Projet GERBOISE : Gridshell Elastique Réutilisable en BOIS longue duréE.

INFO CLÉS

• AO : Appel à Projet Readynov 2018 – Région Occitanie.
• Partenaires : Quaternion, LMDC – INSA Toulouse, Terrell.

• Coût du projet : 477361 €, financement 50% par programme FEDER-FSE Région Occitanie.
• Référence projet : Région Occitanie, programme FEDER-FSE, opération MP0018193 GERBOISE-READYNOV Transition Numérique.
• En téléchargement :
  • Rapport technique Lot 1 (Technical-report-GERBOISE.pdf)
  • Présentation résultats Lot 1 (Presentation-GERBOISE.pdf)

Contexte et objectifs

Le Gridshell est un système composé d’une résille en bois qui s’apparente au fonctionnement mécanique d’une coque, ce qui lui confère une grande résistance dans différents environnements. Ce système présente de nombreux avantages : diversité de formes, possibilité de grande superficie (jusqu’à 200 m²), personnalisations possibles nombreuses.

Crédit photo Quaternion.

Après deux ans de développement du Gridshell Ekilaya, système d’architecture éphémère en bois, Quaternion s’associe à Terrell et au LMDC, pour développer un Gridshell réutilisable de longue durée d’utilisation. Pour cela, plusieurs verrous doivent être levés :

• Concevoir un système d’assemblage de la résille permettant la modularité des degrés de liberté, entre la phase de montage-levage et la phase de service ;
• Disposer d’un modèle de calcul modulaire du Gridshell intégrant les assemblages et identifiant les scénarios de défaillance ;
• Consolider la garantie assurantielle de la structure par l’estimation des risques de défaillance ;
• Fiabiliser le procédé de montage-levage-démontage du Grishell.

Le projet GERBOISE s’inscrit dans la composante « Numérique » de l’appel à projet Readynov de la Région Occitanie, avec pour enjeux :

• D’accompagner le déploiement des structures complexes en bois ;
• D’étendre les potentiels d’utilisation des structures Gridshell ;
• De développer une expertise concurrentielle sur les outils numériques pour l’architecte et l’ingénieur.

Les objectifs du projet sont :

• Economiques :
  • Etendre l’offre commerciale de Quaternion en termes de superficie (structure jusqu’à 200 m²), de durée d’utilisation prolongées (jusqu’à 3 ans) et de forme (conception paramétrique) ;
  • Permettre à Quaternion d’être présent sur de nouveaux marchés, notamment de la construction modulable.
• Techniques et scientifiques :
  • Disposer d’un outil numérique de conception permettant d’assembler des composants élémentaires (assemblages, panneaux de grille) ;
  • Automatiser la recherche de forme ;
  • Justifier la tenue dans le temps de la structure, conformément aux Eurocodes Structuraux.
  • Garantir la fiabilité du process de montage-levage-démontage.

Partenaires et organisation du projet

Quaternion est un start-up fondée par deux jeunes architectes. Quaternion propose depuis 2016 des structures Gridshell d’environ 100 m2 pour l’évènementiel, et a déjà collaboré avec l’INSA pour la caractérisation mécanique du bois de frêne constitutif des résilles, et avec Terrell pour la première version du logiciel de calcul intégrant la relaxation dynamique.

Terrell est un bureau d’ingénierie, présentant une forte spécificité en construction bois et féru d’outils numériques et d’innovations conceptuelles.

Personnes impliquées pour le LMDC et l’INSA : Husam Wadi (post-doctorant), Sébastien Mercadier, Carole Soula, Sylvain Dos Santos, Thomas de Larrard, Frédéric Duprat.

Quelques résultats du Lot1

Après quelques versions provisoires des assemblages, dont certaines ont été testées sans succès, la version définitive a fait l’objet de plusieurs tests pour en déterminer la résistance et la rigidité expérimentales. Ces dernières ont pu être comparées aux valeurs théoriques obtenues en application de l’EC5.

Crédit photo H. Wadi (LMDC).

Les essais en flexion sur les poutres élémentaires constitutives des résilles ont montré la complexité de la transmission des efforts par les assemblages. Les déformations, enregistrées sur les parties métalliques des assemblages et sur les lattes assemblées, révèlent que le moment de flexion est très imparfaitement transmis d’une extrémité à l’autre. La raideur du noyau métallique déporte l’essentiel des rotations de flexion vers les parties les plus souples causant une déformation très importante et une perte d’élasticité des liaisons acier/bois.

Crédit photo H. Wadi (LMDC).
La souplesse globale des poutres élémentaires nous a contraints à charger manuellement les poutres, en utilisant les supports de la presse, destinée en temps normal à l’essai de poutre en béton armé.

Crédit photo H. Wadi (LMDC).

Merci à Carole et à Sylvain pour leur aide précieuse dans la préparation et la réalisation des essais.