À propos du projet
En utilisant REVIT pour l'ensemble des plans, un partage exhaustif des fichiers CAO et la gestion des flux de travail, CRAFT a pu exploiter cet outil (ainsi que son intégration avec RFEM) pour configurer leur modèle de structure sur la base de l'analyse structurelle.
Ils avaient également souhaité réaliser la conception de leurs assemblages dans RFEM, mais celui-ci ne prenait pas en charge un assemblage aussi complexe. Ils se sont donc tournés vers IDEA StatiCa.
Les utilisateurs se tournent généralement vers SolidWorks ou Fusion 360 pour configurer leurs propres calculs. Mais ils négligent souvent le temps et les efforts que cela demande. IDEA StatiCa propose des fonctions de modélisation de fabrication très bien définies ainsi que des assemblages, tout en offrant la flexibilité nécessaire pour créer des sections personnalisées en termes d'éléments raidisseurs. Il offre également un système parfait pour effectuer des vérifications normatives sur les éléments structurels, vous permettant de vous concentrer uniquement sur la résolution des problèmes de conception.
Trevor Chou
Ingénieur de projet
Avec une hauteur d'étage moyenne de 10 pieds (3 m), le portique à moment sur deux niveaux se compose de deux travées de 21 pieds (6,4 m) et 14 pieds (4,3 m).
L'architecte a conçu une structure à niveau souple afin de laisser un espace entièrement ouvert pour la zone du balcon, sans contreventement ni support structurel apparent. L'équipe a donc dû concevoir une ossature de balcon à rupture thermique et sans étai, pour laquelle elle a choisi de combiner un portique à moment avec des poutres en bois lamellé multi-plis de grande hauteur, croisées avec des poutres composites (flitch beams) orthogonales pour former les porte-à-faux et les travées arrière.
Le nœud d'acier résultant a été conçu pour résister aux efforts et aux moments dans les deux axes orthogonaux. Initialement, ils souhaitaient utiliser un moyeu central en section creuse, mais ont constaté qu'il était incapable de résister aux moments élevés provenant de la poutre du portique à moment, en raison d'une rigidité hors plan insuffisante des parois de la section en caisson.
Nous avons dû revoir la conception. Heureusement, la possibilité de visualiser comment les efforts peuvent être transférés vers différents éléments dans IDEA StatiCa nous a conduits vers une meilleure solution. Nous avons décidé d'opter pour un nœud central en profilé à larges ailes, car il assure une excellente continuité dans les deux axes orthogonaux et permet une transition fluide des efforts entre les éléments.
Trevor Chou
Ingénieur de projet
L'assemblage en acier a été repensé avec une section à large aile afin de préserver la continuité dans les deux axes tout en assurant une transmission plus directe des efforts et des moments vers le centre du moyeu.
De plus, les éléments du balcon nécessitaient que l'acier traverse en continu la ligne thermique du bâtiment. L'équipe a donc intégré un patin de rupture thermique (fabriqué à partir d'un matériau personnalisé) afin de réduire les risques de perte de chaleur et de condensation.
Ils ont utilisé Dlubal RFEM pour analyser et dimensionner les éléments de l'ossature, et IDEA StatiCa pour concevoir des assemblages complexes associant plusieurs matériaux.
IDEA StatiCa offre la flexibilité de créer des matériaux et des éléments personnalisés avec des géométries complexes, ainsi que des modèles pour les assemblages bois-acier, ce qui a considérablement réduit le temps nécessaire à la mise en place du modèle.
Trevor Chou
Ingénieur de projet
Défis techniques
Les défis de ce projet étaient nombreux.
Comme nous l'avons déjà vu, le bâtiment ne se trouvait pas seulement au sommet d'une falaise abrupte et devait pouvoir résister à des vents violents sans voiles de contreventement ni contreventements ; pour complexifier encore les choses, le balcon à rupture thermique et sans étai a introduit une seconde direction de conception orthogonale par rapport au portique à moment principal – ce qui signifie que la résistance au cisaillement, à l'effort axial et au moment devait être assurée dans deux directions aux points nodaux.
La conception initiale avait été envisagée comme un système en acier. CRAFT travaillait donc à partir d'une topologie de bâtiment de type acier, avec pour objectif d'en réaliser autant que possible en bois de construction et en bois lamellé structurel.
Bien que la conception des assemblages bois ne soit pas prise en charge par IDEA StatiCa, l'outil a pu fournir les efforts en sortie à des positions de boulons spécifiques. L'équipe a ensuite pu transférer facilement ces résultats vers sa propre feuille de calcul interne (pour les vérifications de portance des boulons conformes aux normes bois) afin de vérifier la répartition des efforts, puis de finaliser la conception structurelle de l'assemblage.
Cela nous a permis de réaliser rapidement des prototypes d'assemblages dans IDEA StatiCa – en modifiant la taille des boulons, l'espacement et les dispositions des rangées, etc. – puis d'obtenir facilement les efforts de boulons révisés pour les exporter vers nos propres feuilles de calcul.
Martyn Sheard
Ingénieur Projet Senior
Solutions et résultats
Achevée en 2022, cette maison individuelle à deux étages située à Martha's Vineyard est un exemple remarquable d'excellence architecturale et structurelle.
Grâce à l'utilisation du logiciel IDEA StatiCa et à une collaboration étroite avec l'architecte, le consultant thermique et le fabricant, CRAFT a réussi à faire évoluer une ossature entièrement métallique vers une solution hybride bois-acier, réduisant ainsi la quantité d'acier nécessaire tout en conservant une structure de bâtiment conforme aux méthodes de construction locales traditionnelles.
À propos de Craft | Engineering Studio
Basé à New York, CRAFT propose des services de conseil en ingénierie structurelle pour la construction de nouveaux projets résidentiels, commerciaux et spéciaux (ainsi que la transformation de bâtiments existants), utilisant des matériaux traditionnels et non traditionnels.
Studio d'ingénierie structurelle visionnaire, l'équipe de CRAFT est passionnée par le dialogue permanent entre l'ingénierie structurelle et l'architecture. En combinant leur expérience et leur ouverture d'esprit avec des outils de calcul et d'analyse de premier plan, CRAFT est en mesure d'offrir à ses clients des solutions de conception structurelle efficaces, pratiques et innovantes – idéales pour les architectes et concepteurs à la recherche de nouvelles approches en matière d'ingénierie structurelle.
En tant qu'ingénieur de projet, Trevor Chou met à profit son expérience dans la conception et l'analyse structurelles de bâtiments de grande hauteur et de logements commerciaux (selon les normes de construction américaines et chinoises), et se passionne pour l'intégration de ses connaissances en architecture et en ingénierie.
Martyn Sheard est ingénieur de projet senior au sein de l'entreprise et possède douze années d'expérience en conception et gestion de projets sur une large gamme de types et d'échelles de projets, avec un intérêt particulier pour l'ingénierie des structures en bois massif.
Martyn Sheard et Trevor Chou ont remporté la catégorie « structures à petite échelle » de l'IDEA StatiCa Excellence Award 2021, l'emportant face à 100 autres candidats dans cette catégorie.
Découvrez ce que les ingénieurs disent du projet
Construction de maison individuelle
Construction de maison individuelle
Construction de maison individuelle
Détail de l'assemblage
Construction de maison individuelle
Détail de l'assemblage
<p>Détail du modèle d'assemblage</p>
Détail du modèle d'assemblage
