Le ‘SuperHub’ durable fascine avec sa structure porteuse apparente en bois lamellé-collé

Depuis 2022, le "SuperHub" enrichit le centre de Meerstad : un bâtiment multifonctionnel à l'épreuve du temps et planifié de manière durable. Au cours d'un processus itératif, les ingénieurs structurels de Pieters Bouwtechniek ont réussi à réaliser l'esthétique prévue de la construction en bois visible tout en garantissant la stabilité. Les ingénieurs structurels se sont appuyés sur le logiciel SCIA Engineer pour la modélisation et l'analyse structurelle de la structure porteuse.

À Meerstad, le poumon vert situé à la périphérie est de la ville néerlandaise de Groningue, un quartier comptant environ 5 000 nouveaux logements est appelé à s'étendre progressivement au cours de la prochaine décennie. Des espaces verts et des zones ouvertes accueillants, ainsi que le lac de loisirs Woldmeer, créent d'excellentes conditions pour le développement du quartier. Cependant, la ville planifiée, qui a été conçue sur une planche à dessin, a jusqu'à présent manqué d'un centre communautaire comme point de rencontre social avec des facilités de shopping. La construction du bâtiment multifonctionnel "SuperHub", qui abrite actuellement un supermarché, un café et un centre de santé, a permis de remédier à cette lacune. Grâce à la préfabrication de toutes les parties du bâtiment, le "SuperHub" a été achevé en 2022 après une courte période de construction.

La structure porteuse en bois visible a été conçue par le cabinet d'architectes néerlandais De Zwarte Hond. La vaste halle, qui ressemble à une cathédrale avec sa grande portée et ses plafonds de neuf mètres de haut, s'étend sur une surface brute de 2 090 mètres carrés. Les colonnes en bois, disposées en grille, sont bordées tout autour d'un mur-rideau en verre et en acier, non porteur et haut comme un bâtiment, qui présente des fenêtres incurvées aux angles arrondis du bâtiment ovale, assure une isolation thermique conforme aux normes des maisons passives et garantit des intérieurs particulièrement lumineux. La construction en bois a une empreinte climatique positive et a été conçue pour être à l'épreuve du temps et durable. La grande portée et les hauts plafonds permettent une conversion flexible et économe en ressources du bâtiment et répondent aux exigences de l'évolution des besoins d'utilisation. La grande surface du toit offre suffisamment d'espace pour la verdure et un système photovoltaïque. Grâce au système de traitement de l'air intégré et au stockage de la chaleur et du froid dans le sol, un climat intérieur agréable et économe en énergie est également assuré.

Le toit plat de neuf mètres de haut est constitué d'une grille diagonale de poutres en bois lamellé-collé. Le toit déborde de 5,4 mètres sur tous les côtés. Il est soutenu par 22 piliers disposés selon une grille de 10,8 mètres x 10,8 mètres. La géométrie des piliers rappelle celle d'un arbre : chaque pilier est composé de quatre supports courbes en bois lamellé-collé qui se ramifient au sommet pour former une croix. Les supports en bois lamellé-collé sont maintenus au niveau des connexions par des éléments de liaison invisibles en acier. Des poutres partent de l'extrémité de chaque support courbe en forme d'arbre, formant la structure en treillis de la toiture symétrique. La structure porteuse est entièrement constituée de bois dur modifié par hydrothermie. Les poutres et les colonnes ont une section de 200 x 600 mm². La longueur des éléments en bois a été limitée à 15 mètres afin de pouvoir les transporter et les assembler facilement.

Le bureau d'études néerlandais Pieters Bouwtechniek, responsable de la conception structurelle du "SuperHub", a réussi à assurer la stabilité du bâtiment grâce au logiciel approprié, tout en préservant l'esthétique de la structure en bois visible conçue par l'architecte : "L'interaction complexe des forces dans la structure du toit en porte-à-faux et son interaction avec les supports en bois en forme d'arbre ne pouvaient être correctement saisies que dans un modèle d'analyse en 3D", explique Steven van Eck, ingénieur structurel chez Pieters Bouwtechniek. Les ingénieurs se sont donc appuyés sur le logiciel d'analyse structurelle multi-matériaux SCIA Engineer pour la modélisation et le calcul statique du modèle d'analyse structurelle.

Nous avons d'abord consacré beaucoup d'efforts à la conception des détails de connexion des éléments en bois, car la conception des connexions a une influence significative sur l'ensemble de la structure porteuse et sur son analyse structurelle. Pour parvenir au modèle final, nous avons testé plusieurs systèmes de poutres continues et de poutres à travée unique dans SCIA Engineer, au cours de nombreuses itérations où la disposition des charnières et la rigidité de rotation des connexions variaient constamment " , se souvient M. van Eck. Nous avons modélisé un pilier avec ses quatre colonnes en lamellé-collé, les poutres et les connexions en acier, puis nous les avons dupliqués en les copiant et en les collant dans la grille ", explique M. van Eck, qui a ainsi pu modéliser 90 % de la structure en très peu de temps.

Pour la majorité des calculs, les ingénieurs structurels ont effectué des analyses statiques linéaires dans SCIA Engineer. Le bâtiment étant situé à la limite d'une zone sismique, des analyses sismiques ont également été effectuées à l'aide de la méthode modale et de la méthode du spectre de réponse multimodale. Les ingénieurs ont déterminé la force de cisaillement de base, qui a ensuite été utilisée pour prouver que les charges éoliennes sont plus importantes que les charges sismiques. En outre, la fonction " Forces de connexion " de SCIA a été utilisée pour déterminer facilement les forces des détails de connexion. Le rapport de calcul de SCIA Engineer a aidé l'équipe à générer rapidement une sortie des calculs structurels pour la documentation du modèle. J'aime utiliser SCIA Engineer car, grâce aux nombreuses options de modélisation et de calcul, je peux créer une conception personnalisée et réalisable pour n'importe quel projet, quelle que soit sa complexité, et laisser le logiciel faire le travail à ma place ", conclut M. van Eck.