MassDOT Solar Carports, Plymouth

À propos du projet

KPFF Consulting Engineers a réalisé le projet MassDOT Solar Carports, situé à Plymouth, MA, qui comprenait un effort global d'installation d'une structure de auvent photovoltaïque au sol. Ce projet s'inscrit dans une initiative plus large visant à intégrer des solutions d'énergie renouvelable dans les infrastructures publiques, illustrant l'engagement du Massachusetts Department of Transportation en faveur du développement durable. Les auvents photovoltaïques ont été conçus pour exploiter efficacement l'énergie solaire tout en offrant ombre et protection aux véhicules stationnés.

La conception structurelle comportait des éléments principaux composés de profilés à larges ailes (WF) pour les poutres et les poteaux, garantissant un support robuste pour les panneaux solaires. Les modules photovoltaïques étaient montés sur des pannes en acier formé à froid, qui s'étendaient entre les poutres. Cette disposition a non seulement optimisé l'intégrité structurelle, mais a également facilité la distribution efficace des panneaux. Le système de résistance aux forces latérales a été défini comme des poteaux cantilever ordinaires en acier conformément aux normes du chapitre 13 de l'ASCE 7, garantissant la conformité aux réglementations du secteur et aux normes de sécurité. Les poteaux ont été fixés à l'aide d'assemblages boulonnés sur des pieux hélicoïdaux, offrant une fondation stable capable de résister aux contraintes environnementales et aux variations de charges.

La capacité d'IDEA StatiCa à modéliser et analyser des assemblages complexes avec précision et efficacité nous permet de fournir à nos clients des solutions de conception supérieures et performantes. IDEA StatiCa est polyvalent, n'intègre pas de conservatisme inutile et est capable de synthétiser les résultats d'une manière facilement compréhensible pour les concepteurs et les vérificateurs."

Benjamin Hicks

Associé | Chef de projet – KPFF Consulting Engineers

États-Unis

Défis d'ingénierie

Les défis d'ingénierie du projet MassDOT Solar Carports étaient multiples, tournant principalement autour de la conception et de l'analyse de l'assemblage de passage. Cet assemblage était crucial pour maintenir la cohérence structurelle de l'auvent photovoltaïque, notamment sous des conditions de charge variables, y compris les charges déséquilibrées. L'une des principales difficultés consistait à modéliser avec précision l'effet de levier — un effort qui se produit lorsque les composants de l'assemblage sont soumis à la traction, provoquant la séparation des platines boulonnées. Le calcul manuel de ces effets est non seulement chronophage, mais aussi sujet à des imprécisions en raison de la nature complexe des interactions en jeu.

De plus, le processus de conception itératif présentait ses propres défis. KPFF devait affiner les détails de l'assemblage pour s'assurer qu'ils étaient constructibles et économiques tout en satisfaisant à tous les critères structurels nécessaires. Ce processus nécessitait une approche flexible capable de s'adapter aux modifications des paramètres de conception tout en maintenant la précision et la conformité aux normes d'ingénierie. La capacité à simuler les comportements réels de l'assemblage dans différents scénarios était essentielle pour optimiser la conception et garantir sa fiabilité.

Solutions et résultats

IDEA StatiCa a fourni une solution robuste et économique aux défis d'ingénierie rencontrés dans ce projet. En utilisant les capacités avancées de l'analyse CBFEM, les ingénieurs ont pu simuler l'effet de levier bidirectionnel et d'autres comportements complexes de l'assemblage de passage avec une grande précision. Les puissants outils de modélisation du logiciel ont permis une analyse détaillée des distributions de contraintes et des déformations, fournissant des informations qu'il serait difficile, voire impossible, d'obtenir par des calculs manuels.

IDEA StatiCa est un <tool>outil</tool> très puissant qui améliore considérablement l'efficacité de notre conception d'assemblages pour des projets tels que les ombrières solaires MassDOT. Le modèle 3D de l'assemblage est très utile pour la visualisation et les considérations de faisabilité constructive, et l'analyse est complète. Les récapitulatifs fournis dans l'analyse permettent une vérification rapide des états limites.

Albert Coleman

Ingénieur de conception – KPFF Consulting Engineers

États-Unis

Le processus de conception itératif a été considérablement simplifié par IDEA StatiCa. Les ingénieurs pouvaient rapidement ajuster les paramètres de conception et voir instantanément les effets de ces modifications sur les performances de l'assemblage. Cette capacité a non seulement permis de gagner un temps considérable — environ trois heures — mais a également amélioré l'efficacité globale du processus de conception. L'interface conviviale du logiciel et ses packages de calcul complets ont facilité la documentation et la soumission des notes de calcul structurelles, garantissant la conformité aux exigences du projet et aux normes du secteur.

L'application d'IDEA StatiCa dans ce projet a non seulement répondu aux défis d'ingénierie immédiats, mais a également contribué à un processus de conception plus efficace et fiable. L'analyse détaillée et les capacités itératives offertes par le logiciel ont permis de s'assurer que l'assemblage de passage était à la fois structurellement sain et réalisable à construire, contribuant ainsi au succès du projet MassDOT Solar Carports.

La vérification de la longue liste d'états limites pour certains des assemblages les plus complexes d'un projet peut prendre plus de temps que la modélisation et l'analyse des comportements structurels globaux. La possibilité d'utiliser un prédimensionnement puis d'itérer sur la base des résultats d'IDEA StatiCa garantit une conception et un dimensionnement efficaces tout en améliorant les délais de conception – ce qui signifie que nous pouvons consacrer plus de temps à d'autres éléments importants tels que les plans et les détails.

Albert Coleman

Ingénieur de conception – KPFF Consulting Engineers

États-Unis