Etude de cas : City Gate, Düsseldorf, Allemagne

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1 Etude de cas : City Gate, Düsseldorf, Allemagne Des techniques d'ingénierie incendie sont employées afin d'optimiser la protection incendie de ce bâtiment de 19 étages, constitué de deux tours reliées l'une à l'autre sur les trois derniers étages. Construit sur un tunnel, ce bâtiment conçu pour être intégralement vitré, a nécessité la mise au point d'un système de treillis verticaux pour créer une structure de «portique» rigide. Contenu City Gate Düsseldorf, construit sur le Rheinuferstrassentunnel (Photo reproduite avec l'autorisation de Petzinka, Pink und Partner) 1. Le projet 2 2. Introduction 2 3. La structure 3 4. Le concept de sécurité incendie 3 5. Informations générales 5 6. Références 5 Page 1

2 1. Le projet Cette structure transparente entièrement vitrée se distingue par les caractéristiques suivantes : Bâtiment composé de deux tours reliées l'une à l'autre, au-dessus du tunnel de la Rheinuferstrasse. Concept d'ingénierie incendie garantissant une résistance au feu de 90 minutes. Poteaux tubulaires remplis de béton pour assurer la résistance au feu et à la compression. Acier non protégé dans l'atrium et les balcons. Façade entièrement vitrée exigeant une structure de soutien rigide. 2. Introduction Ce bâtiment de grande hauteur, situé au-dessus de l'entrée sud du tunnel autoroutier longeant le Rhin, fait office de «porte» sur la nouvelle promenade de la ville. Sa forme rhomboïde s'impose en raison de ses fondations sur le tunnel et de la direction principale des forces du vent. La forme du bâtiment en cours de construction est illustrée par la Figure 2.1. Les tours et poutres en treillis qui constituent l'ossature du portique sont indiquées. Figure 2.1 Ossatures en treillis du City Gate de Düsseldorf (Photo reproduite avec l'autorisation d'august Heine Baugesellschaft / Prof. J Lange) Page 2

3 3. La structure Ce bâtiment de grande hauteur est construit sur les parois du tunnel de la Rheinuferstrasse. Deux tours de 16 étages sont bâties sur une structure de transfert, au-dessus des deux tubes extérieurs du tunnel. En haut du bâtiment, les deux tours sont reliées l'une à l'autre sur 3 étages pour créer une structure de type «portique» (voir la Figure 2.1). Des dalles de béton de 150 mm d'épaisseur et des portées de 2,5 à 4,6 m supportent les charges verticales exercées sur des poutres mixtes de 7,5 à 7,6 m de portée. Le système sélectionné, avec changements de direction des poutres, porte-à-faux courts, poutres peu épaisses sans ouvertures et poutres plus épaisses avec ouvertures, permet de réduire les hauteurs de plancher à plafond à des valeurs comprises entre 2,5 et 2,98 m. Les poteaux métalliques tubulaires, de 400, 550 et 900 mm de diamètre, sont remplis de béton. Les poteaux les plus chargés sont renforcés par des profils roulés placés à l'intérieur des tubes. La résistance aux charges horizontales est assurée par un système composé des éléments suivants : Des poutres en treillis sur 3 étages relient les tours en treillis hautes d'environ 70 m, de telle sorte que l'ossature contreventée est constituée de 3 ossatures en treillis. La stabilité au-dessus des tunnels est principalement assurée par cette structure en portique. Deux cages d escaliers en béton, en forme de U, sont reliées à l'intérieur des ossatures en treillis, de manière à pouvoir également résister aux charges horizontales. Les escaliers sont des issues de secours. Les poutres treillis des 3 étages supérieurs reportent les charges appliquées au milieu du bâtiment et les charges de la façade de l'atrium vers les tours en treillis. 4. Le concept de sécurité incendie Un concept de sécurité incendie permettant de conserver la transparence du bâtiment a été mis au point. L'une des exigences consistait à éviter d'affecter la transparence du bâtiment par des murs massifs. Afin de mettre en valeur la légèreté de la structure, des mesures de protection incendie actives et passives ont été spécifiquement optimisées pour ce bâtiment. Les sprinklers sont concentrés près de la façade et organisés en trois systèmes redondants. Les voies d'accès aux escaliers de secours sont courtes et une installation d'aspiration des fumées à sécurité intrinsèque a été mise au point. Pour ces raisons, une classe de sécurité incendie R90 a pu être réalisée pour ce bâtiment de grande hauteur, soit une réduction de la résistance au feu de 30 minutes. N'étant pas nécessaires comme issues de secours, les balcons menant aux ascenseurs ne comportent pas de matériaux de protection incendie. Le niveau hall d entrée est soutenu par une construction métallique non protégée pour la même raison (voir la Figure 4.1). En outre, le 19 e étage, qui ne comprend que des salles de machines, est également constitué d'une construction métallique non protégée. Page 3

4 Figure 4.1 Hall d entrée dans l atrium (Photo reproduite avec l'autorisation de ThyssenKrupp Stahl AG) Les sections tubulaires des colonnes sont remplies de béton pour assurer une résistance au feu de 90 minutes (voir la Figure 4.2). Les poutres de la structure principale sont partiellement enrobées de béton. Les poutrelles (d'une hauteur variant de 180 à 270 mm) sont protégées au moyen de matériaux de protection incendie conventionnels, tels que l'enrobage en plâtre ou l'enrobage en gypse creux. Les ossatures en treillis supportent des charges verticales importantes et, pour cette raison, les tubes verticaux de 900 mm de diamètre sont également remplis de béton. Les tubes horizontaux et diagonaux au-dessus du 3 e étage sont conçus sans utilisation de matériaux de protection incendie. Les calculs de sécurité incendie de la structure sont basés sur l'eurocode 4 Partie 1-2. Page 4

5 Figure 4.2 Tour en treillis composée de sections tubulaires (Photo reproduite avec l'autorisation de ThyssenKrupp Stahl AG) 5. Informations générales Client : Engel Projektentwicklung GmbH & Co KG pour GbR Düsseldorfer Stadttor mbh Architectes : Overdiek, Petzinka und Partner (plans et permis) Petzinka, Pink und Partner (mise en œuvre, réalisation) Planification de la structure : Stahlbau Lavis GmbH Société impliquées dans le chantier : ARGE Düsseldorfer Stadttor ; Stahlbau Lavis GmbH ; A. Heine Baugesellschaft Expertise en protection incendie : Prof. Dr.-Ing. W.Klingsch Période de construction : Hauteur totale : 72,55 m Plan rez-de-chaussée : 51 x 68 m (rhomboïde) Fondations : Fondations sur les parois du tunnel de la Rheinuferstrasse. 6. Références Bauen mit Stahl Brandsicher bauen mit Stahl. In Bauen mit Stahl documentation 608 Petzinka, Pink und Partner, Höher, weiter, leichter. In Baumeister vol. 12/97 Page 5

6 Enregistrement de la qualité TITRE DE LA RESSOURCE Etude de cas : City Gate, Düsseldorf, Allemagne Référence(s) DOCUMENT ORIGINAL Nom Société Date Créé par Prof Schaumann Uni Hanover 2003 Contenu technique vérifié par Haller Mike PARE 08/11/05 Contenu rédactionnel vérifié par Lawson Mark SCI 25/11/05 Contenu technique approuvé par les partenaires STEEL : 1. Royaume-Uni G W Owens SCI 20/1/06 2. France A Bureau CTICM 20/1/06 3. Suède A Olsson SBI 20/1/06 4. Allemagne C Müller RWTH 20/1/06 5. Espagne J Chica Labein 20/1/06 6. Luxembourg M Haller PARE 20/1/06 Ressource approuvée par le Coordonnateur technique G W Owens SCI 20/5/06 DOCUMENT TRADUIT Traduction réalisée et vérifiée par : eteams International Ltd. 31/03/06 Ressource traduite approuvée par : P.-O. Martin CTICM 25/04/06 Page 6

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