Un terminal d'aéroport parasismique avec l'acier de construction ArcelorMittal: l'aéroport international Sabiha Gökçen

Information détaillée

Exigences de conception parasismique : un système d'isolation vis-à-vis du séisme pour assurer un amortissement efficace

L'aéroport international de Sabiha Gökçen consiste en un espace de construction total de plus de 320 000 mètres carrés et comprend un bâtiment terminal domestique et international intégré, un hôtel, un nouveau terminal VIP et diverses autres installations aéroportuaires.

Son emplacement dans une zone de risque sismique a déterminé la conception de la structure du bâtiment, les principales exigences comprenaient des mesures spéciales pour assurer la sécurité en cas de tremblement de terre. Selon les exigences du client, deux niveaux de performance ont été définis pour l'analyse sismique du bâtiment du terminal. Ces niveaux de performance sont les suivants:

1. Le premier niveau de performance concerne les composants fonctionnels et opérationnels des bâtiments. Le cahier des charges imposait l´absence de dommage structurel ou non-structurel pour un aléa sismique avec une probabilité d´occurrence de 10 % sur 50 ans, ce qui est équivalent à un aléa sismique de période 475 ans. La méthode de conception est basée sur le "Design Basis Earthquake".

2. Le deuxième critère est une occupation immédiate possible après un aléa séismique de probabilité d´occurrence de 2 % sur 50 ans, ce qui équivaut à un risque avec une période de 2475 ans. Ce critère correspond au "Maximum Considered Earthquake".

La conception d’une structure classique avec une base fixe qui réponde aux objectifs de performance sismique stricts mentionnés ci-dessus ne serait pas rentable et ne serait sans doute pas faisable. Par conséquent, il a été décidé de concevoir un bâtiment isolé.

L´isolation parasismique disposée entre les massifs de fondation et la superstructure permet de découpler l´infrastructure, qui se déplace avec le sol sans se déformer, de la superstructure qui réagit à l´action du sol et se déforme sous l´effet des forces d´inertie. La combinaison "isolateurs" et dispositifs de dissipation d’énergie permet un allongement des périodes fondamentales de vibration des structures et augmente de manière significative l’amortissement efficace. Ces deux éléments clés permettent une réduction significative des efforts et des déplacements supportés par la structure lors d´un séisme et réduisent sensiblement le risque de dommages structurels et non-structurels. 

Le dispositif d´isolation est constitué d´oscillateurs triples à frottement. Pas moins de 300 oscillateurs sont répartis à la base de ce plus grand bâtiment à isolation sismique du monde.  Ces oscillateurs caractérisés par une période théorique de 3 secondes et un déplacement limite de 345 mm ont été choisis en raison de l´excellent rapport performance/coût. L’amortissement effectif obtenu grâce aux dispositifs d´isolation est respectivement de 38 % en mode « Design Basis Earthquake » et 30 % en cas de « Maximum Considered Earthquake ».

Système structurel: l'acier en tant que principal protagoniste

Le nouveau bâtiment du terminal SGIA comporte une structure d’acier de 160 mètres de large par 272 mètres de long. La hauteur totale du bâtiment est d’environ 32,5 mètres. Le rez-de-chaussée avec une hauteur de six mètres est situé sous le plan d´isolation sismique. Les quatre étages de cinq mètres de hauteur chacun sont situés au-dessus du plan d´isolation sismique.

La superstructure est formée de planchers mixtes acier-béton, de poteaux mixtes ainsi que de poutres mixtes acier-béton. La superstructure résiste aux charges latérales grâce à un système de contreventement horizontal. La portée sans appui est de 16 mètres dans les deux directions. Tous les composants structurels, comme les poteaux et les poutres sont des éléments reconstitués soudés. Les plaques ont été coupées à la forme adéquate, et soudées les unes aux autres afin de constituer les sections structurelles requises. Les poutres intermédiaires sont en acier de qualité S235 tandis que les poteaux et les poutres maîtresses sont en acier de nuance S355. Les charges verticales sont identiques dans toutes les poutres maîtresse. La structure des escaliers et des ascenseurs sous le plan d’isolation est suspendue et contreventée par la superstructure supérieure isolée. La résistance à la compression du béton a été fixée à 35 MPa pour les poteaux mixtes.

Le système de toiture se compose d'un système de pannes légères tridimensionnelles en acier, disposées longitudinalement tous les 8 mètres et liaisonnées dans la direction transversale. La panne a une forme de courbe parabolique avec une hauteur de 12 mètres par 6 mètres placée uniformément l'une à côté de l'autre. Elles sont articulées en haut des poteaux tous les 32 et 48 mètres.

Au total, 18 600 tonnes d'acier de structure ont été utilisées pour la construction du nouveau terminal de la SGIA. ArcelorMittal Distribution Solutions - Rozak était le principal fournisseur d'acier pour ce projet, fournissant la majorité des poutres et des plaques en acier.