techniek_technique - Infosteel

techniek_technique
Angelina -
Raatligger met
sinusvormige openingen
Angelina -
Poutrelle alvéolaire
à ouvertures sinusoïdales
Tekst_Texte: Olivier Vassart
ArcelorMittal R&D Global Research And Development
Esch-sur-Alzette (LU)
Een gedurfd idee aangepast aan een
industrieel product
Une idée audacieuse adaptée à un
produit industriel
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Op het gebied van raatliggers heeft staalproducent
ArcelorMittal reeds tal van onderzoeksprojecten
uitgevoerd. Deze studies hebben geleid tot nieuwe
ontwerpmethoden en de ontwikkeling van de predesign
software ACB. Onlangs ontwierp
ArcelorMittal de Angelina TM , een raatligger met
een architecturale dimensie en golvende, vloeiende
lijnen. Het design wordt gekenmerkt door grotere
openingen in de vorm van een oog. Met deze
milieuvriendelijke en kostenbesparende ligger kan
staal beter worden gebruikt in kantoorgebouwen.
Bovendien maakt de nieuwe manier van snijden
het productieproces met warmgewalste profielen
doeltreffender, vanwege de eenvormigheid bij het
snijden en de beperkte laslengte.
In minder dan een jaar tijd realiseerde het researchcenter
voor ‘lange producten’ van ArcelorMittal dit
project, dat in verschillende fasen verliep:
- nieuwe vorm van de opening
- optimalisering van het productieproces
- ontwerp van een Angelina TM raatligger voor
een referentiegebouw
- uitvoering van een test op een Angelina TM raatligger
en een geavanceerd digitaal model
Beaucoup de projets de recherches ont déjà été
menés dans le domaine des poutrelles cellulaires
d’ArcelorMittal. Ces projets ont débouché sur de
nouvelles méthodes de conception et sur un logiciel
de predesign, le logiciel ACB.
Récemment, ArcelorMittal a développé une
poutrelle cellulaire architecturale et ‘sensuelle’
caractérisée par de plus grandes ouvertures en
forme d’œil. Angelina TM apporte une réponse environnementale,
et économique pour une meilleure
utilisation de l’acier dans les bâtiments de bureau.
De plus, cette nouvelle forme permet un processus
de fabrication plus efficace pour des profilés laminés
à chaud en raison de l’unicité de la découpe
de l’âme et de la longueur réduite de soudage.
Ce projet a été mené en moins d’un an par le
centre de recherches des produits longs d’Arcelor-
Mittal et a été divisé en plusieurs étapes :
-
-
-
-
nouvelle forme d’ouverture
optimisation du procédé de fabrication
conception d’une Angelina TM pour un bâtiment
de référence
réalisation d’un essai sur une poutre
Angelina TM et modèle numérique avancé

Nieuwe vorm van de opening
Nouvelle forme d’ouverture
Het ontwerp van de raatligger is gebaseerd op een
schets van de Parijse architect Claude Vasconi.
Er waren verschillende stappen nodig om te komen
tot de optimale vorm van deze nieuwe raatligger.
Daartoe werd een klassieke ACB-raatligger
(met ronde openingen) geleidelijk gewijzigd, om
een zo groot mogelijke opening te krijgen met
behoud van de stabiliteit in de gebruiksgrenstoestand
en de uiterste grenstoestand (fig. 1).
De aldus hertekende raatligger heeft tot het ontstaan
van de Angelina TM geleid. De openingen van
dit nieuw type raatligger integreren moeiteloos
(fig. 2) alle soorten leidingen, in het bijzonder
grote rechthoekige ventilatiekokers
(0,7m x 0,4m).
Le design de la poutrelle a été imaginé par l’architecte
parisien Claude Vasconi sur base d’un
croquis à main levée.
Plusieurs étapes ont été nécessaires pour définir la
forme optimale de cette nouvelle poutre cellulaire.
Une poutre ACB classique (à ouvertures circulaires)
a été graduellement modifiée afin d’obtenir la
plus grande ouverture possible en maintenant une
stabilité aux états limites de service et aux états
limites ultimes (fig. 1).
La poutre cellulaire ainsi redessinée, a donné naissance
à l’Angelina TM . Ce nouveau type de poutre
cellulaire intègre aisément dans les ouvertures
(fig 2) tous les types de fluides nécessaires et notamment
des gaines de ventilation rectangulaires
de grande dimension (0,7m x 0,4m).
Figuur 1: Fasen van de transformatie
_Figure 1: Etapes de la transformation
Optimalisering
van het productieproces
Optimisation du procédé
de fabrication
De Angelina TM ligger is een H- of I-profiel dat in
het midden volgens een sinusoïdale lijn wordt
doorgesneden (fig. 3).
De twee T-gedeelten worden vervolgens omgedraaid
en aan elkaar gelast om de raatligger te
vormen. De uiteindelijke hoogte van de ligger is
ongeveer anderhalf keer zo hoog als het oorspronkelijke
profiel.
La poutre Angelina TM est obtenue à partir de profilés
en H ou I qui sont découpés le long de l’âme
suivant une ligne sinusoïdale (fig. 3).
Les deux sections en T sont ensuite retournées
et soudées ensemble afin de créer une poutre
Angelina TM . Cette poutre aura une hauteur finale
de plus ou moins une fois et demi la hauteur du
profil initial.
Figuur 2: Profiel Angelina vergeleken met klassieke
oplossingen _Figure 2: Angelina comparée aux solutions
classiques
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Figuur 3: Stappen in het
productieproces van een
Angelina -ligger
_Figure 3 : Etapes de la
fabrication d’une poutre
Angelina

Ontwerp van een Angelina TM voor een
gebouw met verschillende verdiepingen
Conception d’une Angelina TM pour un
bâtiment multi étages
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Figuur 4: Typologie van het referentiegebouw
_Figure 4: Typologie du bâtiment de référence
Er werd een virtueel gebouw ontworpen dat de
nieuwe architecturale tendensen weerspiegelt met
grote open ruimten zonder enige beperking, die
vervolgens naar believen kunnen worden aangepast.
Bovendien wordt er in dit gebouw gebruik
gemaakt van alle nieuwe bouwtechnologieën van
de staalproducent. De Angelina TM raatligger werd
gecombineerd met de vloer Cofradal 200 van
Arval. Dit uiterst lichte en goed isolerende systeem
van geprefabriceerde vloeren heeft een maximale
overspanning van 18 m op een onbeperkte lengte,
waardoor er een grote open ruimte zonder enige
ondersteuning kan worden gecreëerd (fig. 4).
Uitvoering van een test en
geavanceerd digitaal model
Un bâtiment virtuel de référence a été choisi
pour refléter les nouvelles tendances architecturales
laissant de grands plateaux libres de toute
contrainte et permettant ensuite d’adapter l’espace
à volonté. De plus, ce bâtiment de référence
utilise toutes les avancées technologiques du
groupe sidérurgique en matière de construction.
La poutre Angelina TM a été combinée au plancher
Cofradal 200 d’Arval. Ce système complet de
plancher très léger et isolant peut atteindre 18 m
de portée maximale sur une longueur infinie, ce
qui permet de créer une large surface libre sans
aucune colonne (fig 4).
Réalisation d’essai
et modèle numérique avancé
In het erkend laboratorium van de Universiteit van
Luik (Ulg) werd de belasting gemeten en gevalideerd
voor een ligger die overeenkwam met het
referentiegebouw.
De test toonde aan dat de gemeten resultaten
en de digitale simulaties die waren gemaakt met
de rekensoftware SAFIR, perfect overeenstemmen
(fig. 5). Dankzij deze software kunnen de
afmetingen van de ligger en de openingen worden
geoptimaliseerd. ArcelorMittal heeft zo een heel
nieuw gamma liggers ontwikkeld dat al snel in de
verkoopcatalogus is opgenomen.
Un essai de mise en charge a été réalisé et validé
au laboratoire agréé de l’Université de Liège pour
une poutre correspondant à l’immeuble de bureau
de référence.
L’essai valide la parfaite concordance entre les
résultats mesurés et nos simulations numériques
réalisées à l’aide du logiciel de calculs SAFIR (fig
5). Ce logiciel nous permet d’optimiser les dimensions
de la poutre et de ses alvéoles. ArcelorMittal
a donc pu définir une toute nouvelle gamme de
poutraison qui a été intégrée très rapidement au
catalogue de vente.

Gratis ontwerpsoftware
Logiciel gratuit de dimensionnement
In samenwerking met het Centre Technique et
Industriel de la Construction Métallique is een
softwareprogramma ontwikkeld dat in het najaar
van 2009 beschikbaar zal zijn en dan gratis kan
worden gedownload van de website
www.arcelormittal.com/sections.
Totdat deze software beschikbaar is, berekenen
de diensten voor technische bijstand van Arcelor-
Mittal de ontwerpafmetingen voor de Angelina TM
raatligger (contact: tel. +352 53 13 21 75 -
olivier.vassart@arcelormittal.com).
Un logiciel de dimensionnement conçu en partenariat
avec le Centre Technique et Industriel de la
Construction Métallique sera disponible en automne
2009 et pourra être téléchargé gratuitement à
l’adresse www.arcelormittal.com/sections.
En attendant de pouvoir disposer de ce logiciel, les
équipes d’assistance techniques d’ArcelorMittal
réalisent les pré-dimensionnements en Angelina TM
(contact : Tél +352 53 13 21 75 - olivier.vassart@
arcelormittal.com)
Kostenbesparende voordeel
Dankzij de optimalisering van het materiaalgebruik
en het ontwerp van de openingen kan er perfect
rekening worden gehouden met de beperkingen
en is het mogelijk alle technische leidingen in de
hoogte van de ligger in te werken.
De mogelijkheden van warmgewalste liggers en
de eigenschappen van de gebruikte materialen
kunnen dankzij het productieproces van de Angelina
TM ten volle worden benut. Zo wordt de beste
kwaliteit/prijs verhouding verkregen voor zeer
grote overspanningen.
Avantage économique
Grâce à l’optimisation de la matière et à une
conception des ouvertures permettant de suivre
parfaitement le chemin des contraintes, il est
possible d’intégrer toutes les techniques spéciales
dans la hauteur de la poutre. Le procédé de fabrication
des Angelina TM permet d’optimiser les possibilités
des poutres laminées à chaud et d’utiliser
au maximum les propriétés de l’acier.
Ceci permet d’atteindre le meilleur rapport qualité/
prix pour de très grandes portées.
Figuur 5: Model afgewerkte elementen van de Angelina TM
_Figure 5 : Modèle éléments finis de la poutre Angelina TM 59

European HQ Parker Hannifin Corporation, Etoy (CH)
arch: Burckhardt+Partner
Eerste projecten
Premières réalisations
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Onlangs werd er voor de Angelina TM raatligger gekozen
bij de bouw van de nieuwe Europese vestiging
van het Amerikaanse bedrijf Parker Hannifin, wereldleider
op het gebied van de productie van componenten
en besturingssystemen voor hydraulische,
pneumatische en elektromechanische installaties.
Dit bedrijf is actief op sterk uiteenlopende markten,
zoals lucht- en ruimtevaart, airconditioning en chemische
industrie.
Het gebouw van 5.200 m 2 werd ontworpen door
het Zwitserse architectenbureau Burckhardt+Partner
en wordt momenteel opgetrokken in Etoy (CH). Het
stalen skelet bestaat uit Angelina TM raatliggers en
past in een hedendaagse architectuur die tegelijkertijd
economisch en functioneel is en oog heeft voor
duurzame ontwikkeling.
De Angelina TM raatliggers zijn onlangs eveneens
gebruikt bij de constructie van een school in China,
die gedeeltelijk door ArcelorMittal wordt gefinancierd,
en in de expositiehal van FIAT – Marelli &
Pozzi in Varese (IT), ontworpen door het Italiaanse
architectenbureau Studio Castiglioni & Nardi.
La poutre Anglina TM a su s’imposer récemment
dans la réalisation du nouveau siège social européen
de la société américaine Parker Hannifin,
leader mondial de la production de composants
et de systèmes de commande dans les technologies
du mouvement hydraulique, pneumatique et
électromécanique. Cette entreprise est active dans
des domaines très variés tels que l’aérospatial, la
climatisation et la gestion des fluides. Le bâtiment
de 5.200 m 2 conçu par le bureau suisse d’architecture
Burckhardt+Partner est actuellement en
construction à Etoy (CH). L’ossature métallique,
basée sur des poutres Anglina TM , s’intègre dans
une architecture contemporaine à la fois économique,
fonctionnelle et respectueuse du développement
durable.
Les poutrelles Anglina TM ont également été mises
en œuvre récemment dans la construction d’une
école en Chine, partiellement financée par ArcelorMittal,
ainsi que par le bureau d’architecture
italien Studio Castiglioni & Nardi dans le hall d’exposition
FIAT - Marelli & Pozzi à Varese (IT).
De awards
Les awards
Lakshmi N. Mittal, voorzitter en CEO van ArcelorMittal,
overhandigt de Performance Excellence Award aan
Olivier Vassart, ArcelorMittal R&D
_Lakshmi N. Mittal, Chairman et CEO ArcelorMittal,
remet le Performance Excellence Award à Olivier Vassart
(ArcelorMittal R&D)
De Angelina TM raatligger heeft reeds verscheidene
prijzen gewonnen:
- De gouden medaille van het design Batimat 2007
- De Performance Excellence Award 2007 te
New Delhi
- De speciale prijs voor industriële innovatie
2008 in de categorie ‘Design products’ uitgereikt
door de FEDIL (Luxemburg Business
Federation).
La poutre Angelina TM s’est déjà vue décerner plusieurs
prix :
- La première médaille d’Or du Design
à Batimat 2007.
- Le Performance Excellence Award 2007
à New Delhi.
- Le Prix Spécial de l’innovation industrielle 2008
dans la catégorie ‘Design Produits’ décerné par
la FEDIL (Business Federation Luxembourg).

Besluit
Ontwerp en verbeelding krijgen alle vrijheid dankzij
de grote overspanningen, de langwerpige en sensuele
vormgeving, de soepele en heldere geometrie
van de Angelina TM raatligger, die zich bevrijdt van de
gebruikelijke technische beperkingen.
Omdat er voor dit verfijnde en lichtere product
minder materiaal nodig is, is de Angelina TM erg
milieuvriendelijk. Met deze ligger is de hoogte van
constructies optimaal en kan bij gelijke hoogte
per acht verdiepingen één verdieping worden toegevoegd
(15% bruikbare oppervlakte extra voor
eenzelfde te verwarmen volume). Bovendien kan
het aantal balken en kolommen verkleinen, en de
omvang van de funderingen verkleinen.
Deze esthetische en vernieuwende oplossing komt
tegemoet aan de nieuwe behoeften in de bouw
en maakt duurzame ontwikkeling, flexibiliteit en
kostenbeheersing mogelijk.
Conclusion
Avec ses grandes portées, ses formes oblongues,
sensuelles, et sa géométrie souple et limpide,
Angelina TM laisse toute liberté à la conception et à
l’imagination en s’affranchissant des contraintes
techniques habituelles.
Angelina TM est un produit très environnemental,
elle utilise un minimum de matière pour être plus
affinée et plus légère. Elle optimise la hauteur
des constructions ou à hauteur équivalente, elle
permet de rajouter un niveau tous les huit étages
(15% de surface utile en plus pour un même
volume à chauffer). Elle permet de diminuer le
nombre de poutres et de poteaux et la taille des
fondations.
Cette solution esthétique et innovante répond aux
nouveaux besoins des constructions qui intègrent
les notions de développement durable, de flexibilité
et de maîtrise des coûts.
angelina_schema.indd 1 22/06/2009 14:49:39
Hall FIAT - Marelli & Pozzi - Varese (IT)
arch: Studio Castiglioni & Nardi
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