Hybrid structural skin : prototype of an elastic gridshell in composite material, braced by a thin fiber-reinforced concrete envelope
Résumé
The simulation and construction of elastic gridshells in composite materials is nowadays a technique that one can consider mastered. The bracing of the grid in its final form remains however a time consuming step with a lot of manual work. The lack of alternatives to membrane covering is also an important limitation to the development of such technology. The proposed paper tries to tackle both issues through a novel concept of a hybrid structural skin made of an elastic gridshell braced with a concrete envelope. The idea is to use the gridshell as a formwork for the concrete and to guarantee a mechanical connection between the thin concrete skin and the main grid, so that the concrete ensures the bracing of the grid and that the thickness of the concrete is reduced to a minimum. To demonstrate the feasibility and interest of this structural concept, a 10 m2 prototype has been built. The main aspects of the design and of the realization of the prototype are presented here (including detailing and mix design).
Les méthodes de simulation [1, 2, 3] et de construction [4, 5, 6] des gridshells élastiques en matériaux composites peuvent aujourd’hui être considérées comme maîtrisées. Cependant, une fois déformée élastiquement pour former le volume attendu, l’étape de contreventement de la résille demeure fastidieuse et couteuse en main d’oeuvre. Concernant la matérialité de l’enveloppe extérieure, qui assure le clos-couvert du bâtiment, peu d’alternatives existent à la couverture par membrane textile. Cela constitue un frein notoire à la diusion de cette technologie dont l’utilisation est restée jusqu’à présent cantonnée à des projets emblématiques ou expérimentaux. Le présent article propose de traiter cette double problématique à travers un concept innovant d’enveloppe structurelle hybride, dans lequel l’enveloppe assure à la fois le clos-couvert du bâtiment et le contreventement de la résille en matériau composite. L’idée principale est d’utiliser le gridshell comme cintre pour couler une fine enveloppe en béton fibré par dessus. Une connexion mécanique est assurée entre la résille et le béton pour permettre à l’enveloppe de jouer le rôle de contreventement d’une part; et minimiser l’épaisseur de béton nécéssaire d’autre part. Pour démonter l’intérêt et la faisabilité de ce concept un prototype de 10 m2 a été réalisé puis testé. Cet article présente les principaux aspects de la conception et de la réalisation de ce prototype.
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