Bay Adelaide East: La première structure en acier au monde conçue avec HISTAR® / ASTM A913 Nuance 70

Information détaillée

La tour Bay Adelaide East est le deuxième bâtiment achevé dans le cadre du développement du complexe à trois tours Bay Adelaide Centre. La construction de l'immeuble de 51 étages de Bay Adelaide West a été achevée en 2009, tandis que la tour nord de 33 étages (Bay Adelaide North) est en construction et doit être achevée d'ici 2022. La tour Bay Adelaide East, de 91 045 mètres carrés, a une base de six étages qui comprend des bureaux, des commerces et des espaces du stationnement. Elle offre également aux résidents et aux invités de l'immeuble un accès au réseau PATH de Toronto - un passage public souterrain de 27 kilomètres avec une chaîne de magasins.

Le projet du développement du Bay Adelaide Centre a été initialement conçu en 1987, mais sa construction a été arrêtée au début des années 1990 lorsqu'une récession économique a provoqué une baisse des taux d'occupation dans le centre-ville de Toronto. Lorsque le projet a été relancé en 2005, son plan directeur a été complètement reconfiguré. Au lieu des deux tours initialement prévues (Sud et Nord), la disposition a été révisée pour inclure trois immeubles de grande hauteur, un concept qui a permis d'avancer plus rapidement sur le projet en raison de sa faisabilité financière plus favorable, en particulier liée à la réalisation d'un minimum de prélocation de 50%.

Une première mondiale: structure en acier conçue avec HISTAR® / ASTM A913 Nuance 70

La structure hybride de la tour Est se compose d'un cadre périphérique en acier comme système de gravité principal et d'un mur central en béton armé pour un soutien latéral. L'ingénieur principal du projet pour le lot structure a une longue expérience en utilisant HISTAR® / ASTM A913, ayant été le premier concepteur au monde à spécifier la catégorie 450 MPa (65) dans un projet. Il y a plus de 25 ans, le concepteur a intégré HISTAR® / ASTM A913 nuance 450 (65) dans la conception du concept original du développement, South Tower. Bien qu'il n'ait pas été achevé, le même ingénieur en structure a utilisé de l'acier de grade 450 (65) dans la conception de Bay Adelaide West, qui a ouvert ses portes en 2009.

L'appel d'offres pour choisir les fabricants était déjà en cours lorsqu'on a demandé à l'équipe de conception de Bay Adelaide East de travailler avec ArcelorMittal et d'envisager l'utilisation d'un nouvel acier ASTM A913 avec une limite d'élasticité de 485 MPa (70 ksi). La conception alternative a permis d'économiser plus de 9% du poids total de l'acier de construction dans le bâtiment. Cet avantage ainsi qu'un examen rigoureux du matériau ASTM A913 auquel l'ingénieur principal en structure avait participé au cours des années 1980, ont permis de souscrire facilement le matériau comme une alternative au projet. Heureusement pour cette itération du projet, la construction s'est déroulée comme prévu et Bay Adelaide Centre East prétend être le premier immeuble de grande hauteur au monde conçu et construit avec des matériaux HISTAR® / ASTM A913 Grade 485 (70).

ArcelorMittal Europe - Long Products a fourni 1347 t de HISTAR® / ASTM A913 nuance 485 (70) et 4189 t de CSA G40.21 nuance 350W via ArcelorMittal International Amérique du Nord.

Bay Adelaide Center et l'acier HISTAR®/ASTM A913: une histoire de 25 ans d'innovation

À la fin des années 1980, lorsque la conception originelle de la tour sud (South Tower) a finalement été décidée comme un cadre de gravité en acier et un noyau en béton armé coulé sur place, ArcelorMittal (anciennement Arbed) était sur le point de lancer son nouvel acier à haute résistance et faiblement allié, HISTAR ®, qui serait produit au Luxembourg. Ce nouvel acier innovant pour les formes de structure a finalement vu le jour, ce qui était le point culminant des années de recherche et du développement en collaboration étroite  entre ArcelorMittal et le Centre de Recherches Métallurgiques (CRM). Le moment était idéal pour le Bay Adelaide Center, qui était sur le point de passer sa commande pour l'acier. Ainsi, le fabricant d'acier, avec le soutien technique d'ArcelorMittal, a présenté un concept pour la tour sud qui incorporait des formes structurelles HISTAR® nuance 450 MPa (65 ksi) et a démontré une économie de poids totale d'environ 25% grâce de l'utilisation de cet acier dans la conception des colonnes de périmètre et des sections de poutres lourdes. Les économies de poids, allant de pair avec des prix attractifs et rendant le calendrier de livraisons compatible avec le projet, ont obtenu une acceptation rapide par le propriétaire.

HISTAR® était différent des autres aciers présents sur le marché car il était produit à l'aide d'un processus de trempe et d'auto-revenu (QST), une méthode de refroidissement en ligne rapide et de réchauffage contrôlé qui pouvait être (et est toujours) appliquée aux formes structurelles. Dans le QST, une douche d'eau refroidit les couches extérieures de la section, laissant le noyau conserver suffisamment d'énergie pour permettre à la section de se «réchauffer» de l'intérieur a une température d'auto-tempérage de 600 degrés Celsius (1100 degrés Fahrenheit ). Le contrôle du processus de refroidissement et de réchauffage de cette manière affecte positivement le matériau à un niveau microstructural en permettant le développement d'un acier à grain fin qui a une limite d'élasticité élevée, une bonne ténacité et d'excellentes caractéristiques de soudabilité.

L'introduction de la QST pour les formes structurelles a été révolutionnaire pour le monde de la production d'acier, et sa disponibilité a permis aux ingénieurs de structure de repousser les limites encore plus dans la conception de systèmes structurels efficaces. Cependant, dans les années 1980, la nouveauté du matériau signifiait qu'il n'était pas encore officiellement accepté comme matériau standard - ni par l'Association canadienne de normalisation, ni par le Comité des matériaux, ni par le Comité des normes ASTM. Néanmoins, après quatre semaines de révisions rigoureuses de la conception, d'analyses et de tests du matériau, l'équipe de conception et de construction avait collecté suffisamment de données pour vérifier le matériau et confirmer que l’acier HISTAR® était une alternative réalisable et fiable pour le projet.

En 1989, les dix premiers planchers en acier de structure ont été achetés, laminés, livrés et fabriqués, mais, malheureusement pour le projet,  la construction s'est arrêtée en janvier 1991, mettant ainsi fin à ce projet innovant.

Lorsqu'en 2005 la conception du Bay Adelaide Center a repris, c'est grâce à l'analyse détaillée dans laquelle l'ingénieur principal en structure avait été impliqué dans les années 1980 que HISTAR® a été rapidement intégré au projet Bay Adelaide West. Il y avait cependant une différence dans la manière de le spécifier, car ArcelorMittal avait réussi à certifier HISTAR® conforme à la norme de matériau ASTM A913,  créée en 1993. La baie d'Adélaïde Ouest présente plus de 1900 tonnes d’acier de nuance 450 (65).