Conception et vérification normative des structures en papier

Et dès le début, nous devons admettre que c'était le défi le plus difficile que nous ayons jamais relevé dans notre histoire. Mais nous adorons les défis ! Ainsi, après des années de développement, de tests approfondis et de vérifications, la fonctionnalité la plus attendue est enfin là ! 

Avec la nouvelle version IDEA StatiCa F00I, nous pouvons fièrement affirmer qu'IDEA StatiCa peut concevoir, analyser et effectuer la vérification normative de divers types de structures en papier. 

Pourquoi le papier ?

L'histoire du papier remonte à l'Égypte ancienne. Depuis lors, des billions de tonnes de papier ont été produites, utilisées et écrites. Les avantages de ce matériau sont bien connus :  

• écologique
• entièrement recyclable
• abordable 
• accessible dans le monde entier 
• colorable
• comestible (dans certains cas)

Malgré sa longue histoire, le papier est sans aucun doute le matériau de construction le plus prometteur de l'avenir. Vous avez probablement remarqué la première cathédrale en carton conçue par une légende de l'architecture, Shigeru Ban, à Christchurch, en Nouvelle-Zélande. 

Et ce n'est pas le seul exemple. On peut observer de multiples utilisations du papier pour divers travaux d'ingénierie, comme des ponts,

des abris ou des constructions de jeux pour enfants partout dans le monde. Et nous croyons que tous les enfants devraient jouer en toute sécurité. 

Mais votre imagination n'est pas limitée ici. Tout ce que vous imaginez peut être créé en papier, peut être conçu et analysé par IDEA StatiCa. 

De plus, chaque ingénieur ou architecte a commencé sa carrière en créant des maquettes en papier ou en carton pour des projets scolaires, n'est-ce pas ? Et la seule façon de tester la stabilité et la sécurité de ces projets scolaires était le test pratique (les tests les plus couramment utilisés étaient les tests d'écrasement, les tests d'impact, les tests de résistance au feu et les tests de résistance à l'eau et à d'autres liquides). 

Avec la nouvelle application IDEA StatiCa Paper, vous pouvez désormais analyser même des éléments de construction miniatures en quelques minutes. 

Présentation d'IDEA StatiCa Paper

Grâce à la nouvelle application IDEA StatiCa Paper, nous ajoutons un nouveau type de matériau de construction au portefeuille des produits IDEA StatiCa. En complément des assemblages acier et des éléments, y compris les assemblages acier-béton et acier-bois, ainsi que de nos applications béton, vous pouvez désormais concevoir et effectuer la vérification normative d'un tout nouveau type de matériau – les structures en papier. 

L'intention principale est de minimiser les limitations d'utilisation ; ainsi, en coopération avec nos partenaires de recherche, nous avons développé une méthode nouvelle et innovante pour évaluer le comportement du modèle en papier – la CPFEM (Cellulose Paper Finite Element Method). 

Le diagramme contrainte-déformation de la CPFEM : 

À la grande surprise de tous nos chercheurs, l'ensemble de la méthode mathématique sous-jacente au solveur a été inventée il y a déjà des milliers d'années et repose sur une formule très simple et bien connue : 

Tout type de structure

La méthode CPFEM permet à l'utilisateur d'utiliser N'IMPORTE QUEL type de papier à des fins de construction : 

• piles de papier de bureau

• carton

• tubes de papier toilette

• et bien d'autres encore.

Tout type d'assemblage

Grâce au cœur technologique CPFEM d'IDEA StatiCa Paper mentionné ci-dessus, ses utilisateurs ne sont pas non plus limités dans la conception des assemblages papier-papier. Peu importe si vous assemblez vos papiers avec de la colle, des agrafes, des trombones ou en les empilant (nous appelons cela en interne la « méthode origami »), nous sommes toujours là pour vous.

Analyse et vérification normative

Comme vous pouvez vous y attendre, le principal défi concernant le papier est la partie analyse. Nos ingénieurs de recherche ont passé des années en laboratoire pour couvrir au moins les principaux types d'analyses et de tests. En fonction des caractéristiques du papier, nous avons été confrontés à trois défis principaux :

• résistance à l'eau (dissolution)
• résistance au feu
• charge de vent (flambement, envol)

Heureusement, les dernières innovations dans l'industrie de la production de papier nous ont aidés et les derniers tests de papier ignifuge et résistant à l'eau sont prometteurs pour l'avenir du papier dans l'industrie de la construction. 

Nous devons admettre que nous avons eu beaucoup plus de difficultés à réussir le test de résistance au vent sur la pile de papier de bureau. Comme vous pouvez le voir dans l'une des vidéos de vérification, le travail de recherche ne se déroule pas toujours comme prévu. 

Vérifications et preuves

La fiabilité est au cœur de chacune des applications IDEA StatiCa, et Paper ne fait pas exception. La phase de recherche et de vérification a été menée par la bien connue Université Ramsès III du Papyrus au Caire, en Égypte. 

L'équipe universitaire a passé plus de 5 ans à effectuer de nombreux tests en laboratoire. Les résultats étaient conformes aux exigences normatives. La CPFEM dépasse les limites des possibilités de calcul dans la conception des structures en papier tout en maintenant les ingénieurs du côté de la sécurité.

Sur les images ci-dessous, vous pouvez suivre l'un des tests d'un pont en papier sous chargement. Tous les assemblages en papier ont ensuite été analysés par la CPFEM. 

Donnez une chance au papier

Chez IDEA StatiCa, nous croyons que l'avenir du papier est grand ouvert. C'est pourquoi nous avons investi notre argent, notre temps et nos capacités de recherche pour trouver un moyen d'utiliser efficacement ce matériau de construction bien connu, écologique mais encore sous-estimé, et offrir aux ingénieurs structure ainsi qu'aux autres professionnels de la construction un nouveau matériau avec lequel travailler et se différencier sur le marché. 

La nouvelle application IDEA StatiCa Paper fait partie de la version F00I nouvellement publiée, qui est exclusivement disponible uniquement le 1er avril 2021, sur ce lien.

Et si nous ne vous avons pas convaincus, nous espérons au moins vous avoir divertis un moment et fait sourire.      

 Joyeux Poisson d'Avril !

Images copyright : shigerubanarchitects.com, myonebeautifulthing.com, SimScale, ScienceDirect.com, Brandon Tran, Eugene Choo