À propos des poteaux décalés
Un poteau décalé 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 planchers. 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 la pointe 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 ou The Laurel Rittenhouse Square à Philadelphie ? La résolution de défis grâce à des poteaux décalés et à la conception par les ingénieurs d'IMEG.
\[ \textsf{\textit{\footnotesize{Vancouver House, The Laurel Rittenhouse Square, Seminole Hard Rock Hotel and Casino}}}\]
Alors que l'accent au Seminole Hard Rock Hotel et à Vancouver House portait principalement sur la forme architecturale lors de l'utilisation de poteaux décalés et inclinés, à The Laurel Rittenhouse Square, les poteaux décalés ont été utilisés 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 étages 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 adjacent de trois étages tout en maximisant la surface de plancher. Pour y parvenir, les ingénieurs ont mis en œuvre des poteaux décalés, déplaçant 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 établie dans l'ACI 318 pour la conception des poteaux décalés. Les ingénieurs structure doivent donc principalement recourir à une approche fondée sur les principes fondamentaux de l'ingénierie structurelle et sur l'expérience. Cela peut s'avérer délicat, car les poteaux décalés 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 poteaux décalés. 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 transversaux appliqués aux planchers par les décalages de poteaux, 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 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 les éléments structurels non standard et proposer des solutions aux 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 exigences en ferraillage dans les éléments en béton.
Bien qu'IDEA StatiCa soit un outil puissant, il ne remplace pas le jugement de l'ingénieur. Son utilisation requiert des ingénieurs expérimentés, familiarisés avec l'ACI et les méthodes Bielle-et-tirant, avec une supervision de niveau senior pour garantir une interprétation correcte des résultats.
Todd R. Campbell, P.E.
Directeur Associé / Responsable Assurance Qualité
Conclusion
Les poteaux décalés 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 poteaux décalés 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 poteaux décalés sera probablement affinée, les solutions logicielles avancées jouant un rôle crucial pour garantir des conceptions sûres et efficaces.
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