Structure spatiale pour laboratoire à Ottawa : une solution applicable aux salles blanches

Au Kanata Research Park, à Ottawa (Ontario), le projet d’aménagement locatif Flytta (Flytta Tenant Fit-Up) a intégré une structure spatiale conçue pour soutenir les services qui assurent le fonctionnement d’une installation de recherche de pointe. D’une superficie d’environ 3 847 m² (41 400 pi²), le système a créé une ossature en hauteur pour les infrastructures mécaniques, électriques et les futurs équipements de laboratoire, sans dépendre de la structure de toit existante ni ajouter de colonnes intérieures rapprochées.

Le projet Flytta a été réalisé pour une installation de recherche et développement, et non pour une salle blanche certifiée. Le mandat de Triodetic comprenait la conception, la fourniture, la livraison et l’installation complètes de la structure spatiale en acier. Le système obtenu illustre une approche applicable aux salles blanches et à d’autres installations qui nécessitent une infrastructure en hauteur adaptable.

Les laboratoires, les installations de fabrication propre, les environnements de semi-conducteurs et les espaces de recherche restent rarement figés. Les équipements changent, les chemins de câbles s’étendent, les systèmes de CVCA sont mis à niveau et les réseaux de procédés sont réacheminés au fil de l’évolution des besoins opérationnels.

Pour le projet Flytta, l’équipe avait besoin d’une structure capable d’accueillir ces changements sans modifier à répétition la structure principale du bâtiment. La solution retenue : une structure spatiale en acier installée sous des poutres de soutien en acier espacées d’environ 9 m entre axes. La plupart des colonnes visibles sur les photos du projet font partie du bâtiment existant et n’étaient pas requises structurellement par la structure spatiale.

La structure spatiale a été conçue pour une charge superposée de 1,5 kPa, en plus de son poids propre et des charges ponctuelles spécifiées des chemins de câbles superposés. Elle a créé une plateforme de services permanente capable de supporter l’éclairage, la tuyauterie de gicleurs, les chemins de câbles, les conduits de CVCA, les systèmes de filtration, les services de laboratoire et les futures améliorations locatives.

Le choix de la taille du module a été une décision d’ingénierie clé. Un module plus grand aurait nécessité moins de tubes et de connexions, réduisant ainsi le nombre de composants structuraux. Un module plus petit, en revanche, offrait des points de fixation plus fréquents et une plus grande flexibilité pour les futurs aménagements mécaniques et électriques.

Le projet a utilisé un module de 1,5 m. Cette approche a créé une grille structurelle dense dans toute l’installation, avec des milliers de points de connexion potentiels pour les services futurs. L’espacement des modules pouvait aussi être ajusté au besoin pour tenir compte des joints de dilatation et des variations dans la disposition des poutres de soutien.

Le système comprenait des éléments d’ossature en acier galvanisé de faible épaisseur aux interfaces avec les cloisons. Ces éléments s’étendaient entre les nœuds de la membrure inférieure, ce qui permettait de positionner les cloisons sous la structure indépendamment de l’espacement des modules, avant de les retenir horizontalement jusqu’à la ligne de membrure la plus proche.

Ce détail a permis à la grille structurelle et à l’aménagement intérieur de fonctionner ensemble. La structure spatiale n’a imposé aucune disposition fixe au plancher du laboratoire.

La structure achevée couvrait 3 847 m² (41 408 pi²) et intégrait 13 209 tubes structuraux et 3 488 nœuds Triodetic en aluminium. Les éléments principaux comprenaient des tubes de membrure de 1,5 po x 0,095 po (38,1 mm x 2,41 mm) et des tubes diagonaux de 1,25 po x 0,095 po (31,8 mm x 2,41 mm).

Les lignes directrices de fixation ont établi une approche pratique pour les futurs travaux mécaniques et électriques. Des suspentes ou des colliers fixés mécaniquement pouvaient être utilisés pour les services courants, avec des connexions généralement situées près des extrémités des tubes. Les fixations individuelles plus lourdes et les charges des chemins de câbles étaient dirigées vers les nœuds de connexion, conçus pour les recevoir.

Les lignes directrices propres au projet prévoyaient des connexions mécaniques aussi près que possible des extrémités des tubes, à moins de 250 mm (10 po). Elles limitaient la charge totale de fixation à un même nœud à 98 kg (216 lb) et la charge à mi-portée d’un tube à 13,6 kg (30 lb). Les fixations individuelles dépassant ces limites, ainsi que les charges plus lourdes des chemins de câbles, devaient être raccordées directement à un nœud.

Ces critères ont fourni aux futures équipes d’exploitation un cadre clair pour ajouter des services tout en préservant l’intégrité structurelle de la structure spatiale.

Le mandat de Triodetic comprenait les dessins d’atelier d’ingénierie complets, les listes de matériaux, le sceau d’ingénieur de l’Ontario, les données de réactions aux appuis, les dessins d’installation et les instructions d’installation. Les matériaux ont été fabriqués à Arnprior, en Ontario, à partir de composants tubulaires en acier galvanisé et de composants divers en acier galvanisé.

La fabrication comprenait le matriçage des tubes, l’usinage et le perçage des nœuds en aluminium, la coupe des tiges filetées, la production des embouts de connexion, ainsi que la fabrication des entretoises, des profilés chapeau, des attaches à portée minimale, des supports, des cornières de fixation et des pannes. La préparation de ces composants avant les travaux sur le chantier a transformé l’installation en un processus d’assemblage coordonné plutôt qu’en un important travail de fabrication sur place.

Les équipes ont assemblé au sol des sections de taille gérable avant de les soulever en position à l’aide d’un chariot élévateur. Trois nacelles élévatrices à ciseaux ont soutenu l’équipe d’installation pendant le raccordement de chaque section à la structure en progression. Comme le bâtiment n’était pas occupé, les équipes pouvaient assembler de grandes sections tout en maintenant un accès sécuritaire. Pour ce type de structure, on peut prévoir une cadence d’installation d’environ 93 m² (1 000 pi²) par jour.

Le projet illustre une approche structurelle pour les salles blanches et les autres installations qui exigent d’importants services mécaniques, électriques et de procédés en hauteur. Une structure spatiale dédiée peut offrir un cadre planifié pour ces systèmes tout en préservant de plus grandes aires dégagées en dessous.

Cette approche peut être envisagée pour la fabrication de semi-conducteurs, la fabrication pharmaceutique, les laboratoires de biotechnologie, les installations aérospatiales, la fabrication de batteries, les centres de données, les environnements de recherche et les projets de salles blanches certifiées, pour lesquels des exigences environnementales précises doivent être définies selon chaque application.

• Projet : Flytta Tenant Fit-Up (aménagement locatif)
• Emplacement : Kanata Research Park, Ottawa (Ontario)
• Type de structure : structure spatiale en acier
• Superficie couverte : environ 3 847 m² (41 400 pi²)
• Taille du module : 1,5 m
• Charge superposée de calcul : 1,5 kPa
• Ligne directrice de fixation : connexions aussi près que possible des extrémités des tubes, à moins de 250 mm (10 po)
• Ligne directrice de fixation : charge totale maximale à un même nœud à 98 kg (216 lb)
• Ligne directrice de fixation : charge maximale à mi-portée d’un tube, 13,6 kg (30 lb)
• Tubes structuraux : 13 209
• Nœuds Triodetic : 3 488 nœuds en aluminium
• Tubes de membrure : 1,5 po x 0,095 po (38,1 mm x 2,41 mm)
• Tubes diagonaux : 1,25 po x 0,095 po (31,8 mm x 2,41 mm)
• Matériau des tubes : tubes ronds en acier ASTM A500 avec fini prégalvanisé en usine
• Cadence d’installation prévue : environ 93 m² (1 000 pi²) par jour
• Équipement d’installation : trois nacelles élévatrices à ciseaux, un chariot élévateur et de l’équipement de soudage
• Mandat documenté de Triodetic : conception, fourniture, livraison et installation de la structure spatiale, y compris les dessins d’atelier, les données de réactions aux appuis, les dessins d’installation et les instructions d’installation

La structure spatiale Flytta montre comment des solutions d’ingénierie structurelle peuvent offrir aux installations un cadre durable face au changement. Dans les laboratoires de pointe et les environnements contrôlés, le système structurel ne fait pas partie de l’environnement lui-même. Il constitue l’infrastructure en hauteur adaptable qui permet à l’installation d’évoluer.