L'idée était de créer un espace adaptable pour accueillir une grande variété d'événements tout au long de l'année, en tenant compte des conditions climatiques variables prévalant dans la région, qu'il s'agisse des rigueurs de l'hiver ou de l'intensité de l'été.
Au cœur du projet se trouve l'installation d'un auvent de toiture utilisant une couche de verre photovoltaïque, s'étendant sur l'ensemble de la place. Il est ingénieusement conçu pour exploiter l'énergie solaire et générer une alimentation électrique durable pour les besoins opérationnels du marché. Avec une superficie totale de 4 300 mètres carrés, l'auvent est stratégiquement divisé en deux plateformes distinctes, à savoir la plateforme supérieure et la plateforme inférieure.
À propos du projet
La structure principale comprend une série de fermes en acier couvrant une distance totale de 45 mètres, avec une travée centrale de 29,6 mètres et des porte-à-faux de 7,7 mètres de chaque côté de la toiture. Ces fermes sont disposées en parallèle, avec un espacement de 7,4 mètres entre elles. La ferme principale présente une hauteur variable, atteignant environ 2,5 mètres au-dessus des poteaux et 2 mètres en milieu de travée. De plus, la structure intègre des pannes tubulaires auxquelles le verre structurel photovoltaïque est fixé.
Conformément aux spécifications architecturales, l'ensemble de la structure a été méticuleusement conçu en utilisant des sections creuses circulaires. Les particularités du processus de fabrication ont nécessité de classer la structure en acier dans la classe d'exécution EXC3 conformément à la norme EN 1090-2.
Défis d'ingénierie
La charpente métallique a posé de nombreux défis, avec de multiples complexités. La plupart d'entre eux découlent des exigences de l'architecte du projet et du fait que l'ensemble de la structure a été entièrement conçu à partir de profils CHS. Pour les profils CHS, les normes fournissent en général très peu de recommandations, et des solutions numériques plus avancées sont généralement nécessaires. C'est particulièrement le cas avec une géométrie aussi complexe, aboutissant à des nœuds où des éléments structurels provenant de différentes directions convergent simultanément.
Il convient également de mentionner la nécessité de transportabilité dans une zone soumise à des restrictions strictes sur la circulation des poids lourds, ce qui a constitué un obstacle important. Par conséquent, les fermes principales, chacune d'une portée de 45 mètres, ont dû être divisées en segments plus petits pouvant être pré-assemblés sur site avant l'érection finale, en gérant efficacement les contraintes logistiques.
De plus, l'imposition de contre-flèches dans les fermes principales est devenue impérative pour réguler précisément les déflexions au sein de la structure en acier. Cette mesure était cruciale compte tenu de la sensibilité du vitrage aux déflexions importantes, exigeant un contrôle minutieux des éléments structurels.
Solutions et résultats
En raison de la géométrie complexe des assemblages, l'approche adoptée dans leur conception était basée sur un processus itératif. Cela aurait été très chronophage en raison d'une modélisation fastidieuse sans l'option de lien BIM entre IDEA StatiCa et Tekla Structures. IDEA StatiCa Connection a ensuite été utilisé principalement pour analyser le comportement des assemblages.
Sans le logiciel IDEA StatiCa, le processus de conception des assemblages acier dans un projet présentant ces caractéristiques aurait été extrêmement difficile. L'interopérabilité entre IDEA StatiCa, le logiciel de modélisation BIM et le logiciel d'analyse structurelle a permis une optimisation intéressante du processus.
José Manuel Silva
Directeur Technique et Ingénieur Structure – STEELPLAN
Portugal
Dans la première phase, les assemblages ont été dimensionnés d'un point de vue analytique et même avec une composante importante de connaissances empiriques. Le résultat de cette phase de conception a été intégré dans le modèle BIM, développé dans Tekla Structures, et sa conception a été rendue compatible avec la géométrie des nœuds et les singularités de la structure.
Dans la deuxième phase, la géométrie affinée a été directement importée de Tekla Structures dans IDEA StatiCa, et toutes les vérifications normatives et ajustements ont été effectués pour aboutir à la conception finale.
En plus de l'analyse EPS classique, les profils CHS, comme d'autres profils à parois minces, ont dû être vérifiés vis-à-vis du mode de flambement. Et malheureusement, en raison du grand nombre de barres connectées au poteau principal, un problème de flambement est apparu. Cependant, l'équipe d'ingénierie de Steelplan (José Manuel Silva, Joao Pimenta) a pu trouver une solution élégante répondant aux exigences architecturales et garantissant la sécurité de la structure.
L'analyse par éléments finis est nécessaire pour concevoir un assemblage aussi complexe et observer le comportement réel sous une charge donnée. C'est précisément ce qu'IDEA StatiCa vous apporte. Vous pouvez facilement modifier et recalculer l'assemblage en peu de temps.
João Pimenta
Ingénieur structure acier – STEELPLAN
Portugal
À l'origine, les goussets soudés en surface ont été remplacés par des plaques traversant l'intégralité de la section transversale du poteau principal, formant une « croix » à l'intérieur de la section creuse. Cela a permis de conserver les dimensions des éléments principaux pratiquement inchangées par rapport à la conception originale.
Après quelques itérations, la géométrie finale a été parfaitement définie, et toutes les vérifications normatives, conformément aux Eurocodes, ont été effectuées.
À propos de Steelplan
Steelplan développe son activité dans la conception et le détail de structures en acier, la modélisation BIM et la préparation des travaux pour les entreprises de charpente métallique. Steelplan est basée à Braga, au nord du Portugal, une région très importante pour la construction métallique au Portugal.
L'expérience de l'entreprise repose sur la dynamique et les connaissances de ses ingénieurs, qui ont une grande expérience dans l'industrie de la métallurgie et leur implication dans des projets de référence aux niveaux national et international.
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