Assemblage acier-bois, États-Unis
Une nouvelle résidence située à Martha's Vineyard, MA, États-Unis. Le site se trouve dans une région à vents forts et le bâtiment est positionné sur une falaise escarpée surplombant l'océan, ce qui impose des contraintes importantes sur la conception du système de contreventement. Ces critères, combinés à une conception architecturale ouverte et à l'exigence d'un balcon en porte-à-faux sans étaiement avec rupture thermique, ont conduit à proposer le contreventement de la façade côté océan sous la forme d'un système combinant portique à nœuds rigides et porte-à-faux. Bien que conçu à l'origine en acier, l'aspiration du client et de l'architecte était d'obtenir une solution majoritairement en bois.
Le portique à nœuds rigides à deux niveaux comprend deux travées de 21 ft et 14 ft, avec une hauteur d'étage moyenne de 10 ft. Des poutres en bois lamellé-collé (LVL) multicouches de grande hauteur croisent des poutres flitch orthogonales formant les porte-à-faux et les travées de retour vers le balcon. Le nœud acier résultant est conçu pour résister aux efforts et aux moments dans les deux axes orthogonaux. Un moyeu central en section creuse a été proposé, mais s'est révélé incapable de résister aux moments élevés de la poutre du portique en raison d'une rigidité hors plan insuffisante des parois de la section en caisson, ainsi qu'en raison d'un risque de rupture en flexion. L'assemblage acier a été reconçu avec un profilé à ailes larges afin d'assurer la continuité dans les deux axes tout en garantissant une transmission directe des efforts et des moments vers le centre du moyeu. Les éléments du balcon nécessitant que l'acier traverse en continu la ligne thermique du bâtiment, un joint de rupture thermique est inclus pour réduire les pertes de chaleur et le risque de condensation. Nous avons pu créer un matériau personnalisé pour le joint de rupture thermique et l'intégrer dans l'analyse au sein d'IDEA StatiCa.
Les éléments de structure ont été analysés et dimensionnés à l'aide de Dlubal RFEM. Pour la conception des assemblages complexes en matériaux multiples, IDEA StatiCa s'est révélé être un outil complémentaire idéal. Le logiciel offre la flexibilité nécessaire pour créer des matériaux et des éléments personnalisés avec des géométries complexes, ainsi que des modèles d'assemblages bois-acier qui ont considérablement réduit le temps de mise en place du modèle. Bien que la vérification normative des éléments en bois ne soit pas prise en charge par IDEA StatiCa, les résultats des efforts dans les boulons ont pu être facilement transférés vers des feuilles de calcul internes pour vérification.
Grâce à notre utilisation d'IDEA StatiCa et à une collaboration étroite avec l'architecte, le consultant thermique et le fabricant, nous avons pu faire évoluer un portique entièrement en acier vers une solution hybride en bois, réduisant ainsi la quantité d'acier nécessaire et maintenant la structure du bâtiment davantage en accord avec la construction traditionnelle de la région.
