Méthode, hypothèses et limites
Atelier Aqua est un outil d’exploration. Il ne fournit ni calcul certifié, ni probabilité fiable de rupture, ni autorisation de fabriquer ou remplir un aquarium. La rupture du verre dépend notamment des défauts de bord, rayures, durée de charge, température, procédé de fabrication, collages et qualité du support.
Charges calculées
La pression relative sur une paroi verticale est p = ρ g h, avec une masse volumique d’eau douce fixée à 1 000 kg/m³ et g = 9,81 m/s². La force résultante sur une paroi rectangulaire mouillée de largeur b et de hauteur h est F = ρ g b h² / 2. Le fond, lorsqu’il n’est appuyé qu’en périphérie, reçoit une charge uniforme ρ g h. Les décors, substrats, vagues, chocs et séismes ne sont pas inclus.
Flexion et contraintes
Chaque zone entre appuis continus est modélisée par une plaque mince isotrope, simplement appuyée sur ses quatre bords. Une série double de sinus de Navier (13 termes dans chaque direction, avec les termes non nuls de la charge hydrostatique) résout l’équation linéaire D∇⁴w = p, où D = E t³ / [12(1 − ν²)]. Les courbures donnent une estimation des contraintes de flexion principales aux faces du verre. Le module utilisé est E = 71,7 GPa et le coefficient de Poisson ν = 0,22. Les éléments coupés par un renfort vertical ou horizontal ne sont traités comme des plaques plus petites que si l’utilisateur indique un appui structurel continu.
Pour une partie supérieure libre sans ceinture, une vérification simplifiée de bande horizontale complète le résultat de plaque. Elle ne représente pas fidèlement la condition de bord libre. Les flèches proches de l’épaisseur du verre sortent du domaine de la théorie linéaire ; un calcul non linéaire et une modélisation des joints deviennent alors nécessaires.
Seuils et « rupture »
Les seuils indicatifs utilisés pour comparer les contraintes sont de 5 MPa (recuit), 12 MPa (durci) et 20 MPa (trempé). Ils sont choisis dans les plages de contraintes de conception à longue durée citées par le National Glass Association pour des vitrages épais de type aquarium ; ils ne représentent pas une résistance garantie ni une probabilité de bris. L’indicateur d’utilisation est contrainte calculée / seuil indicatif. Un dépassement indique un problème potentiel ; un résultat inférieur au seuil ne prouve pas la sécurité.
Renforts, coupes et fond
Une ceinture périphérique ou un cadre supérieur suffisamment dimensionné est supposé fournir un appui linéaire en haut des parois. Les raidisseurs verticaux ou horizontaux cochés « appui continu » divisent les zones calculées. Le modèle ne calcule ni leurs propres contraintes, ni les réactions aux collages, ni la largeur effective de silicone. Les traverses de dessus et leurs dimensions sont montrées dans la vue 360° mais n’améliorent pas automatiquement le calcul de contrainte : leur efficacité dépend de leur montage réel. Les coupes à onglet, biseaux et chanfreins sont des paramètres de débit seulement. Le fond avec « appui continu » n’est pas calculé en flexion ; la parfaite planéité de l’appui est une hypothèse essentielle.
La déformation de la paroi sélectionnée est amplifiée dans la vue 360° pour rester visible ; le facteur est indiqué à l’écran. Elle n’est pas à l’échelle réelle. Le calcul automatique cherche des épaisseurs commerciales parmi 4–40 mm et au plus deux raidisseurs verticaux, avec une utilisation ≤ 70 % du seuil indicatif et une flèche ≤ 3 mm ou largeur/250. Ces filtres sont internes au logiciel et ne constituent pas une norme de dimensionnement.
Références principales
- National Glass Association, GANA Glazing Manual : propriétés élastiques, méthodes pour vitrages épais d’aquarium et plages de contraintes de conception.
- NGA, Physical & Mechanical Properties of Typical Soda Lime Float Glass : module d’Young et coefficient de Poisson.
- Étude de plaques vitrées sous pression hydrostatique : rigidité de plaque, contraintes de flexion et limites de la théorie linéaire.
Pour un bac réel, surtout de grand volume ou installé près de personnes et de biens, faites vérifier les plans, le vitrage, les assemblages et le support par un ingénieur qualifié et le fabricant du verre.