« Pierre Vives » : un monolithe géant de haute précision

Après la tour marseillaise CMA-CGM ⁽¹⁾ , « Pierre vives » est la seconde réalisation française d’envergure de l’architecte anglo-irakienne Zaha Hadid. Le projet situé à Montpellier (34) se présente sous la forme d’un bâtiment de 200 x 47 m, d’une superficie totale de 28 400 m ² (Shon) répartis sur 5 niveaux (24 m de hauteur).

L’ouvrage, élément clé (voir encadré) du nouveau quartier qui va naître à la jonction de ceux de La Paillade, d’Alco et de Malbosc, abritera notamment, à l’horizon 2012, les archives départementales (9 500 m ² ), une bibliothèque de prêt (2 900 m ² ), ainsi que l’office des sports de l’Hérault (1 500 m ² ).
L’équipement, qui permettra de conserver 60 km d’archives, n’a rien d’un bâtiment classique comme l’explique Christophe Leu, chef de projets d’Hérault Aménagement. « Les exigences poussées en matière d’hygrométrie et de température, imposées par le ministère de la Culture, nous ont obligés à mettre en place une gaine de ventilation plus importante », ces caractéristiques dimensionnelles ayant, bien entendu, une incidence directe sur la hauteur totale du bâtiment. Sur le plan structurel : « les planchers doivent supporter une charge de 1,3 t/m ² », ajoute Frédéric Ferrari, le directeur de projet, valeur à comparer aux 250 kg/m ² d’un immeuble de bureaux classique. Traduction en termes de matériaux : 28 000 m ³ de béton et 3 000 t d’acier, soit trois fois plus qu’un bâtiment conventionnel.

Inspiré de « l’arbre de la connaissance »

Sur le plan architectural, l’architecte a voulu s’assurer que ce grand complexe aurait une organisation efficace et claire, « les trois composantes du projet étant fondues dans une forme comparable à un tronc d’arbre horizontal. Les archives sont à la base, la bibliothèque au-dessus et les bureaux au dernier niveau, chacun d’eux devenant plus poreux et ouvert au fur et à mesure de l’élévation ».
Des branches poussent sur ce tronc, afin de permettre l’accès aux différentes zones de l’immeuble, les entrées du public étant situées sur la façade ouest (un très grand auvent en porte-à-faux signale l’accès principal), alors que celles réservées aux services sont implantées du côté opposé. Dans la pratique, le bâtiment de 80 000 t est une structure poteaux-poutres obéissant à une trame de 2,70 x 2,70 m. Initialement prévu sur pieux et semelles filantes, il est finalement fondé uniquement sur pieux, les 415 éléments étant ancrés à 10 m de profondeur. Un vide sanitaire a également été aménagé afin de prémunir la structure des risques de tassements différentiels, et donc de fissuration, liés à la nature du sous-sol essentiellement constitué d’argiles gonflantes. L’ouvrage se présente donc sous la forme d’un monolithe de verre et de béton prenant racines au nord, la géométrie assez simple et rectiligne du tronc se complexifiant au fur et à mesure de la progression vers le sud, avec des formes qui deviennent plus sinueuses et tourmentées. Les façades présentent alors des inclinaisons atteignant jusqu’à 36°, en se raccordant comme des branches aux différents planchers et aux plafonds par des courbures au point de ne plus savoir s’il s’agit d’un mur, d’une toiture ou d’un plancher.

Carrosserie de béton

Un hall linéaire central relie les différentes parties de l’ouvrage, des salles de réunion et un auditorium de 100 places étant implantées à proximité de l’axe de circulation principal. Ce dernier émerge de la façade ouest en présentant un porte-à-faux de 10 m. Il est suspendu à deux « mégavoiles » de 60 cm d’épaisseur et 4,50 m de hauteur, l’un deux étant réalisé en béton précontraint en raison des efforts à reprendre. Sur ces voiles sont ancrées huit poutres cerces faisant le tour de la structure (et servant de support aux pièces préfabriquées) l’ensemble, qui travaille en console, étant relié au centre du bâtiment par deux poteaux de 3 x 1 m de section.
Mais le morceau de bravoure du projet est sans conteste la réalisation des façades constituées de 8 000 m ² de verre et 8 500 m ² de béton. Une complexité telle que pas une seule entreprise n’avait répondu au premier appel d’offres lancé en 2001, une procédure en dialogue compétitif étant alors relancée, permettant de proposer des variantes au projet initial. « Une des principales modifications a été de proposer une solution préfabriquée pour les façades béton, révèle Alexandre Chauvin, ingénieur Travaux de Chabanne & Partenaires. Celles-ci étant initialement prévues coulées en place. » Une option totalement irréalisable compte tenu de la complexité des formes et du niveau d’exigence architectonique requis pour le parement. Une modification importante, acceptée finalement par l’architecte qui a considéré que la notion d’élément monolithique était conservée. Conséquence structurelle : les façades ont perdu leur vocation porteuse, certaines parties de l’ouvrage ayant dû être renforcées en employant un B60, afin de répondre aux exigences supplémentaires en terme de charge à reprendre. C’est l’entreprise ardéchoise Delta préfabrication qui a fourni les 1 036 pièces autoportantes (voir encadré) - auxquelles viennent s’ajouter 17 éléments prototypes (voir encadré) - dont la taille peut atteindre jusqu’à 12 m (la largeur de 2,70 m étant calquée sur la trame du bâtiment) pour un poids oscillant entre 1,5 et 22 t, leur fabrication ayant nécessité 13 ateliers de production.

Étanchéité accessible

Dans la pratique, les pièces de 18 à 20 cm d’épaisseur, assemblées au millimètre près (voir encadré) donnent, plutôt qu’une façade, l’impression de former une véritable carrosserie de par leurs courbes, leurs évasements et leurs inclinaisons. Sur les façades inclinées vers le ciel les voiles préfabriqués ne suffisant pas à garantir l’étanchéité, la solution a consisté à réaliser, sur la totalité du pan incliné, une couverture en bac acier. Des potelets en béton, faisant songer à des souches de cheminée, émergent de la toiture pour venir supporter les éléments préfabriqués. La structure double peau ainsi créée devant être visitable, conformément aux prescriptions du DTU, les panneaux préfabriqués de ces zones doivent donc être démontables. Ce sont donc les seuls à être équipés, sur leurs surfaces visibles, d’ancres de levage, celles-ci étant calepinées avec précision et masquées par des bouchons vissés, de même couleur que le béton. Pour les parties inclinées vers le sol, la pose des pièces préfabriquées a requis l’installation de tours d’étaiement qui ont nécessité la réalisation d’ouvrages provisoires (pieux et dalles), afin de supporter les reports de charges importants. Les tours étaient également ancrées par des câbles étant donné l’importance des efforts horizontaux.Autre morceau de bravoure du projet, les 8 000 m ² de surfaces vitrées (voir encadré) - la façade ayant fait l’objet d’une Atex - qui viennent souligner et mettre en valeur, sans nuire à l’aspect monolithique recherché, la structure béton. Eu égard aux tolérances des vitrages en matière de déformations, il fallait bien entendu vérifier que celles des panneaux béton, dans lesquels les éléments verriers viennent s’insérer, restent dans un intervalle compatible avec ces contraintes. « Pour ce faire, le bureau d’étude a calculé deux points de déformation par élément préfabriqué soit plus de 2 000 points au total », précise Frédéric Ferrari. Dernier point remarquable : le grand vide central, situé au-dessus de l’escalator et conçu pour créer un effet de cathédrale à l’intérieur du bâtiment. La réalisation de cette partie spécifique de l’ouvrage, initialement prévue au moyen de mégapoutres béton, a finalement fait l’objet d’une variante métallique. Les cinq poutres principales, qui atteignent 24 m de portée et pèsent jusqu’à 18 t pour les plus lourdes (en rive, les trois éléments centraux ne pesant « que » 12 t), ont été mises en œuvre en deux jours, avantage évident face à leurs concurrentes béton qui auraient nécessité deux mois de travaux.