Une structure de toit en acier et en verre résistante aux tremblements de terre pour le Crowne Plaza Hotel à Caserte

L'hôtel Crowne Plaza à Caserte est connu pour ses grandes toitures en acier et en verre. Étant situé dans une zone d'activité sismique élevée, une attention particulière a été accordée à la conception de sa toiture, qui a été construite selon la méthode du lancement incrémental. Le vitrage de grande portée est né de la collaboration entre l’atelier d’architecture Saba et les ingénieurs de l’atelier Redesco, qui ont proposé une structure en acier et verre de haute technologie pour réaliser le concept architectural.

Information détaillée

La structure du toit parasismique

Le plan de la couverture est carré et est posé sur quatre bâtiments construits auparavant. Les coins sont occupés par les corps des escaliers.  A cause de ses grandes dimensions : 60 x 60 mètres, et des 6 mètres de hauteur sous la clé, il a été nécessaire  d’élaborer une structure composée par des arcs tubulaires en acier de 4,5 mètres d’écartement qui forment la trame principale. Comme l'hôtel a été construit dans une zone sismique, où les déplacements sismiques du plan supérieur sont égaux à 300 mm, d'après les réglementations, il fallait construire une toiture qui pourrait être reliée rigidement à l'un des quatre bâtiments par un système de béton pré-comprimé et pourrait fonctionner librement le long des trois autres bâtiments.

Les ancrages de ces derniers ont été réalisés à l’aide d’une structure horizontale sur les trois côtés, composé d’une structure à treillis en acier. Ceci pour équilibrer les poussées des arcs et pour transférer les charges sur les sommets des poteaux des bâtiments existants. Par ailleurs, les supports du de la structure de contour ont une course horizontale de + 300 mm pour réaliser l’isolation sismique entre la nouvelle structure et les bâtiments existants qui sont libres d’osciller dans chaque direction pendant le séisme. Les appuis glissants qui permettent de répondre aux sollicitations ont été réalisés ad hoc pour ce projet. Ils sont formés d’une plaque supérieure boulonnée à la structure réticulaire en acier, d’un appui en néoprène-acier, d’un disque en PTFE, d’une garniture anti poussière, d’un disque en acier inoxydable et, enfin, du support. La connexion de la structure en acier à la poutre en béton armé précontraint a été réalisée à l’aide de câbles de précontrainte qui se solidarisent avec la structure en acier.

Caractéristiques techniques

La couverture a été réalisée avec des éléments transparents rhomboïdes: les verres sont stratifiés et la plaque externe, trempée, a une épaisseur de 6 mm tandis que la plaque interne a une épaisseur de 4 mm; les verres sont unis par une feuille en PVB (poly-vinyl-butyral).

Les feuilles de verre ont été contrôlées par des essais mécaniques de rupture : dans le cas de charge répartie, la rupture a lieu au-delà de 4 kN/m2 et elle a affecté seulement la partie trempée ; il a alors été prouvé que le PVB est en mesure de maintenir la charge du poids de la plaque après la rupture pendant 36 heures sans s´effondrer.

Les verres sont appuyés sur les arcs principaux et sur la structure secondaire. En particulier, il y a des garnitures d’appui en polyéthylène à haute densité, profilées pour recueillir l’eau qui pourrait pénétrer entre les deux plaques de verres, précaution supplémentaire puisque l´étanchéité est réalisée avec du silicone structurel entre les plaques de verre.

En outre, pour vérifier la résistance de la couverture à la grêle, une expérience a été réalisée en lançant une sphère en polyamide de 40 mm de diamètre qui office de modèle de grêlon pour établir les caractéristiques de rupture (procédure normalisée pour les couvertures en polycarbonate). L’épreuve a démontré que la rupture se vérifie avec des vitesses supérieures à celles possibles pour ce projet  et, surtout que, si l’impact arrive sur la partie centrale ou à 10-12 mm du bord libre elle ne se casse pas.

Lancement incrémental

Le lancement incrémental a été nécessaire à cause du peu de temps disponible pour la construction : une plateforme de travail a été construite et, sur la zone où se trouve la poutre en béton précontraint, la partie terminale de la couverture a été réalisée ; ensuite les arcs transversaux du premier groupe ont été construits avec des connexions longitudinales. Après le lancement du premier groupe d’arcs, un second groupe  a été assemblé, connecté à la partie arrière du premier et l’ensemble a été lancé en procédant de cette façon jusqu’à la connexion avec la partie existante. Pour optimiser les temps d´assemblage, les plaques de verres ont été montées avant le lancement, garantissant ainsi la sécurité des ouvriers ; les arcs ont été préassemblés au sol.

Naturellement, pendant la phase de lancement, le comportement de la structure au lieu d’être bidirectionnel a été seulement monodirectionnel dans le sens transversal, on a donc ajouté des câbles précontraints et des éléments de stabilisation pendant le lancement, qui ont été retirés après le lancement.

Analyse de la résistance au feu

Une fois la construction terminée, les effets d’un éventuel incendie qui pourrait surgir dans une chambre de l’hôtel avec des flammes qui sortent par les fenêtres ont été évalués en raison de la possible augmentation de température de la structure de la verrière.

On a modélisé l’allure du feu avec les températures provoquées et, après les analyses structurelles, l’arc du bord a montré une sollicitation au-delà de la limite d’élasticité.

La méthode de l’essai de vérification a été d’introduire dans cet arc la raideur réduite correspondante aux caractéristiques de résistance du matériau à la température prévue et de vérifier, en outre, les éléments annexes comme articulés aux deux extrémités, acceptant donc la formation de rotules  plastiques.

Information sur le projet

  • Caserte
  • Italie
  • Architecte:
    Gianmaria Beretta SABA
  • 2008
  • Maître d'ouvrage :
    Progetto Industrie SpA
  • BET:
    Eng. Gian Carlo Giuliani, Eng. Mario Eugenio Giuliani - Redesco Srl
  • Contractant:
    M.A.E.G. Treviso