À propos du projet
Composée de quatre tours reliées par trois ponts en treillis métallique fabriqués, la structure présentait une géométrie complexe. Grâce à IDEA StatiCa, Dallas Lee, ingénieur principal au Robert Bird Group, et son équipe ont obtenu la flexibilité précise nécessaire pour modéliser les nœuds de treillis tridimensionnels avec exactitude, sécurité et efficacité.
Le Queen's Wharf Skydeck est construit en acier et comprend trois travées de 25 m, 30 m et 35 m, reliant les tours du développement (nommées IT1, IT2, IT3 et IT4). Deux travées (entre IT1 et IT2, et entre IT3 et IT4) sont conçues avec des joints de dilatation permanents pour permettre le mouvement indépendant des tours connectées. La travée IT1-2 a présenté un défi unique. Elle relie le côté de la tour IT1 depuis un plancher fixe, en saillie jusqu'à 12 m par rapport à la façade de la tour, nécessitant un joint d'articulation sophistiqué.
Les travées du Skydeck sont assemblées et habillées au niveau du podium, puis glissées horizontalement en position via un système de rails, avant d'être hissées verticalement par vérinage sur torons.
En raison de la nature du projet, l'intersection des nœuds où les treillis se rejoignent était devenue complexe. Dallas Lee et son équipe n'avaient jamais rencontré de logiciel capable de traiter ce type d'assemblages sans les modéliser de zéro dans leur programme d'analyse par éléments finis, ce qui était inacceptablement lent.
Défis d'ingénierie
Le projet comprend quatre tours avec un pont aérien entre les tours IT2 et IT3. La principale raison d'utiliser IDEA StatiCa était de concevoir les nœuds de treillis complexes du Skydeck entre les tours IT1 et IT2, et IT3 et IT4.
En raison du niveau de complexité de ces nœuds et de leur environnement, leur modélisation dans un logiciel d'éléments finis traditionnel aurait pris trop de temps. Ils ont constaté qu'IDEA StatiCa était idéal pour modéliser de tels assemblages rapidement.
Un autre aspect unique du projet est que les tours IT1 et IT2 ont des réponses sismiques très différentes, ce qui signifie qu'elles se déplacent différemment. Ainsi, si les planchers entre les tours avaient été solidarisés, d'importants efforts internes se seraient développés.
Pour y remédier, ils ont utilisé un joint de mouvement articulé permettant aux planchers de pivoter en ce point. Pour réaliser ce pivot, ils ont utilisé un appui reposant sur un corbeau en acier intérieur. Cela a nécessité la conception d'assemblages acier fabriqués sur mesure très complexes pour y parvenir.
Au cours du projet, le profil du plancher a nécessité une attention particulière. Auparavant, il avait la forme d'une coque de bateau en profil. En introduisant un décrochement à la fois sur la surface supérieure et sur le soffit, il est devenu nécessaire de réaliser des assemblages acier très complexes, où la poutre secondaire se décroche à travers la ligne de treillis principale.
Dallas et son équipe ont également dû résoudre d'autres assemblages très créatifs en raison des contraintes architecturales strictes imposées au projet. IDEA StatiCa leur a permis de surmonter tous ces obstacles et d'acquérir la confiance nécessaire pour livrer tous les calculs d'assemblages avec précision, quelle que soit leur complexité.
Solutions et résultats
L'enseignement clé du projet pour Dallas et son équipe a été la confiance qu'ils ont ressentie dans leurs calculs. Au lieu d'utiliser un modèle d'éléments finis classique, cette confiance était en grande partie due aux vérifications effectuées en arrière-plan par IDEA StatiCa.
Ils ont également pu développer un flux de travail leur permettant d'extraire la géométrie des éléments et les efforts dans les éléments de leur modèle d'analyse par éléments finis. Ils ont mis en place un script Python pour extraire les données de Strand7 au format de fichier SAF, car Strand7 ne dispose pas de lien BIM. Cela a permis d'importer le modèle dans IDEA StatiCa via Checkbot, ce qui représentait un avantage considérable pour l'équipe, car ils pouvaient ainsi transférer les données sans perte grâce à l'API bien documentée d'IDEA StatiCa.
Par le passé, Dallas et son équipe devaient soit adopter une approche de calcul plus conservative, en évaluant tout manuellement, en appliquant des modèles documentés et en les adaptant pour un assemblage sur mesure. Soit, s'ils souhaitaient détailler quelque chose de très complexe, ils créaient des modèles d'analyse par éléments finis entièrement personnalisés.
L'utilisation de ce flux de travail, qui consistait à intégrer les géométries des éléments ainsi que tous les cas de charge et combinaisons, leur a permis de gagner beaucoup de temps. Cela les a aidés à avoir confiance dans leurs calculs, tout en les poussant un peu plus loin.
À propos du Robert Bird Group
Robert Bird Group est un cabinet d'ingénierie conseil mondial comptant plus de 700 collaborateurs répartis dans onze bureaux. Membre du groupe Surbana Jurong, il s'engage à concrétiser la vision de chaque client grâce à la recherche inlassable de l'excellence en ingénierie sur tous les projets. Il propose des services dans cinq disciplines, en s'appuyant sur son expertise internationale : ingénierie structurelle, génie civil, ingénierie de la construction, ingénierie géotechnique (Royaume-Uni et Moyen-Orient), conception et construction virtuelles.
Le cabinet a remporté la catégorie Vote du public lors des IDEA StatiCa Excellence Awards 2023.
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