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Le musée des Arts premiers s’ouvre à la ville par 15 façades totems

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Le musée des Arts premiers s’ouvre à la ville par 15 façades totems

Une double nappe structurelle de 220 m de long sur 26 poteaux bi-articulés et aléatoires, 8 bielles dissociant les efforts horizontaux entre les structures acier et béton, 15 types de façade… Pour s’effacer devant les trésors d’arts primitifs, la géométrie irrégulière et atypique du musée du quai Branly crée la complexité et la performance technique.

Projet lauréat du concours international lancé en 1999, le musée du quai Branly – signé Jean ­Nouvel – est implanté au cœur d’un écrin de verdure de 17 000 m2 en bordure de Seine, près de la tour Eiffel. Dédié aux arts et civilisations d’Afrique, d’Asie, d’Océanie et des Amériques, il s’organise en quatre bâtiments de typologies différentes, respectivement destinés du nord au sud, à l’administration, la médiathèque, le musée et la gestion des collections. Tandis qu’au rez-de-jardin et en sous-sol se trouvent un auditorium, une salle de projection, des salles de cours et ateliers découverte pour les enfants, réserves, locaux techniques, aires de livraison et un parking de 520 places sur trois niveaux. Soit au total, 80 000 m2 de planchers dont 26 500 m2 en superstructure. Cette volonté de ne pas densifier le terrain de 25 000 m2 au profit du jardin ouvert au public, a conduit à occuper principalement la zone ouest en s’adossant aux bâtiments haussmanniens ­mitoyens.

Depuis le hall d’accueil en partie centrale du projet, une rampe de 180 m de longueur et de 5 m de large traverse en pente douce (4 %) un espace d’expositions temporaires de 3 000 m2 avant d’accéder au bâtiment musée, pièce majeure de cet ensemble où seront exposées les collections permanentes. Développée en un seul volume sur environ 220 m, cette sorte de grande étagère en charpente acier qui varie de 20 à 40 m en largeur, vient s’arrimer à 10 m au-dessus du jardin, sur deux silos en béton armé traversants au cœur du site. Sans bouder la technologie, la volonté architecturale consiste à adapter les intrados des poutres au plus près des volumes nécessaires à la muséographie. Cela signifie donc exclure toute notion de trame, d’empilement, d’angle droit, d’éléments standardisés ou répétitifs. D’où les poteaux en tubes ronds de sections diffé­rentes, articulés en tête et en pied, et implantés de manière anarchique, même si certaines œuvres peuvent atteindre jusqu’à 4 tonnes. D’où les planchers conçus pour une charge d’exploitation de 0,5 à 1,2 t/m2 et composés de dalles béton de 15 cm d’épaisseur sur bacs acier collaborants et solives connectées, elles-mêmes en appui sur un réseau de poutres treillis et PRS à inertie variable. D’où aussi la création d’un ­unique joint de dilatation de 20 cm séparant l’ouvrage en deux blocs structurels (ouest et est) indépendants, approximativement en son ­milieu.

Des infrastructures liées aux modes opératoires

En contraste avec cette nef, 29 boîtes autostables de taille plus réduite (de 2 à 10 m de ­largeur, de 2,60 à 11 m de longueur et de 3,60 à 8,20 m de hauteur) sont posées de façon irrégulière en encorbellement sur la façade nord. De plain-pied avec la dalle de plancher, elle-même en porte-à-faux, elles abriteront des scénographies spécifiques dans une atmosphère plus intime.

Suspendues à mi-hauteur du second plancher, deux mezzanines créent 2 000 m2 supplémentaires d’expositions thématiques. Cette seconde nappe structurelle qui vient coiffer l’ensemble du bâtiment à 20 m du sol porte le poids total des charpentes métalliques à plus de 3 000 t et constitue une terrasse accessible au public. Là, se dérouleront d’autres activités, avec la salle de lecture dédiée aux chercheurs d’un côté et de l’autre, un restaurant. En porte-à-faux sur des consoles métalliques disposées tous les 3 m au raz de la terrasse, des bassins formeront les garde-corps, dégageant un panorama sans obstacle à la vue.

Le hall d’accueil permet également d’accéder aux aménagements d’infrastructure. Au même titre que les bâtiments administratifs, tous ces ouvrages sont réalisés en béton armé. Particularité : l’escalier longe le silo ouest qui, du niveau de l’auditorium jusqu’en haut du musée, est habillé d’une ellipse en verre abritant quelque 15 000 instruments de musique rangés sur des platelages en caillebotis. L’idée ? Donner au public un aperçu des 300 000 objets stockés dans les réserves ! Quant à l’auditorium dont les configurations peuvent évoluer de 400 à 900 places, il offre un espace très souple semi-enterré qui peut être prolongé par le théâtre de verdure, grâce à une paroi vitrée coulissante. Compte tenu des charges à reprendre, la dalle de couverture a nécessité des poutres de 1,80 x 1,80 m de section, atteignant 35 m de portée. Toujours du côté ouest, deux puits de lumière et un patio apportent la lumière du jour jusqu’à 8 m en dessous du niveau de la rue. Destiné aussi à apporter de la lumière aux cours intérieures des bâtiments mitoyens, ce dispositif se traduit en superstructure, par six voiles en béton évasés à 60° sur une hauteur de 22 m, respectant le recul de 3 m par rapport à la limite de propriété.

Protéger le site d’une crue centennale de la Seine

Ancien bras de Seine comblé au xixe siècle, la rue de l’Université, côté sud, a créé un sous-sol alluvionnaire sur l’emprise du site, obligeant à aller chercher une assise solide à plus de 30 m de profondeur. Pour protéger les infrastructures de la crue centennale (et millénaire) du fleuve, le parti a consisté à réaliser au préalable une paroi moulée périmétrique de 18 200 m2 et de 0,60 à 0,80 m d’épaisseur, encastrée dans les sables compacts au-delà d’une couche d’argile formant un fond étanche. De même, une paroi plastique de 1 940 m2 a été édifiée pour permettre d’aménager le théâtre de verdure, hors infrastructure. Compte tenu de la taille de la fouille et pour réaliser un maximum d’interventions à ciel ouvert, le découpage par zone (voir encadré) a permis d’exécuter les terrassements appropriés (butonnage, tirantage, talutage, travail en taupe, vérinage, etc), tout en évitant une déstabilisation de cette paroi due à la décompression. À la rotule du projet, le vide de l’auditorium a impliqué de transférer les efforts dans les structures ­latérales et à les ferrailler en conséquence. « Avant de creuser la paroi moulée, il a fallu garantir à 100 % le maintien des bâtiments riverains par un écran en jet grouting, soulignent Jacques Faure et Serge Measso, respectivement directeur adjoint Ingérop CLF et directeur Ingérop BAE. Et tenir compte de l’impact de la superstructure, donc de la charpente et de ses points porteurs qui descendent de manière aléatoire avec des sections et des qualités de béton variables ! »

Quinze types de façades traités comme des sculptures

Outre la gestion des interfaces entre les entreprises, est venu se greffer en phase exécution, un travail complémentaire de stabilité provisoire du projet, du fait du décalage entre la réalisation du parking et celle du bâtiment musée.

Les 30 000 m2 de façades respectent des typologies différentes en fonction des bâtiments et de l’orientation. Hormis les façades plus traditionnelles fixées sur les bâtiments administratifs et la clôture vitrée le long de la Seine, celles du musée se caractérisent par la mise au point de dispositifs d’interfaces précis.

D’où la séparation en deux lots faisant appel à des techniques différentes. « Le principe de conception structurelle du bâtiment et ses dimensions génèrent un déplacement des plateaux de plancher et de toiture qui varient en amplitude en fonction des différentes contraintes climatiques et des charges ­d’exploitation.

Respecter l’image des façades transparentes du concours

C’est comme si nous rapportions une façade légère avec des matériaux fragiles sur des structures se comportant comme des ouvrages de génie civil ! », explique Antoine Maufay, architecte ingénieur de Arcora Ingénierie Façades. Ainsi, les façades nord et sud (avec la particularité du joint de dilatation), les façades greffées des boîtes, la façade d’exposition temporaire qui longe l’entrée avant de se glisser sous le bâtiment musée et de se retourner en façade nord, et même la façade est en pignon qui raccorde les façades nord et sud, ont nécessité de ménager des jeux importants pour absorber ces déplacements. « Les déformations s’avèrent trop importantes pour mettre en ­œuvre les façades en amont par rapport au chargement définitif du bâtiment avec ses planchers béton, l’étanchéité en terrasse et la protection lourde d’étanchéité, poursuit l’architecte.

Il a fallu ­attendre que le bâtiment soit stabilisé, et donc mettre au point un scénario de montage ! ». ­Acora a pour mission de respecter l’image des façades transparentes du concours. Mais avec le jeu contradictoire de les transformer en quasi-opacité (1 % de transmission lumineuse pour certaines façades) pour faire oublier le vitrage et « le dedans, dehors », favorisant la présentation muséographique.

Ainsi, le vitrage avec végétation sérigraphiée de la façade nord disparaît entre deux résilles de bois. La ­façade sud privilégie les brise-soleil pour filtrer la lumière. La façade des expositions temporaires crée un fondu enchaîné de transparent à opaque, à partir de plans d’inclinaison variable. Tous ces ouvrages ont fait l’objet d’Atex et de prototypes réalisés sur site. Autre type de façade en terrasse : la verrière du restaurant discrétisée en triangles de dimensions aléatoires pour favoriser la vue sur la Tour Eiffel en vis-à-vis, et dont la trame constructive avec sa portion de tore appuyée sur un kiosque central en béton, s’inspire d’une aile de libellule vue au ­microscope. « Les études générales ont été réalisées en deux mois, ­obligeant à partager le travail, ne serait-ce qu’en termes de responsabilités et de niveau de détail, indiquent Philippe Busi et Pascal Foulon, respectivement direction études-structures et responsable opérationnel de Bouygues Bâtiment IDF. Or, le calcul de la charpente métallique doit tenir compte de la raideur de la structure béton sur laquelle elle s’appuie ! ».

Pour que chaque mandataire puisse effectuer ses propres calculs de dimensionnement sur la base d’un ensemble global coordonné, la structure béton a été anticipée par des modèles indépendants, équivalents d’un point de vue statique (contreventement-découpage en bloc, stabilisation vis-à-vis des effets thermiques, du feu et du vent), et dynamique ou vibratoire (vis-à-vis du vent et du confort des usagers).

En revanche, la charpente métallique quasi-iso­statique pour la structure béton n’a pas nécessité d’approche simplifiée. « Compte tenu des portées et des masses en jeu, nous nous sommes intéressés aux phénomènes de vibration dans certaines parties de l’ouvrage, précise Didier Brault, architecte, direction de projet AJN. Des analyses dynamiques harmoniques prenant en compte la collaboration par connecteurs des structures acier avec les dalles béton et l’inertie du béton ont été réalisées en phase exécution, avec simu­lation et quantification des sollicitations des façades, écrans et éléments de toiture, en soufflerie ! ». Finalement, la plupart des planchers ouverts au public et la rampe ont été dimen­sionnés pour une fréquence propre minimale de 3 Hz et 5Hz. Par ailleurs, vu l’encoffrement ou le capotage de toutes les structures par des revêtements intégrés à la muséographie, l’exigence de stabilité au feu de 90 min a été traitée par un système d’enduit pâteux projeté. « Pour ne pas hypothéquer l’avenir de cette construction, c’est la notion d’incendie conventionnel ISO qui a été retenue dans le calcul des dispositions, indique Jacques Faure. Toutefois, nous avons admis un phénomène de déformation de l’ordre de 10 cm de la structure sous les effets thermiques, qui justifie l’épaisseur du joint entre les deux blocs est et ouest du musée ! »

Par souci de conservation des quelque 4 000 œuvres exposées, une étude de caractérisation des ambiances intérieures a été ­effectuée avec le Cstb. Elle a permis de simuler les apports de ­lumière naturelle compte tenu des façades et d’arrêter une moyenne de 50 lux, fonctionnant essentiellement par ­contrastes. L’innervation des vitrines et des multimédias, la climatisation privilégiant des ­déplacements d’air très basse vitesse le long des façades, et les dispositifs d’entretien, sont intégrés dans les faux-plancher – dont un tiers de la surface est en pente – ou dans les réseaux de poutres treillis au-dessus de l’espace muséographique. Principe : une technologie uniquement au service de l’idée architecturale et de l’impression esthétique directe, sans interface entre l’œuvre et le spectateur !

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