis que la feuille mesure plus de 24 pouces de largeur, jusqu’à 48 pouces de largeur par 96 ou 120 pouces de longueur, plus sous forme de bobine.

Considérations structurelles
Les considérations structurelles jouent un rôle important dans la conception appropriée des applications de cuivre. La principale préoccupation concerne les effets thermiques: les mouvements et les contraintes liés aux variations de température. Les effets thermiques peuvent être accommodés en empêchant le mouvement et en résistant aux contraintes cumulatives ou en permettant le mouvement à des emplacements prédéterminés, soulageant ainsi les contraintes thermiques anticipées.