Structures de gares et de centres de transit — Halles de gare et halls de grande portée

Les ondes de pression des trains chargent le toit par en dessous. Lorsqu'un train à grande vitesse circulant à 350 km/h entre dans un abri de gare entièrement fermé, l'effet piston génère une onde de pression de 1,5 à 3,0 kPa au niveau du quai et une succion transitoire derrière la queue du train de 1,0 à 2,0 kPa. La partie inférieure du toit, les auvents du quai et les bâtiments de la gare en bordure de quai doivent être conçus pour ces pressions transitoires conformément à la norme GB 50009, avec les coefficients aérodynamiques mesurés en soufflerie ou par analyse CFD. Le revêtement en acier et ses fixations sont vérifiés pour l'inversion de charge — une soulèvement qui suit l'onde de succion constitue le cas de conception pour les fixations, et non le cas de vent statique.

La densité de la plateforme définit le plancher et la sortie. Une gare en période de festival peut voir 25 000 passagers par heure entrer dans un hall. Les systèmes de plancher — plates-formes, dalles de hall, mezzanines — sont conçus pour des densités de foule selon la norme GB 50009 : 4,0 kN/m² dans les zones d'attente, 5,0 kN/m² sur les escaliers et les paliers des escalators, et 3,5-5,0 kN/m² dans les zones de billetterie et d'enregistrement. Les voies d'évacuation sont modélisées pour que le bâtiment se vide en 6 minutes, ce qui détermine le calendrier des largeurs de portes et d'escaliers ; la structure de la gare ne rétrécit jamais une voie dont le modèle incendie a besoin.

Le hangar à trains est une structure industrielle en plein air avec un toit. Le hangar de la gare lui-même — la toiture de 60 à 180 m de large au-dessus des voies et des quais — est une structure semi-ouverte : les quais sont ouverts sur l'extérieur aux extrémités des voies, de sorte que les charges de vent sont calculées avec des pressions internes déterminées par l'ouverture, et non comme pour un bâtiment fermé. En même temps, le hangar recueille toute la pluie d'une tempête centennale sur 300 à 600 m de voies, et le système de drainage doit évacuer 150 à 400 L/s par groupe de descentes sans jamais laisser goutter sur la caténaire (25 kV) ou sur la voie ballastée.

La vibration et la fatigue sont des compagnons permanents de la conception. Un élément de toit de station qui s'étend au-dessus des voies subit le passage de centaines de trains chaque jour, chacun avec une charge d'essieu de 40 tonnes sur la voie en dessous. Le toit lui-même ne supporte pas les charges des trains, mais les structures des quais, les colonnes du hall et les fondations doivent être conçues pour l'environnement vibratoire (limites de vibration GB 50040), et chaque élément et connexion est vérifié contre la fatigue selon EN 1993-1-9 pour les 5 à 20 millions de cycles de charge qu'une durée de vie de 50 ans de la station représente.

La construction ne peut pas arrêter le chemin de fer. L'exigence d'ingénierie la plus rare d'un toit de gare est sa séquence de construction : la verrière est érigée au-dessus de voies en service, avec des fenêtres d'occupation de 4 à 6 heures la nuit. Nos ingénieurs de montage planifient la fermeture de la verrière avec des étaiements temporaires et des systèmes d'ancrage qui permettent d'assembler chaque travée durant une période d'occupation, à l'aide de grues depuis les extrémités ou depuis les quais, et de laisser le chemin de fer opérationnel le lendemain matin. Ce n'est pas un détail de planification — c'est la contrainte de conception qui détermine la forme structurelle (connexions modulaires boulonnées, modules de toiture préassemblés de 20 à 30 tonnes) avant tout autre choix.

Le portefeuille de transport de Permanent Steel Structure inclut le Gare ferroviaire à grande vitesse de Xuzhou — un arrêt principal sur le corridor HSR Pékin-Shanghai dont le hangar ferroviaire à grande portée encadre les quais et le hall avec des treillis métalliques et des colonnes en V — et le Gare de Daqing Ouest, un grand terminal ferroviaire interurbain dont le système de toits à fermes tubulaires encadre le hall d'attente et le auvent des quais. Le Centre Ferroviaire Air-Space de l'Aéroport de Francfort (Allemagne), le Terminal de l'aéroport de Xuzhou Guanyin, et le Aéroport de la République du Congo étendent la même expertise en grande portée dans le domaine intermodal.

Ces gares et hubs démontrent les disciplines qu'un toit ferroviaire impose à un fabricant : des éléments qui respectent l'enveloppe de 25 kV au millimètre près, des modules de montage qui se soulèvent pendant les possessions des voies, et des registres de contrôle qualité que l'inspecteur d'un opérateur ferroviaire signera. Lorsque vous nous communiquez le nombre de voies de votre gare, la longueur des quais et la classe de vitesse HSR, nous vous proposons un schéma de shed ferroviaire dont la portée, le poids en acier, la séquence de montage et le planning de possession sont tous conçus selon le chiffre que vous présenterez à l'autorité ferroviaire — et selon un calendrier mesuré en heures, pas en semaines.