Toit sur la sortie du centre clientèle de l'Autostadt

Définition de la tâche

La sortie du centre clientèle de l'Autostadt Wolfsburg devait être réaménagée. Il a été prévu de créer une attraction de sortie sur le site de l'Autostadt avec une piste d'essai protégée sur laquelle les clients peuvent découvrir les systèmes d'aide à la conduite et inspecter les nouvelles voitures sur une aire de stationnement.

Une partie de cette aire de stationnement devait être recouverte d'une structure de toit sophistiquée.

Description de la structure porteuse principale

La toiture de la sortie du centre clientèle forme une surface en selle, paraboloïde hyperbolique, d'environ 1600 m².

Les éléments porteurs principaux sont

• Fondations sur pieux, reliées par des tirants d'étai,
• Poutre de rive en acier comme anneau de compression, encastrée dans 2 fondations,
• Réseau de câbles avec serre-câbles aux points de jonction, simultanément points d'appui de la membrane
• Membrane en fibre de verre revêtue de PTFE

La poutre de bord est un caisson creux pentagonal, longueurs d'arêtes d'environ 300 mm à 1.000 mm, pourvu à l'intérieur de raidisseurs longitudinaux et transversaux, les tôles d'enveloppe sont courbées en double sens. Soudures rectifiées à plat dans le sens longitudinal et transversal, exigences très élevées en matière de planéité de la surface.

Le réseau de câbles se compose de câbles en spirale ouverts, de câbles porteurs d = 24 mm et de câbles de tension d = 20 mm. Dans la projection en plan, il existe une grille carrée d'environ 1,50 m de côté. Les nœuds sont formés par les plateaux de serrage précontraints, qualité d'acier S355, qui assurent en même temps la liaison avec la membrane.

La membrane repose sur les nœuds du câble et est reliée à ceux-ci par des rondelles de serrage. La membrane a été découpée et soudée en atelier à partir de 4 bandes longitudinales et ainsi pliée et transportée sur le chantier en une seule pièce. La bordure est constituée d'un rail à bourrelet qui est tendu en continu avec le support de bordure. L'étanchéité entre la surface de la membrane et le support de bord est assurée par le closerflap, qui est soudé au bord de la membrane et fixé au support de bord.

Choix des matériaux de construction

L'interaction entre la géométrie et les matériaux permet d'optimiser la conception de l'ouvrage. L'acier, sous la forme d'une section en caisson optimisée, reprend les forces de compression et les moments de flexion, les câbles associés à la forme en selle portent les charges de surface avec des forces de traction dans la poutre de rive. La forme en selle assure la stabilité de la forme pour les charges de toit positives et négatives. La membrane en fibre de verre revêtue de PTFE est capable de transférer les charges de vent et de neige vers les nœuds des câbles et garantit la transmission de la lumière tout en filtrant les rayons UV.

Explication de la conception

Pour la piste d'essai, le terrain est légèrement vallonné. La toiture s'adapte harmonieusement à cette forme de terrain. Le toit a 2 points de contact avec le sol et est ici tendu dans les fondations. La surface incurvée du toit forme une selle, reprenant ainsi l'idée d'une "feuille dans le paysage". La membrane blanche en PTFE filtre 80% du rayonnement solaire et protège ainsi du soleil et de la pluie.

Un travail d'ingénierie particulier

C'est en combinant les matériaux béton, tôles d'acier, câbles en acier et tissu en fibre de verre revêtu de PTFE avec leurs exigences spécifiques respectives que cette construction exigeante a vu le jour. Lors de la planification, de la fabrication et du montage, il a fallu tenir compte de la géométrie de l'atelier et de la géométrie finale, calculées statiquement et déterminées par des séries d'essais, nécessaires dans la construction de câbles et de membranes. La fabrication de la poutre de bord mérite tout particulièrement d'être prise en compte. Les tôles à double courbure ont été fabriquées à l'aide de procédés utilisés dans la construction navale. Le résultat sur l'ouvrage fini montre une surface lisse et sans plis de la membrure.

Quels sont les aspects positifs de cette performance d'ingénierie particulière

?

Le site de l'Autostadt est aménagé comme un parc. La piste d'essai et la toiture sont harmonieusement adaptées au terrain grâce à la légèreté créée par la forme et le choix des matériaux.

Rapport explicatif de Eiffel Deutschland Stahltechnologie GmbH pour la soumission au Ulrich Finsterwalder Ingenieurbaupreis 2015