Canopée du Centre Culturel - Mascate, Oman

Présentation du projet

Le ministère de l’héritage et de la culture avait pour ambition de construire à Mascate un grand centre culturel, véritable pôle urbain pour la ville. Architecture Studio a ainsi proposé un projet composé de plusieurs grands ensembles de bâtiments regroupés sous une fine couverture perforée : la canopée.
Une spécificité et un grand challenge du projet est cette immense canopée perforée de 40.000 m² qui se courbe, se déforme, en fonction de la géométrie et de la hauteur des bâtiments qu’elle abrite.
La mission de Setec Bâtiment a consisté, dans un premier temps, à la conception de la canopée en équipe avec les architectes. De nombreuses solutions technologiques ont ainsi été proposées, puis étudiées à l’aide de Scia Engineer : panneaux en ductal, coque en béton, structure métallique avec parements GRC. Une fois les grands principes de construction adoptés, Setec Bâtiment a étudié finement l’ensemble de la structure et dimensionné les différents éléments.
Les bâtiments sur lequel reposent la canopée et notamment le théâtre ont aussi fait l’objet de calculs détaillés.

Une géométrie complexe facilement modélisée

La canopée présente une géométrie très irrégulière : son altimétrie varie ainsi entre 13 m en périphérie et 35 m en haut du théâtre. Elle repose sur une trame de poteaux de 5 m x 5 m. La couverture présente ainsi une grande partie de zones courbes, en simple ou double courbures. Le choix d’une grille de poutres acier courbes ou droite selon les endroits a finalement été adopté pour la structure primaire. La géométrie initiale a été rationalisée en utilisant le plugin de Rhinocéros : Grasshopper de façon à faciliter la fabrication des poutres et en réduire ainsi le coût. La charpente métallique est ensuite recouverte d’un complexe bac acier, béton, étanchéité qui assure le contreventement de la canopée dans son plan. Celle-ci est régulièrement traversée par des lanterneaux assurant ainsi l’arrivée de lumière naturelle sous la canopée.
Les différents modèles 3D ont été réalisés en important dans Scia Engineer les différents calques du fichier 3D. Les éléments de structure : barres, lignes ou macro2d sont alors générés. Il est ensuite extrêmement aisé d’appliquer sections, matériaux ou charges à chacun des éléments.

Une analyse dy​namique/sismique

Le comportement dynamique de la canopée à été étudié. Le modèle 3D complet ‘canopée et bâtiment’ a permis de mettre en exergue le phénomène dit ‘coup de fouet’ subi par la canopée. En effet, la différence de rigidité entre les bâtiments en béton et la canopée en charpente métallique crée en phénomène d’amplification des efforts sismiques. L’analyse dynamique a également permis de se confronter au contreventement de la canopée. En plus de l’irrégularité verticale observée, il y a une irrégularité horizontale due à la position des contreventements sous la canopée. La canopée repose sur des poteaux très élancées allant jusqu’à 25 m de haut pour 30 cm de diamètre, et se comporte donc par endroit comme un ensemble relativement souple dont les déplacements sont difficiles à limiter.

La flexibilité de Scia Engineer

Scia Engineer constitue une interface flexible qui a facilité notre modélisation sur différents points. En effet il nous a été possible de travailler à plusieurs ingénieurs sur le projet et de regrouper ensuite nos modèles dans le même fichier Scia Engineer (un modélisant les bâtiments, l’autre la canopée).
D’autre part, l’importation depuis des fichiers dwg de la géométrie complète en tant que barre ou coque nous a permis de gagner énormément en temps et en précision.
Enfin, pour nous adapter aux normes utilisées par les entreprises réalisant in fine le projet à Oman, nous avons du travailler avec la norme américaine AISC LRFD pour la charpente métallique, le British Standard pour le béton et l’UBC pour le séisme. Scia Engineer nous as permis de passer rapidement et facilement d’une norme à l’autre.