Colonnes déplacées sur le projet Laurel Rittenhouse Square
À propos des colonnes déplacées
Une colonne déplacée désigne un poteau structurel qui n'est pas aligné verticalement entre les niveaux, ce qui signifie que le poteau supérieur ne repose pas directement sur le poteau inférieur. Au lieu de cela, le poteau « se déplace » ou se décale horizontalement d'un niveau à l'autre sur une série de niveaux. Cette transition progressive répartit la charge de manière plus uniforme au lieu de la transférer en une seule fois.
Fort d'une vaste expérience en ingénierie structurelle, IMEG est à l'avant-garde de la conception et de la mise en œuvre de solutions pour des projets complexes. Son expertise se reflète non seulement dans ses travaux sur des projets de grande envergure, mais aussi dans son engagement en faveur du partage des connaissances à travers des conférences professionnelles. Conscient de la nécessité de disposer d'outils d'analyse avancés, IMEG a intégré les solutions IDEA StatiCa dans son flux de travail il y a quatre ans, renforçant ainsi sa capacité à aborder des conceptions structurelles complexes avec une plus grande précision et efficacité.
\[ \textsf{\textit{\footnotesize{Walking Columns – A Proposed Design Methodology October 20, 2021, Presented by: Clifford Schwinger, PE}}}\]
La théorie en pratique
Qu'ont en commun le Seminole Hard Rock Hotel & Casino à Hollywood, Vancouver House à Vancouver et The Laurel Rittenhouse Square à Philadelphie ? Le recours aux colonnes déplacées pour surmonter des défis, avec une conception assurée par les ingénieurs d'IMEG.
\[ \textsf{\textit{\footnotesize{Vancouver House, The Laurel Rittenhouse Square, Seminole Hard Rock Hotel and Casino}}}\]
Alors que l'accent était mis principalement sur la forme architecturale lors de l'utilisation de colonnes déplacées et inclinées au Seminole Hard Rock Hotel et à Vancouver House, c'est à The Laurel Rittenhouse Square que des colonnes déplacées ont été utilisées pour étendre les étages supérieurs vers l'ouest tout en préservant un bâtiment historique à la base. Il s'agit d'un projet récent d'IMEG.
The Laurel Rittenhouse Square est une tour résidentielle ultra-luxueuse de 50 étages et 54 200 m², la plus haute tour résidentielle de Philadelphie. Conçue par Solomon Cordwell Buenz et réalisée par The Harman Group (aujourd'hui IMEG), elle comprend 65 condominiums, 184 appartements et un podium de trois niveaux avec des espaces commerciaux et de restauration.
\[ \textsf{\textit{\footnotesize{The Laurel Rittenhouse Square in Philadelphia}}}\]
Un défi structurel majeur consistait à préserver un bâtiment historique de trois niveaux adjacent tout en maximisant la surface de plancher. Pour y parvenir, les ingénieurs ont mis en œuvre des colonnes déplacées, décalant progressivement les poteaux porteurs sur quatre niveaux pour soutenir les plus de 40 étages au-dessus.
Défis d'ingénierie
À ce jour, il n'existe pas de méthodologie ACI 318 établie pour la conception des colonnes déplacées. Les ingénieurs structure doivent donc principalement s'appuyer sur une approche fondée sur les principes fondamentaux de l'ingénierie structurelle et sur l'expérience. Cela peut s'avérer délicat, car les colonnes déplacées peuvent présenter des conditions particulières. Cependant, il s'agit de régions de discontinuité, et les poteaux sont donc dimensionnés selon la manière dont la norme traite ces zones — la méthode Bielle-et-tirant (SaT) — même si l'ACI ne mentionne pas explicitement les colonnes déplacées. Des ingénieurs expérimentés sont donc nécessaires pour prendre en compte l'ensemble des données et conditions entrant dans le calcul. La méthode SaT repose sur une hypothèse initiale. Toutefois, si cette hypothèse est incorrecte, elle peut ne pas refléter fidèlement la réalité, ce qui rend l'expérience indispensable.
Solutions et résultats
IMEG a mis en œuvre IDEA StatiCa Detail pour réaliser une analyse comparative par rapport aux calculs manuels de la méthode Bielle-et-tirant selon l'ACI 318-14. Cette approche a été déterminante pour valider les comportements structurels clés et garantir la conformité aux meilleures pratiques d'ingénierie.
IDEA StatiCa Detail a joué un rôle essentiel dans l'évaluation de la transmission des charges sur plusieurs niveaux, l'analyse de l'impact des efforts de poussée appliqués aux planchers par les déplacements de colonnes, et l'identification des zones potentielles de fissuration par traction résultant des bielles en bouteille. Ces informations sont essentielles pour optimiser les solutions de conception et atténuer les risques structurels.
\[ \textsf{\textit{\footnotesize{Hand calculation of walking column}}}\]
Le logiciel a amélioré la fiabilité des décisions d'ingénierie dans des scénarios complexes en fournissant une analyse plus fine des distributions de contraintes et des interactions entre les efforts.
\[ \textsf{\textit{\footnotesize{Model and results of walking column in IDEA StatiCa Detail}}}\]
Depuis janvier 2021, le bureau de Philadelphie d'IMEG a intégré le logiciel IDEA StatiCa dans son flux de travail pour analyser des éléments structurels non standard et proposer des solutions à des défis architecturaux complexes.
IDEA StatiCa Detail fournit une solution pour l'analyse des régions de discontinuité (régions D) à l'aide de la Méthode du Champ de Contraintes Compatible (CSFM) non linéaire. Cette méthode permet aux ingénieurs d'acquérir une compréhension approfondie du comportement structurel réel, notamment les schémas de distribution des charges, les concentrations de contraintes et les besoins en ferraillage dans les éléments en béton.
Conclusion
Les colonnes déplacées représentent un défi structurel unique qui nécessite une approche prudente. IMEG a démontré son expertise dans ce domaine, en appliquant des méthodologies et des outils avancés tels qu'IDEA StatiCa pour valider d'autres méthodes. En intégrant avec succès des colonnes déplacées dans des projets de grande envergure tels que The Laurel Rittenhouse Square, IMEG a montré comment l'ingéniosité en ingénierie peut surmonter les obstacles architecturaux et structurels.
À mesure que le secteur continue d'évoluer, l'utilisation des colonnes déplacées sera probablement affinée, les solutions logicielles avancées jouant un rôle crucial pour garantir des conceptions sûres et efficaces.
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