Structure en acier de l'auvent du Pavillon Opportunity
À propos du projet
Le Pavillon Opportunity a été conçu par AGi Architects pour l'Expo 2020 à Dubaï. La structure a été pensée comme une grande place, assurant la continuité du District Opportunity dans lequel elle s'inscrit. L'objectif du Pavillon Opportunity était de créer un environnement engageant et inspirant, soulignant l'engagement de l'Expo 2020 en faveur d'un meilleur accès aux ressources essentielles et de la réalisation des Objectifs de Développement Durable des Nations Unies.
Les ingénieurs d'Eversendai ont joué un rôle clé dans le projet, en se concentrant spécifiquement sur la conception de la charpente métallique de l'auvent. L'auvent flottant à 32 mètres au-dessus du sol représente des nuages symbolisant les rêves que les gens aspirent à réaliser. La place est disposée sur deux niveaux, franchissant la pente du terrain. L'auvent est composé de six couches d'acier superposées, se transformant en fonction de l'heure de la journée et de la lumière.
Défis d'ingénierie
La conception du Pavillon Opportunity représentait en elle-même un défi colossal en raison de ses exigences architecturales. De multiples systèmes de treillis s'entrelacent sur différentes couches, formant une structure 3D complexe avec de vastes porte-à-faux dépassant 40 mètres. L'ensemble est supporté par quelques poteaux.
Le projet exigeait que le Pavillon Opportunity soit achevé en quatre mois, incluant la conception détaillée, l'approvisionnement, la coordination des interfaces, la fabrication et la construction. Un seul mois était consacré à la gestion de la conception structurelle complexe, incluant la vérification normative de plus de 1 600 types d'assemblages uniques. Tous les assemblages sont véritablement complexes, avec environ 10 éléments se rejoignant en des angles variés en un même point. Des assemblages comprenant 18 éléments n'étaient pas une exception. Chaque nœud nécessitait une vérification normative et une optimisation pour garantir l'efficacité des matériaux sans compromettre l'intégrité structurelle. Comme la structure n'était pas permanente et a été démontée, la conception privilégiait l'utilisation de profils très minces afin de minimiser la consommation de matériaux.
\[ \textsf{\textit{\footnotesize{Example of a complex connection comprising of 17 members}}}\]
Solutions et résultats
L'avant-projet des systèmes de treillis a été réalisé dans Tekla, avec tous les éléments conçus comme des éléments à section creuse circulaire (CHS). Tous les assemblages ont été conçus comme soudés afin d'assurer une structure pure et homogène, évitant tout assemblage visible. En raison de l'épaisseur minimale, une vérification normative des contraintes sur les parois était indispensable pour la vérification. Les ingénieurs d'Eversendai ont décidé d'utiliser l'application IDEA StatiCa Connection pour comprendre le comportement des assemblages, les optimiser et vérifier de nombreuses combinaisons simultanément.
De plus, le logiciel leur a permis d'effectuer une analyse non linéaire géométrique (GMNA) et d'analyser les déformations locales des éléments à section creuse, sachant que des parois extrêmement élancées soumises à des charges ponctuelles peuvent être négativement influencées par des déformations locales qui affectent la stabilité globale des éléments.
Au cours de la conception, les ingénieurs ont dû trouver une solution satisfaisant toutes les vérifications pertinentes et consommant un minimum d'acier, mais aussi une solution rapide et facile à fabriquer. Habituellement, pour de tels assemblages, les ingénieurs ont tendance à concevoir des raidisseurs intérieurs, des raidisseurs annulaires ou des goussets, ce qui n'était pas possible dans ce cas. Pour ce projet soumis à des contraintes de temps, ils ont dû réduire ces opérations au minimum afin d'aider l'équipe de fabrication à livrer la structure dans les délais.
Les ingénieurs structure étaient en contact permanent avec l'équipe de fabrication pour s'assurer que leur conception était également optimisée pour un assemblage rapide. Pour accélérer le processus de construction, ils ont dévié de la pratique habituelle consistant à transporter des tronçons de 3 mètres. À la place, ils ont préassemblé de plus grandes pièces allant jusqu'à 5,5 mètres dans le hall de fabrication, qui ont ensuite été livrées sur le chantier, réduisant considérablement le temps d'assemblage sur site et raccourcissant le calendrier global du projet.
À propos d'Eversendai
Les bureaux d'ingénierie d'Eversendai en Inde, aux Émirats arabes unis et au Qatar fournissent des services techniques complets et de conception de bout en bout, de la conception conceptuelle à la conception détaillée, incluant l'ingénierie pour différents types de structures, assurée par des ingénieurs concepteurs et des dessinateurs hautement qualifiés et expérimentés. Grâce au contact direct avec le département d'ingénierie de montage des charpentes métalliques, la collaboration permet de minimiser les malentendus et les divergences. Les ingénieurs structure peuvent intégrer les contraintes réelles et les retours de l'équipe de montage, aboutissant à des conceptions non seulement théoriquement solides, mais aussi réalisables et sûres durant le processus de montage. Cela conduit à des projets plus pratiques à mettre en œuvre, évitant les retards et les modifications coûteuses. La fabrication du Pavillon Opportunity en quatre mois est un excellent exemple de leurs 40 ans d'expérience.
Conclusion
Le Pavillon Opportunity constitue un exemple impressionnant d'ingénierie moderne, alliant ambition architecturale et défis pratiques. Malgré des délais serrés, l'utilisation d'outils avancés comme IDEA StatiCa a permis une conception et une vérification normative efficaces des nœuds complexes. La coopération entre les ingénieurs structure et l'équipe de préfabrication leur a permis de trouver un moyen de livrer le projet dans les délais. L'achèvement du projet a démontré non seulement les capacités techniques d'Eversendai Engineering, mais aussi leur aptitude à livrer dans des conditions exigeantes.
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