© Fabrice Fouillet
À Metz, le bâtiment de logements First a nécessité la mise en œuvre d'une charpente métallique atypique et complexe, traitée comme un ouvrage d'art, à la manière d'un pont.
Non loin de la gare historique (1908) et TGV de Metz et en lieu et place d'anciennes friches ferroviaires se développe l'opération Muse. Implantée sur l'îlot B3-C3, elle fait partie du nouveau quartier de l'Amphithéâtre et de la ZAC éponyme (50 hectares). Cette dénomination provient de la présence du gigantesque amphithéâtre gallo-romain (Ier et IIe siècle) qui se déployait autrefois sous l'espace actuel de l'entrée du centre Pompidou-Metz.
D'une surface totale de 80 000 m², ce projet d'envergure, qui occupe un quadrilatère de 400 m de longueur, est le plus important en cours de développement recensé en province. La particularité de ce quartier en mutation réside dans une forte mixité de fonctions, mêlant commerces, logements, bureaux, hôtels et équipements publics et privés, comme tout cœur de ville.
Imbrication d'usages et complexité de réalisation
Coordinateur général de l'îlot, l'architecte Jean-Paul Viguier a également conçu le centre commercial Muse ainsi que deux ensembles de logements, sur les six que compte l'opération, dont celui baptisé First, en vis-à-vis direct, au nord, avec le centre Pompidou-Metz (2010). Ces deux entités étant financées et gérées par le promoteur commercial Apsys.
Inauguré le 21 novembre 2017, l'espace commercial de 38 000 m² est desservi par deux entrées placées à ses extrémités nord et sud. Il compte 112 commerces et services, dont dix restaurants, dix moyennes surfaces et plusieurs enseignes. L'ensemble se répartissant sur deux niveaux et demi. Le premier sous-sol abrite un supermarché accessible du parking (1 235 places, dont 750 réservées aux commerces sur deux niveaux de sous-sol). Surmontant le mall, les plots de logements collectifs (27 000 m²), en majorité locatifs, se juxtaposent à une résidence senior, à deux édifices tertiaires et à des jardins. À terme, seront greffés, en prolongement du complexe, des espaces de loisirs : multiplexe, restaurants, résidence étudiante et salle de fitness.
Or, cette imbrication d'usages a beaucoup compliqué la réalisation des ouvrages, et notamment celle d'une structure hybride acier-béton. « Le fait que l 'ossature métallique vienne s' imbriquer dans un ouvrage en béton a représenté un sujet critique sur le chantier, en matière de phasage, de mise en œuvre et de maîtrise des tolérances géométriques, explique Christophe Mallé, directeur technique du chantier, de l'entreprise générale GTM Hallé en charge du projet Muse . L 'opération s'est bien passée, surtout grâce à la réflexion engagée en phase amont pour caler la méthodologie et les précautions prises pour monter une charpente en métal, en totale adéquation avec l 'ouvrage en béton. »
Des poteaux-arbres en acier qui culminent à 13 mètres de hauteur
La structure acier du pont-bâti (26,90 m x 14,70 m) compte six tripodes (12,90 m de haut) et une dalle assemblant des poutres PRS, des entretoises, des barres de contreventement et une couronne destinée à supporter de futurs balcons.
1. Poutre secondaire latérale : profil IPE 450.
2. Poutre acier PRS principale : 1 000 x 400 mm.
3. Boulons : connexion sur platine.
4. Barre de contreventement : tube ø 219 mm.
5. Poutre longitudinale centrale : profil HEB 650 boulonné sur membrure PRS.
6. Plat fixé sur poutre : 150 x 10 mm.
7. Goujons : ø 22 x 150 mm.
Concernant le pont-bâti (26,90 x 14,70 m) de l'entité First, la pose de la charpente acier a débuté lorsque le gros œuvre - soit l'ossature béton à poteaux, poutres et planchers - a été réalisé sur les deux niveaux de sous-sol, le rez-de-chaussée et le premier étage du centre commercial.
Le montage de cette charpente a nécessité de mettre en attente le génie civil de la dalle intermédiaire béton, imposant un ferraillage des poutres de soutien. Constructeur et monteur de la charpente, l'entreprise Poncin a commencé à lever à la grue à tour les pièces du Meccano en acier et à les positionner. D'abord les fûts des poteaux-arbres en acier (7,20 m de haut, 12,90 m l'ensemble), chacun des pieds étant ancré dans la dalle béton de la placette, puis les branches des tripodes, boulonnées provisoirement aux fûts par des clames d'assemblage. Les différents tronçons de ces tripodes, préfabriqués en usine, répertoriés et livrés par camion in situ, ont été au préalable montés à blanc en atelier. La soudure définitive des branches sur l'embase du tripode sera effectuée plus tard, en fin de montage. En parallèle et selon l'avancement, chaque partie constituant le pont-dalle et son treillis de contreventement est levée : quatre poutres en profils reconstitués soudés (PRS) longitudinales sont assemblées par boulonnage, à la tête des tripodes, sur des platines en attente.
Ensuite, par phases successives, les pièces du pont et les éléments secondaires (profils IPE, tubes de contreventement, etc. ) sont assemblés, à l'aide de boulons précontraints, à des goussets soudés sur les poutres PRS. Lors du premier montage des PRS, placées à l'arrière du bâtiment béton, le pont-dalle a été solidarisé au niveau haut de l'ossature -via une poutre en béton renforcé - à l'aide de platines en attente prénoyées ; cette jonction permettant de reporter les efforts horizontaux issus du pont vers les noyaux en béton de l'ouvrage. Chaque phase de pose s'accompagnant d'un réglage précis effectué en accord avec le géomètre pour pouvoir maîtriser la géométrie spécifique des tripodes, tant en altimétrie qu'en inclinaison. De plus, une charpente additionnelle provisoire pourvue de consoles et de bracons a été rapportée en encorbellement sur la périphérie du pont, afin de recevoir ultérieurement les pièces préfabriquées des balcons de l'édifice. Et ce n'est qu'après l'assemblage et la connexion entre eux de ces divers éléments métalliques que la soudure définitive, au niveau des branches des tripodes, a pu être effectuée.
Injections de coulis dans les fûts
Sur le plan des calculs, la dalle en béton de la placette a été dimensionnée pour reprendre la charge d'un poids lourd, tandis que les poteaux-arbres ont été conçus pour résister au choc accidentel d'un camion. De même, pour accroître la résistance des fûts métalliques, ils ont été remplis de coulis injecté depuis l'embase, de bas en haut. La dernière étape a consisté à couler une dalle armée sur coffrage perdu, greffée aux PRS, dans le but de poursuivre le gros œuvre du bâtiment First.
Quant à la structure mixte acier-béton, « elle a été modélisée en 3D, sous les logiciels Revit et Robot, ce qui a permis d 'appréhender correctement les sollicitations rapportées du métal vers les ouvrages béton, jusqu'aux pieux de fondations, en tenant compte des diverses hypothèses de fonctionnement (encastrements, rotules, déformations, etc. ) » , complète Christophe Mallé.
Cette modelisation 3D sous Revit présente l'insertion des poteaux-arbres qui font partie intégrante de la charpente métallique du pont-bâti, au sein de l'ouvrage édifié en ossature béton.
Préfabriqués, les fûts des tripodes sont montés progressivement, puis ils sont ancrés au sol et, ensuite, les branches des poteaux-arbres y sont boulonnées puis soudées.
Reposant sur les pilotis, la charpente en treillis de la dalle est recouverte d'un coffrage perdu en bac acier nervuré sur lequel est coulé du béton.
Trois tripodes partiels s'appuient sur une dalle en béton intermédiaire.
Lieu Quartier de l'Amphithéâtre, Metz (57)
Aménageur Saremm
Maîtrise d'ouvrage Apsys (Muse) ; Aegide-Domitys ; Adim Metz Habitat ; Batigère Sarel ; Groupe Claude Rizzon ; Lazard Group
Maîtrise d'œuvre Jean-Paul Viguier et Associés [architecte coordinateur général de l'îlot B3-C3, architecte du centre Muse et des lots Sérénissime et First) avec Bertrand Beaussillon (architecture directeur de projet), Graham Ryder (architecte chef de projet) ; Justine Duhautois, Joanna Maksimowicz (architectes d'intérieur) Benjamin Doré (architecte chef de projet) ; Arnaud-Mermet Gerlat (architectes paysagistes) ; Manifesto & Eva (direction artistique)
Bureaux d'études SNC Lavalin (structures et fluides) ; Arcora (façade) ; Franck Franjou (éclairage extérieur) ; Alto Ingénierie (HQE) ; Schrœder & Associés (charpente métallique) ; SIDF (fondations et structure béton)
Superficie 80 000 m² Shon, dont 46 000 m² pour le centre commercial Muse et les parkings
Entreprise générale GTM Hallé, filiale de Vinci Construction France
Coût des travaux 80 M€ HT
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