Assemblages de tubes de précision pour une pergola emblématique à Vienne

\[ \textsf{\textit{\footnotesize{Vertical section of the pergola}}}\]

À propos du projet

La pergola, située dans la capitale autrichienne, est un auvent visuellement saisissant soutenu par quatre poteaux en porte-à-faux de 7 mètres de hauteur, constitués de sections creuses en acier CHS 193,7×14,2. Ces poteaux sont assemblés avec transmission de moment aux fondations en béton et constituent les éléments verticaux principaux de la structure. Des poutres annulaires courbes, intérieures et extérieures, sont post-tendues entre les poteaux et stabilisées par des coques membranaires. Des diagonales de compression supplémentaires relient les poutres annulaires aux poteaux afin d'améliorer la rigidité globale et la stabilité spatiale.

Les poutres annulaires sont fabriquées à partir de tubes CHS 139,7×14,2 et CHS 76,1×4 en acier S355J0. L'équipe de conception était responsable de tous les assemblages critiques entre ces éléments courbes et inclinés, en veillant à équilibrer soigneusement l'intégrité structurelle, les contraintes esthétiques et la faisabilité de montage.

Défis d'ingénierie

Le défi majeur du projet résidait dans la géométrie et les conditions de sollicitation aux assemblages des sections tubulaires en acier. Chaque assemblage devait reprendre un ensemble complet d'efforts intérieurs, notamment une torsion significative, une flexion autour de l'axe faible, un effort axial et du cisaillement, le tout dans une enveloppe visuellement minimale et architecturalement acceptable. Les emplacements des boulons devaient être dissimulés ou encastrés dans la mesure du possible, et le recours à des découpes et des ouvertures pour y parvenir a encore compliqué le cheminement des efforts et le comportement local des plaques.

\[ \textsf{\textit{\footnotesize{Outer ring endplate splice with cut-out}}}\]

Les platines de base résistant aux moments ont nécessité une ingénierie détaillée avec IDEA StatiCa Connection pour gérer les concentrations de contraintes dues aux poteaux en porte-à-faux de grande hauteur, notamment sous des conditions de charge latérale. Ces assemblages de base comportaient de grandes découpes pour des fixations dissimulées, rendant impraticables les calculs manuels traditionnels ou les modèles d'assemblage simplifiés. Il en allait de même pour les interfaces des tiges de traction et les éclisses des poutres annulaires courbes, où l'excentricité, le flambement et la stabilité locale devaient être évalués simultanément.

\[ \textsf{\textit{\footnotesize{Base plate connection with cut-out}}}\]

Compte tenu du nombre d'assemblages et de la grande variabilité géométrique, une approche manuelle par éléments finis aurait été chronophage, sujette aux erreurs et difficile à documenter. De plus, le client exigeait des délais d'exécution serrés et des assemblages compacts et efficaces, ce qui augmentait la pression sur l'équipe d'ingénierie pour fournir rapidement des solutions précises et conformes aux normes.

Solutions et résultats

IDEA StatiCa Connection a permis à E-STEEL Ltd. de modéliser chaque scénario d'assemblage complexe — qu'il s'agisse de platines de base, de tiges diagonales ou d'éclisses d'anneaux courbes — avec une fidélité totale. La capacité du logiciel à traiter les six composantes d'efforts intérieurs, y compris la torsion et la flexion hors plan, s'est révélée déterminante dans ce projet. Grâce à la méthode des éléments finis basée sur les composants (CBFEM), les ingénieurs ont pu visualiser le cheminement des efforts, évaluer les zones de déformation plastique et vérifier le flambement local des plaques, le tout dans un environnement unifié.

L'une des applications les plus remarquables a été la conception de la platine de base, qui comportait des découpes et des boulons cachés. Avec IDEA StatiCa, les ingénieurs ont pu modéliser explicitement les interactions de contact complexes, valider la pression d'appui et déterminer la taille et le positionnement optimaux des soudures, sans surdimensionner l'assemblage. Pour les tiges de traction diagonales, IDEA StatiCa a fourni une visualisation claire des contraintes dans les cornières et les goussets, permettant un dimensionnement affiné et des ajustements géométriques.

\[ \textsf{\textit{\footnotesize{Tension rod connection}}}\]

La possibilité d'ajuster itérativement la géométrie et les soudures, puis de relancer immédiatement les vérifications normatives, a permis d'économiser des heures sur chaque type d'assemblage. Les dimensions des soudures ont été optimisées pour l'économie de fabrication, sans recourir à un surdimensionnement conservateur. Chaque assemblage a satisfait aux exigences de conformité Eurocode avec une documentation complète, réduisant les risques lors de la révision et permettant à l'équipe de respecter les délais de soumission serrés.

Impact mesuré

En utilisant IDEA StatiCa, E-STEEL Ltd. a réduit le temps de détaillage des assemblages d'environ 50 % par rapport à leur flux de travail conventionnel basé sur les éléments finis. Plus important encore, ils ont pu livrer des assemblages architecturalement compacts sans compromettre la sécurité structurelle ni les exigences normatives. Avec au moins six types d'assemblages distincts et des dizaines de combinaisons de charges impliquées, la capacité à saisir, analyser et documenter rapidement chaque scénario a fait d'IDEA StatiCa un facteur clé du succès du projet.

À propos d'E-STEEL Ltd

E-STEEL Ltd fournit des services d'ingénierie structurelle à toutes les phases de la conception, du concept à l'exécution détaillée, pour des clients en Hongrie et à l'étranger. Bien que leur activité principale porte sur les structures industrielles en acier, ils interviennent également sur des bâtiments en béton armé, des structures de bardage, des silos, des supports mécaniques et des projets résidentiels.

E-STEEL

Hungary

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