Extension du siège de l'Observatoire européen austral

Définition de la mission

L'OES (Organisation européenne pour la recherche en astronomie dans l'hémisphère sud) est l'organisation européenne pour la recherche en astronomie dans l'hémisphère sud. Elle a été fondée en 1962 et fournit des installations de recherche aux astronomes et astrophysiciens européens. Le siège actuel de l'ESO, qui date des années 1980, se trouve au centre de recherche de Garching, au nord de Munich. Pour faire face à l'augmentation continue du nombre de pays membres et de collaborateurs, le siège de l'ESO a dû être agrandi par la construction d'un nouvel immeuble de bureaux et de conférences ainsi que d'un bâtiment technique. L'extension doit être reliée à l'ancien bâtiment par un pont de liaison.

Le projet d'extension de l'ESO a été récompensé par le premier prix d'un concours international de réalisation en 2008.

Description de la structure porteuse principale

Le nouveau bâtiment de bureaux et de conférences de l'ESO se compose de trois sections de bâtiment circulaires A, B et C, reliées entre elles par des planchers en béton armé. Les deux étages supérieurs du bâtiment présentent sur leur pourtour un porte-à-faux de deux étages (longueur de porte-à-faux d'environ 4,60 m). Entre les bâtiments A / B et B / C se trouve au rez-de-chaussée une zone sans piliers d'une portée maximale d'environ 20m. La structure porteuse a été réalisée sous la forme d'une ossature en béton armé composée des éléments porteurs essentiels que sont les poteaux (diamètre 25 - 35cm), les dalles (épaisseur h=26cm), les poutres de type mur (épaisseur d=30cm) ainsi que la structure porteuse à nervures au-dessus des zones sans poteaux (hauteur des nervures y compris la dalle de plafond 150cm, largeur 75cm).

Le bâtiment technique voisin a également été conçu comme une ossature en béton armé. Les plafonds de l'atelier de montage, qui peut être agrandi pour devenir une salle blanche, ainsi que les salles de laboratoire sont des plafonds nervurés.

Le pont de liaison incurvé avec plate-forme et poteaux en béton armé présente une superstructure en verre avec une ossature métallique comme structure porteuse primaire.

Le choix des matériaux de construction

• Béton armé : C20/25 à C45/55
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• Acier à béton : BSt 500/550 S+M
• Acier profilé : S235, S355
• Acier de précontrainte : St 1570/1770
• Pieux comprimés (pieux GEWI) : St 500/550

L'aménagement

Les deux nouveaux corps de bâtiment de 3 étages maximum du bâtiment de bureaux et de conférences ainsi que du bâtiment technique interprètent, avec leur forme de bâtiment circulaire, le langage architectural existant du bâtiment existant. Le rez-de-chaussée du bâtiment de bureaux et de conférences est surélevé et les étages supérieurs sont dotés de façades transparentes à hauteur de plafond. Le bâtiment technique est à deux étages avec une façade métallique ventilée par l'arrière. Grâce à son développement modéré en hauteur, le bâtiment forme une transition douce avec le paysage du parc, qui sert de zone de détente pour les collaborateurs. Le bâtiment de bureaux et de conférences est relié au bâtiment existant et au nouveau bâtiment technique par une passerelle au premier étage. Les bureaux sont conçus comme des bureaux cellulaires, disposés en cercle autour des cours intérieures végétalisées.

Le bâtiment technique est relié à l'ancien et au nouveau bâtiment administratif par la passerelle du premier étage.

Le triple vitrage isolant, le chauffage à distance provenant de la centrale géothermique de Energiewerke Garching ainsi que le chauffage et le refroidissement du noyau de béton par le propre puits géothermique font de ce bâtiment un bâtiment durable et économe en ressources.

Une performance d'ingénierie particulière

Le bâtiment de bureaux et de conférences de l'ESO tire sa particularité, du point de vue de l'ingénierie, de la solution statique et constructive du porte-à-faux périphérique sur deux étages ainsi que des zones sans piliers entre les trois sections du bâtiment. L'étage de base en retrait donne l'impression, souhaitée du point de vue de la conception, d'un bâtiment suspendu au-dessus du terrain. Le porte-à-faux d'environ 4,6 m des étages supérieurs est rendu possible par un système porteur efficace et spatial composé de tirants, de poteaux de compression (1er étage), de disques de plafond et de cloisons (2e étage). De plus, le court-circuit des forces est utilisé de manière optimale pour la transmission des charges via la géométrie circulaire du plan de l'ensemble du bâtiment. La dalle en porte-à-faux du 1er étage est reliée aux cloisons du 2e étage situées au-dessus par des poteaux de traction encastrés à l'extrémité du porte-à-faux. Les cloisons, conçues comme des poutres murales, s'appuient à l'intérieur sur des supports de compression au 1er étage.

La liaison par adhérence, rigide en traction/compression, des deux dalles de plafond avec les cloisons crée un système porteur spatial. Le moment de basculement des cloisons dû au porte-à-faux peut être repris par les deux planchers circulaires sous forme de couple de forces horizontales et transmis aux murs de la cage d'escalier qui les raidissent.

Grâce au porte-à-faux périphérique avec un système porteur presque symétrique, les forces horizontales peuvent être en grande partie court-circuitées dans les dalles. Ce n'est qu'avec la liaison par adhérence de tous les éléments porteurs entre eux que le comportement porteur tridimensionnel et efficace se met en place.

Les grandes portées de la zone sans poteaux entre les bâtiments A / B et B / C sont rendues possibles par une structure porteuse à nervures dans le plan du toit. Les charges verticales des planchers sous-jacents sont suspendues vers le haut dans la structure nervurée du niveau du toit par l'intermédiaire de cloisons et de poteaux au 1er et au 2e étage, puis transmises par cette structure aux éléments de soutien des sections de bâtiment voisines.

Quels sont les effets positifs de la performance de l'ingénierie?

Le système porteur spatial a des effets extrêmement positifs en termes de construction, de durabilité et de conception. En raison de l'effet porteur spatial, la charge du porte-à-faux peut être répartie sur tous les éléments porteurs. Cela permet, contrairement aux solutions alternatives (par ex. la "solution de la table" avec une dalle renforcée au-dessus du rez-de-chaussée ou la "structure de tête" avec une structure porteuse de toit renforcée), de réaliser des dalles extrêmement minces (épaisseur 26 cm) avec un poids propre nettement plus faible. En réalisant des planchers aux dimensions les plus fines possibles, on tient compte non seulement de l'efficacité de la structure porteuse mais aussi de la conception.

En raison des sections transversales optimisées avec des dimensions d'éléments réduites, la construction représente également une solution avantageuse d'un point de vue économique. Seuls les poteaux de préparation sous le porte-à-faux au rez-de-chaussée doivent rester en place lors de la fabrication jusqu'à l'achèvement des cloisons porteuses au 2e étage et du plafond du toit. Pour le reste, la fabrication s'effectue comme pour les constructions massives conventionnelles.

Dans ce bâtiment, la forme et la conception se développent à partir du comportement spatial et tridimensionnel de la structure porteuse et forment ainsi une unité immuable.

La conception du bâtiment de bureaux et de conférences de l'ESO est un exemple réussi de collaboration interdisciplinaire entre l'architecture et l'ingénierie.

Rapport explicatif de Mayr | Ludescher | Partner Beratende Ingenieure sur la soumission au Ulrich Finsterwalder Ingenieurbaupreis 2015