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Sep 14, 2023

L'ETH Zurich crée un plafond en dalles de béton aux contours spectaculaires

Des chercheurs de l'université technologique ETH Zurich ont créé un plafond profondément strié appelé dalle en béton HiRes, qui, selon eux, permet d'économiser de l'énergie tout en offrant une esthétique spectaculaire. Le HiRes

Des chercheurs de l'université technologique ETH Zurich ont créé un plafond profondément strié appelé dalle en béton HiRes, qui, selon eux, permet d'économiser de l'énergie tout en offrant une esthétique spectaculaire.

La dalle en béton HiRes est un prototype installé dans le bâtiment de recherche NEST de l'ETH Zurich, dans la ville suisse de Dübendorf, où elle forme le plafond d'un bureau utilisé par des chercheurs en robotique.

L'équipe Digital Building Technologies (DBT) de l'ETH Zurich a travaillé avec son Block Research Group (BRG) et Architecture and Buildings Systems (A/S) pour développer la dalle à coque mince.

Il a été conçu pour présenter les avantages de l'utilisation de coffrages imprimés en 3D, notamment « la réduction des matériaux, les services de construction intégrés et l'esthétique spectaculaire de la forme libre », a déclaré l'équipe.

Le béton a été coulé dans 43 minces moules imprimés en 3D pour réaliser le plafond – les contours les plus épais de la dalle sont les joints où ces moules se sont rencontrés. Les moules étaient soutenus par une gaufre en bois découpée au laser.

La méthode de construction nécessite une quantité minimale de matériaux et a permis aux chercheurs d'intégrer les services du bâtiment tels que le chauffage, la climatisation et la ventilation pendant le processus de construction.

Développés par l'équipe A/S, quatre conduits de ventilation personnalisés ont été imprimés en 3D avec du polymère dans la structure avant le coulage du béton.

"La géométrie de ces conduits est conçue pour optimiser le flux d'air et minimiser l'énergie mécanique", a déclaré Andrei Jipa, doctorant au DBT, à Dezeen.

"Essentiellement, ces conduits d'air imprimés en 3D sont plus efficaces que les systèmes standards en raison de leur géométrie aérodynamique."

De plus, les motifs complexes de la dalle jouent un rôle fonctionnel, car ils font partie du système de chauffage et de refroidissement hydronique.

"Le motif sur le soffite est éclairé par les boucles de chauffage et de refroidissement des tuyaux hydroniques conçus par l'équipe A/S", a déclaré Jipa. "La surface résultante est une surface radiante très efficace avec de meilleures performances thermiques que les dalles plates classiques."

Le motif a été optimisé informatiquement pour répondre aux critères requis, l'équipe de conception humaine sélectionnant les résultats pour créer une composition équilibrée.

En plus d'optimiser les contours pour les performances thermiques, l'équipe devait s'assurer que la conception du coffrage s'adapterait à la boîte d'impression 3D et qu'elle pourrait être facilement retirée du moule.

La dalle n’a que 50 millimètres d’épaisseur, tandis que ses contours les plus épais mesurent 300 millimètres de profondeur et 25 millimètres de largeur.

Sa forme est légèrement voûtée, car cette forme profite de la haute résistance à la compression du béton, permettant d'utiliser moins de matériau que pour une dalle plate.

"La voûte a une forme de funiculaire conçue avec précision, qui transfère toutes les charges par pure compression", a déclaré Jipa. "Concevoir la voûte pour ne prendre en compte que les forces de compression joue sur la résistance du béton, qui est plus faible en traction."

"Cela signifie qu'en raison de la géométrie du funiculaire, le béton est utilisé de manière très efficace, uniquement en compression, et nous pouvons donc réduire la quantité de béton que nous utilisons."

Pour résister à la poussée horizontale générée par l'arc, il y a quatre tirants, un sur chaque bord de la dalle.

Le plafond en dalles décore le bureau de l'équipe EMPA Robotics, qui est stationnée en dessous dans l'unité HiLo du bâtiment NEST. En plus d'être attrayantes à regarder, les crêtes aident à disperser le son afin que le bureau ne soit pas aussi bruyant.

Le bâtiment NEST abrite également la Maison DFAB, qui présente des technologies de construction numérique de pointe, notamment une version antérieure du plafond en dalles de béton.

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