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T4: Concept & Bâtiments

Le terminal 4 de Madrid-Barajas International Airport, ouvert en 2006, s´est projeté pour répondre à la spectaculaire croissance qui se produit dans le transport aérien mondial depuis plus d´une décennie, dans le but de créer un nouveau hub dans le sud de l'Europe pour être principalement utilisé comme point de connexion pour les vols entre l'Europe et l'Amérique latine.

Le projet comprend une configuration simple formée de  trois bâtiments: un bâtiment aérogare, un bâtiment satellite et un parking.

Bâtiment Aérogare

Prévu pour les vols nationaux et espace Schengen, le bâtiment Aérogare s´étend sur une surface de 470.000 m2, et atteint sa longueur maximale dans le Dock, avec 1.142 mètres.

Le bâtiment s´organise en trois volumes parallèles, séparés entre eux par des puits au jour que nous appelons "canons". Il y a six niveaux : trois sur-rasants et trois sous-rasants.

Dans le premier, le plus proche d´accès, il y a, selon le niveau dont il s´agit, 174 guichets d´enregistrement et le hall d´arrivée à côté de la douane ; dans le second, sont placés le contrôle de sûreté et la zone commerciale ; et dans le dernier, le Dock, qui est la zone d´attente et d´embarquement, pour accéder directement aux avions grâce aux 36 portes. A cet endroit sont aussi placés les quais du train automatique de liaison entre l´aérogare et le satellite sous les pistes.

Bâtiment Satellite 

A 2 km du bâtiment de l´Aérogare, situé entre les quatre pistes, le Satellite loge principalement les vols internationaux sur une surface d´environ 315.000 m2.

De façon similaire, ce bâtiment se compose de deux volumes, avec un seul canon et six niveaux dans chacun d´entre eux. Le premier volume est le Dock d´embarquement et débarquement de passagers par deux niveaux différents. Il mesure 927 m de longueur, il aura 26 portes d´embarquement, dont 16 doubles ce qui veut dire qu´elles pourront desservir deux avions simultanément. Le second volume, parallèle à l'intérieur, est destiné au contrôle des passeports et à la zone commerciale

Parking 

Avec une capacité totale de plus de neuf mille places de stationnement, l'aire de stationnement, intégrée par six modules de cinq étages, est reliée au bâtiment aérogare par deux passerelles qui traversent les zones d'accès des véhicules et la gare ferroviaire souterraine à un niveau intermédiaire entre les départs et les arrivées.

Tunnel de liaison sous les pistes entre les bâtiments

Comme on l´a déjà indiqué pour la liaison des passagers, marchandises et bagages entre les bâtiments Aérogare et Satellite, un tunnel de service a été prévu sous les pistes. C´est sous celui-ci que circulent les véhicules de fourniture, la navette automatique pour le transport des passagers (APM) et le système automatisé pour le transport des bagages (SATE).

Structure du T4

Au niveau de la structure, le bâtiment Aérogare tout comme le bâtiment Satellite, commencent par une structure de piliers et poutres par post-tension en béton armé, de laquelle naissent les supports métalliques soutenant les poutres principales sinueuses du toit.

De cette façon, est formée une surface avec double courbature modulaire répétée, comprenant  toute l´extension des bâtiments. Ce qui est très important dans le design structurel, c´est le fait que le mur rideau des façades joue un rôle primordial dans la stabilité de l'ensemble du bâtiment,  en stabilisant la toiture avec les poutres béton, moyennant un système de barres en acier inoxydable tout au long du périmètre des bâtiments.

Poutres métalliques principales

Avec une longueur atteignant jusqu´à 72 mètres à l´étage, le profil géométrique caractérisé par ses poutres principales, a une grande importance pour l´impact de l´image que renvoie le bâtiment. Il a une forme d´aile de mouette, avec une typologie de double T symétriques et à bords variables, allant de 1500 mm dans le centre à 750 mm dans les appuis, tandis que les ailes font 500 mm de largeur et 30 mm de l'épaisseur. Les âmes ont une épaisseur constante de 15mm.

La qualité choisie pour l´acier a été le S355 J2G3, excepté dans les zones plus arrondies dans lesquelles il a été nécessaire d´augmenter la qualité avec du S420N, à cause de l´augmentation de tension provoquée par la déviation des efforts longitudinaux.

En formant des arcs entre les poutres principales, on a installé perpendiculairement les poutres secondaires avec une séparation approximative de 3.50 m entre chacune. Elles sont définies par des profilés laminés IPE-500, HEB-500 et HEB-700, en acier S355 J2G3, et sur celles-ci, on a installé les pannes, constituées par un UPN 100 en acier S275, sur lesquelles s´appuie finalement la surface couverte.

Des entretoisements spéciaux ont été installées pour éviter le flambement de certaines pièces tout au long du toit, pour distribuer les actions horizontalement et pour mieux transmettre les charges aux supports.

Les joints de dilatation sont disposés tous les 72 m, en relation avec les joints de dilatation du bâtiment, situés transversalement à un côté de la poutre principale, avec appui coulissant pour toutes les poutres secondaires.

Supports métalliques en "V"

Chaque poutre principale est composée de quatre points d´appui, deux centraux et deux aux extrémités. Ils sont tous placés sur des supports métalliques, ils sont à la fois encastrés dans des plinthes en béton, spécialement conçues à cet effet et coïncident avec les supports de la structure du bâtiment.

De façon tronconique, les supports centraux sont inclinés en formant un "V", avec un diamètre à la base de 750 mm et 400 mm dans la partie supérieure. Ils font 16 mm d´épaisseur, en acier S355 et sont unis aux poutres principales grâce à un joint sphérique avec un axe en acier 42 CrM04+QT.

Supports métalliques en "Y"

Les points d´appui dans les extrémités des poutres principales peuvent se résoudre grâce à des piliers en forme de "Y", inclinés à 19º à la verticale. Dans la partie supérieure, on les sépare en formant les deux bras du "Y", de façon à ce que chacun d´entre eux puisse soutenir une poutre principale.

Le choix de cette forme a été un conditionnant architectonique important: son impact devait affecter le moins possible la vue à travers les façades et en même temps contribuer à la définition spatiale des  canons.

Ils sont formés par deux tubes elliptiques: un de 480 mm de diamètres et un de 240 mm, avec 14 mm d´épaisseur en acier S355. En dépit d´avoir reçu seulement une réaction verticale, d´être incliné et d´avoir une forme en Y, des effets de flexion très importants sont créés, réduits en partie par le tendu placé dans les deux bras et par l´union articulée inférieure.

Ces tubes dans la partie parallèle sont reliés par des tôles à différentes hauteurs, et ils travaillent donc comme des poteaux moisés. Les extrémités supérieures des bras sont unies par un tendeur réalisé avec un tube Ø159.20. L´appui inférieur est articulé sur un axe en acier 42 CrM04+QT, pendant que dans son extrémité supérieure, l´union avec la poutre métallique principale est réalisée grâce à un joint sphérique avec un axe en Acier 42 CrM04+QT.

Fabrication des supports métalliques en "Y"

Le tube elliptique Ø480x240x14 mm a suivi un procédé de cintrage soigné grâce à une chauffe par induction. Cette opération est réalisée à une température variant de 800 à 900ºC sous un effort combiné de flexion et compression selon l´axe du tube.

Le procédé peut être décrit de la façon suivante:

En principe, on place le tube de façon à ce que l´anneau inducteur coïncide avec la marque de départ du développement de la courbe. Une fois le tube placé, la partie de l´avant est attrapée par une mâchoire hydraulique et l´opération de cintrage commence. L´anneau inducteur chauffe une bande du tube, lorsque la température de départ est atteinte, on met en marche la poussée du tube par la partie postérieure et étant donné que la mâchoire est libre, elle glisse sur un rail de traçage.

L´effet de flexion se produit, ce qui fait que le tube se courbe par la bande située sous l´inducteur. La température de cette bande est contrôlée par deux pyromètres optiques, un placé vers l´extrados et l´autre vers l´intrados.

Pour placer le tube dans la machine, lorsque la travée a seulement une courbe ou que c´est une des premières fois, il suffit de placer la génératrice qui a été fixée au préalable comme extrados dans la partie extérieure.

L´effet de ce type de cintrage est un réchauffement et refroidissement rapide et immédiat des micro sections du tube (grâce à un arrosage fin et continue d´eau pour ne pas endommager le matériel). Cela fait que le temps d´entretien à la température de cintrage est très court et que par conséquent aucune transformation n´a lieu dans le matériel, peut être par effet physique de la compression exerçant dans la bande chaude la poussée derrière le tube. Il se produit un petit affinage de grain dans le matériel courbé.