CapitaGreen

Singapour

Essais à l’aide de maquettes à de multiples échelles générant des charges admissibles appropriées pour une structure unique

Situé dans le quartier central des affaires de Singapour, seulement qu’un degré au nord de l’équateur, le CapitaGreen est un projet d'aménagement commercial de 40 étages qui comprend une végétation luxuriante dans une forêt située sur le toit et sur toute la hauteur du bâtiment. Conçu par Toyo Ito & Associates, l’immeuble est conçu telle une plante s'étirant vers le ciel. Sa forme hexagonale irrégulière remplit presque un lot triangulaire situé parmi d’autres immeubles de grande hauteur de la ville. Sur son toit, le bâtiment est surmonté d’une structure distinctive en forme de pétales conçue comme un déflecteur servant à acheminer l’air frais dans le bâtiment.

Ce qui rend peut-être le bâtiment encore plus emblématique est son unique façade. Elle est constituée de couches de verre intérieures et extérieures séparées par des espaces de 2 mètres, dont la plupart ont été végétalisés. Bien que la couche intérieure consiste en un système de mur-rideau unifié à double vitrage à haute performance, c’est la couche extérieure qui rend la façade si unique. Il s'agit d'un arrangement complexe de panneaux de verre plat et d'étroites ailettes en verre qui sont espacés afin de créer une couche externe perméable permettant à l’air de circuler tout en protégeant la végétation.

Photos

  • Le défi

    Nous avons été engagés dans le but de déterminer les charges dues au vent et permettre la conception de la structure et de l’enveloppe extérieure du bâtiment. On nous a aussi confié la tâche d’évaluer si l’enveloppe du bâtiment, qui est unique en son genre, pouvait générer du bruit ou osciller en raison du vent ainsi que dans le but d’étudier l'effet du vent sur les piétons dans ce secteur. 

    La modélisation du système de façade et du déflecteur pour les essais en soufflerie a été l'aspect le plus intéressant et stimulant de ce projet unique. 

  • Notre approche

    Nous avons effectué des essais en soufflerie à l'échelle habituelle de 1/400 afin d’étudier la pression exercée sur le revêtement. Cette échelle réduite nous a permis de simuler l’effet produit par les édifices autour ainsi que l’aérodynamisme complexe du bâtiment. Notre maquette à l’échelle de 1/400 a été construite à l’aide de la technologie de prototypage SLA, ce qui nous a donné la possibilité de modéliser de façon très pointue et précise la géométrie du revêtement extérieur. Nous avions cependant certaines inquiétudes qu'à cette petite échelle, la physique de l'écoulement de l’air ne soit pas simulée de manière assez précise. Afin d’y remédier, nous avons également effectué des essais en soufflerie concernant le système de façade à double couche avec des maquettes de sections à une plus grande échelle de 1/100. En procédant à des essais sur les grandes maquettes, nous avons pu simuler avec précision l’écoulement de l'air à travers les écarts de la façade extérieure, ce qui nous a permis de confirmer, et au besoin d'affiner, les pressions identifiées lors des essais sur la maquette à l'échelle de 1/400.  

    En nous fondant sur des calculs simplifiés, notre évaluation du déflecteur sur le toit a indiqué que chaque pétale pourrait être sujet à des phénomènes potentiellement catastrophiques comme le flottement, le galop et les oscillations provoquées par un tourbillon. Afin de vérifier la stabilité de ces pétales, nous avons construit une maquette aéroélastique de la partie supérieure de l’édifice CapitaGreen à une échelle de 1/120 et nous avons effectué des essais en soufflerie. Ces simulations ont permis d'intégrer de manière physique les vibrations et les interactions des deux plus grands pétales du déflecteur, qui sont aussi les plus vulnérables. Lorsqu’une structure est instable d'un point de vue aérodynamique en raison de vibrations dues à des vents turbulents, on constate généralement une forte augmentation de la déflexion dans une étroite bande de vitesse du vent qui se situe bien au-delà de ce qui est prévu. Pour tous les cas testés, aucun de ces phénomènes ont été notés aux vitesses de vent que le bâtiment devrait subir au cours de sa vie. 

  • Le résultat

    Grâce à une conception qui diffère nettement de l’environnement bâti autour, CapitaGreen représente ce qui se fait de mieux en matière d'écoconception. CapitaGreen a été nommé le Best Tall Building of 2015 pour la région Asie et Australasie par le Council on Tall Buildings and Urban Habitat (CTBUH). Il a également remporté le Sustainability Leadership Award 2016 du Singapour Green Building Council — BCA, pour sa conception et son rendement – secteur commercial. 

    Notre analyse minutieuse et rigoureuse a facilité la conception et la construction d’un bâtiment unique qui a redéfini le possible, qui a placé la barre haute pour tout projet semblable et qui a également assuré la performance structurale du CapitaGreen dans les années à venir.