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CITÉ DU DESIGN Une résille triangulaire enveloppe La Platine

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CITÉ DU DESIGN Une résille triangulaire enveloppe La Platine

Projet phare de la Cité du design, La Platine abrite salles de séminaires et de conférences, un auditorium, deux espaces d’expositions, un restaurant, une serre et une médiathèque.

Outre la restauration des bâtiments existants, deux édifices sont créés sur le site de l’ancienne Manufacture d’armes : la tour Observatoire et La Platine. Cette dernière bénéficie de techniques innovantes comme une double résille métallique, un dispositif de pieux géothermiques et une ventilation par puits canadien.

Le chantier de la Cité du design de Saint-Etienne s’achève. Sur le toit de la Platine, les techniciens terminent les 25 km de joints silicone entre les 14 068 panneaux triangulaires qui constituent l’enveloppe du bâtiment. Projet phare du chantier, la Platine est l’un des deux édifices nouvellement construit. Le chantier global se décompose en effet en trois parties : la restauration des trois bâtiments existants appartenant aux anciennes manufactures d’armes, l’édification de la tour observatoire de 28 m de hauteur et la création de la Platine, un mono-espace de 7 465 m2 SHON libre d’appui intermédiaire. Figure extrêmement simple en apparence, ce bâtiment rectangulaire large de 31,2 m s’étend sur 193,2 m de longueur pour 6,5 m de hauteur au faîtage. Sa forme rectangulaire et simple dissimule en réalité une grande complexité technique. Au niveau du sol, tout d’abord, qui accuse une différence de niveau de 1,50 m du nord au sud et de 40 cm d’est en ouest. D’où la nécessité de compenser cette double surface gauche par une adaptation de la charpente et du pied des façades. La complexité tient également à la forme du bâtiment, puisque le rectangle possède en réalité une toiture en forme de coussin, haut de 6,5 m au centre et de 4,6 m sur les côtés.

La structure est donc constituée d’une double résille unitaire qui forme à la fois la toiture et les parois, basée sur une trame de 2,10 m. Cette structure est formée d’une maille tridimensionnelle constituée de profils métalliques à section variable, comprise entre 180 et 80 mm de largeur, pour une hauteur de 40 mm. L’homogénéité et la distribution des efforts dans toutes les directions génèrent une structure non hiérarchisée qui, de l’intérieur, donne l’impression d’une double nappe métallique, intérieure et extérieure. La surface totale de la peau représente environ 10 000 m2.

Pour produire de l’énergie : la photosynthèse

La maille intérieure repose sur 93 grands portiques inclinés, avec une contre-flèche de 80 mm. Elle est recouverte d’un deuxième maillage triangulaire qui forme l’enveloppe du bâtiment. Destinées à rester apparentes les deux nappes se répondent dans la forme et le nombre de triangles équilatéraux : quatre triangles de la structure forment un seul triangle de l’enveloppe.

Originale, la peau du bâtiment donne son identité propre sur le site. En effet, le cahier des charges stipule qu’elle doit refléter et accompagner les activités de la Cité du design par une modulation entre l’opaque et le vitré, l’isolé ou l’inter-climatique, petite ou grande hauteur, l’ouvert ou l’intime. Pour répondre à ces attentes particulières, l’enveloppe a été pensée comme une peau graduée et réactive, qui fait écho aux espaces et aux activités du lieu. Concrètement, c’est le jeu de panneaux triangulaire et leur ordonnancement qui évoque et participe aux activités de la zone qu’ils abritent. Les panneaux triangulaires équilatéraux de 1,20 m de côté se classent ainsi dans douze familles différentes.

La majorité de ces panneaux (60 %) assure l’isolation du bâtiment. Recouverts d’une lame d’aluminium, ils sont équipés d’un caisson acoustique en sous-face. Si ceux-là restent assez classiques dans leur fonction, les autres types de modules jouent un rôle de filtre entre l’ambiance extérieure et l’activité intérieure. Ainsi, la toiture est munie de 321 panneaux photovoltaïques, soit 210 m2. Ils comptent 21 cellules reliées entre elles et sont dimensionnés pour produire ainsi chaque année 6 MWh, afin d’alimenter 17 postes de travail. Chaque panneau affiche une puissance 38,8 W.

Le cahier des charges stipulait qu’un espace devait être dédié à des panneaux expérimentaux, susceptibles d’évoluer ou d’être remplacés suivant les avancées technologiques. En l’occurrence, l’agence d’architecte allemande Lin Finn Geipel Giulia Andi (Berlin), en charge de l’ensemble du chantier, a proposé des panneaux de photosynthèse. Installés dans l’espace qui sera ensuite occupé par la serre, ces filtres sont constitués d’un côté d’une couche de dioxyde de titane recouverte d’un colorant « sensibilisateur » et de l’autre, d’une solution électrolytique. Lorsqu’un rayon lumineux frappe le colorant, un électron est éjecté. Tous les électrons ainsi libérés traversent l’oxyde, sont collectés au bord de la cellule, puis dirigés vers un circuit externe. Ces panneaux installés sur 200 m2 affichent une puissance unitaire de 25,7 W. Ils devraient fournir 2 MWh d’électricité par an, soit l’énergie nécessaire au fonctionnement de sept postes de travail.

Autre type de triangle innovant, les panneaux à lumière réglable, Light Shadow. Constitué d’un vitrage à rayure qui coulisse au cœur du double vitrage grâce à un moteur électrique, ce panneau laisse filtrer plus ou moins de lumière naturelle. Breveté par le groupe Roschmann, la maison mère d’Héfi Fischer – entreprise qui a réalisé l’enveloppe de la Platine – ce panneau est ici mis en œuvre pour la première fois. « Installés dans les deux zones d’exposition, ils servent à graduer l’intensité de la lumière, en fonction du type d’exposition et des conditions extérieures », indique Stefen Jeske, l’architecte de l’agence Lin, qui suit les travaux sur place. Moins originaux, les autres triangles sont équipés de vitrages isolants, de vitrages solaires, translucides ou non. Certains sont recouverts de filtres dans des nuances de jaune et de vert, qui confèrent à l’édifice son identité.

Absence de gouttière et de chêneau

Le système de verrière en verre et acier permet la pose directe des panneaux sur la charpente métallique sans ossature intermédiaire. Les joints drainants en élastomère comportent trois niveaux de drainage pour évacuer les eaux de condensation ou d’infiltration accidentelle. Leur mise en œuvre est réalisée au plus proche de la structure grâce à des fixations mécaniques non apparentes qui s’insèrent dans le profil en U pratiqué dans chaque panneau.

Le choix de l’emplacement de ces différents filtres correspond aux activités qui se déroulent dans les divers espaces de la Platine. Les panneaux opaques recouvrent la zone de l’amphithéâtre de 280 places, tandis que les deux salles d’exposition et l’agora, qui sert de zone d’accueil, comptent davantage de triangles translucides. Les panneaux de photosynthèse ont été installés dans l’espace de la serre. Leur mise en œuvre dépend également des exigences de confort thermique à atteindre. La succession de zones à l’intérieur de la Platine est rythmée par ces filtres, dont le calepinage concerne également le restaurant, la bibliothèque et la matériauthèque. Leur transparence et leur modularité révèlent la perméabilité du site qui ouvre sur les autres bâtiments de l’ancienne manufacture d’armes. Ils garantissent la protection acoustique et la stabilité climatique, en particulier dans la serre.

L’évacuation des eaux pluviales sur cet édifice particulier s’effectue sans gouttière, ni chéneaux. L’eau est guidée en toiture par des profilés en silicone munis d’un câble chauffant afin de s’écouler le long de la façade, de part et d’autre des portes. Ces dernières respectent également l’esthétique de l’édifice, puisqu’il s’agit de portes à ouverture à commande pneumatique. Comme dans les bus, le vantail se rabat sur le côté lors de l’ouverture. Ainsi, en position fermée, la planéité de la façade est respectée. Les différents panneaux participent à l’isolation de l’édifice et assurent une partie des besoins en électricité et en éclairage. Les besoins en chauffage sont couverts par un plancher chauffant relié à une pompe à chaleur Carrier de 374 kW de puissance. L’échange de chaleur s’effectue avec le sol grâce à un système mis en œuvre en France pour la première fois, qui associe deux dispositifs complémentaires. Tout d’abord, 100 pieux géothermiques de 700 mm de section qui constituent les fondations de la Platine. Enfoncés à des profondeurs comprises entre 4 et 10 m en fonction de la nature du sol et de la présence de rochers, ils intègrent quatre boucles en polyéthylène de 16 mm de diamètre fixées sur l’armature du ferraillage. Chaque boucle réalise un aller-retour entre la surface et le fond du pieu géothermique. Ces boucles sont ensuite collectées sur des nourrices qui les renvoient sur le réseau de circulation d’eau pour le free-cooling en été et sur la pompe à chaleur pour le chauffage en hiver. « Le principe et de tirer profit des pieux utilisés pour les fondations en leur ajoutant une fonction géothermique », explique Hervé Meunier, chargé de clients chez Hervé Thermique. Ces pieux géothermiques sont complétés par 24 sondes géothermiques enfoncées à 100 m de profondeur, où la température est toujours proche de 0 °C. Larges de 150 mm, elles sont munies d’une boucle de 32 mm de diamètre en polyéthylène. L’échange de calories s’effectue sur toute la longueur de chaque tube. Le dispositif de chauffage est complété par une ventilation par puits canadien. Installé sous la Platine, il utilise toute la longueur du bâtiment.

Ainsi identifiée architecturalement grâce aux nombreux panneaux triangulaires de son enveloppe chatoyante, la Platine est aussi un espace d’innovations techniques.

Le bâtiment est donc en adéquation avec sa fonction, puisqu’il accueillera tous les deux ans, la Biennale du design. La dernière édition, en 2008, visait en particulier à inscrire le design comme outil associé au développement durable dans les domaines du climat, de la biodiversité, des transports, du bâtiment, de la santé et de l’agriculture.

vous lisez un article des Cahiers Techniques du Bâtiment N°286

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