Escalier suspendu en verre de la résidence Moongate à Sedona, Arizona, États-Unis

Calculé avec les logiciels de Dlubal

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Projet Client

La résidence Moongate située à Sedona, en Arizona, aux États-Unis, a été remarquablement conçue par le studio d'architecture et de programmation SWABACK, basé à Scottsdale.

Propriétaire Propriétaire privé
Calcul de structure Stutzki Engineering
www.stutzkiengineering.com
Conception architecturale SWABACK pllc
www.swaback.com
Construction Conception et construction à 180 degrés, Phénix
www.180degreesinc.com

Paramètres du modèle d'escalier en verre

Modèle

Le travail local de la pierre, à dimensions variables permet à l'extérieur de la structure de se fondre parfaitement dans le désert rocheux arizonien. Cela inclus la structure en pierre semi-circulaire à l'entrée de la propriété, qui baptise la résidence. La maison comprend deux ailes semi-circulaires englobant les deux flancs d'un hall d'entrée vitré de forme rectangulaire complété d'un escalier suspendu en verre.

Projet

L'escalier en verre suspendu par des tiges en acier agrémentant l'entrée constitue très certainement la plus remarquable prouesse technique de cette structure tout en demeurant l'attraction principale de la maison. Stutzki Engineering, basé à Milwaukee, dans le Wisconsin, aux États-Unis, s'est vu confier la lourde tâche technique associée à la conception de ce projet. Les marches cristallines de l'escalier incurvées semblent flottées entre l'imposant vitrage structurant l'entrée et les murs en pierre rouge décorant l'intérieur de la maison.

Tout en empruntant le côté gauche de l'escalier, on remarque que les marches sont minutieusement ancrées dans la roche. Cependant, le côté droit est quant à lui entièrement suspendu à de minces tiges en acier partant de plusieurs points sur chaque bande de roulement et s'élevant jusqu'au plafond. Cette conception ne nécessitait aucun composant structurel sous l'escalier en verre, ce qui génère cette illusion de lévitation sans effort apparent.

Détails de la structure

La structure, comme on peut le constater sur les photos, se compose d'un assemblage singulier de bandes de roulement en verre, de barres de traction (câbles), de poutres en acier et de fines jointures ajustées en acier inoxydable. Ces embouts fabriqués par la société Tripyramid (MA), garantissent simultanément résistance et adaptabilité. Ils rattachent respectivement chaque bande de roulement en verre aux rochers d'un côté et chaque barres de traction accentuant la géométrie circulaire de l'intérieur de l'escalier. Les détails complexes de ces connecteurs atténuent les pics de contrainte locaux présent dans le verre. Chaque détail a été modélisé dans RFEM en adéquation avec la fonction qui lui est propre, additionné aux détails de libération des degrés de liberté.

Le calcul des vibrations a démontré des fréquences suffisamment élevées sans pour autant générer de sensations désagréables pour les personnes empruntant l'escalier. La tension présente dans les tiges est générée par le poids du verre. Elle demeure donc assez faible. La rampe a été installée à titre de dispositif de sécurité et non pour des raisons de conception.

Un calcul préliminaire simplifiée a été effectuée avec une seule bande de roulement type ainsi qu'avec les quelques tiges de tensions correspondantes. La décision de construire le modèle complet de l'escalier n'était pas due à un travail de débutant en terme de calcul de structure. Il était néanmoins nécessaire de bien cerner la stabilité latérale et le comportement dynamique du projet. Le logiciel RFEM a démontré une fois encore sa précision et sa robustesse en matière de modélisation et de résolution, bien que ce modèle soit un assemblage de matériaux et de détails dont les valeurs de rigidité sont très différentes.

Telle qu'il est exposé sur d'autres sites[1], ce projet se caractérise par un alliage d'art et de technologie pouvant être considéré comme un type de structure ouverte constituée de barres de traction et de compression.

[1] C. Stutzki: «Structures ouvertes en acier et en verre entre Art et Technologie». dans : Programme du congrès annuel de l'IASS 2019, Barcelone, Espagne. ISSN 2518-6582 (en ligne).

Adresse du projet

Sedona, Arizona, États-Unis

Mots-clés

Verre Escaliers Marches

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  • Mis à jour 8 juin 2021

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