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Métal et bois s’allient pour des performances accrues

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Métal et bois s’allient pour des performances accrues

La Halle de la ZAC de Montaudran (31), réalisée par l’architecte Patrick Arotcharen, va comporter en tout quatre nefs avec une ossature mixte bois et métal.

© (Doc. Agence Arotcharen/Infographie : Xavier Oudot et Mathieu Choiselat.)

Afin de pallier certaines faiblesses structurelles du bois, tels la résistance à la traction et le fluage, il est parfois nécessaire d’avoir recours à des structures mixtes bois-métal.

Le bois est de plus en plus apprécié en France pour la réalisation de structures complexes, de longue portée. Les nœuds, les assemblages ou les encastrements, restent, eux, généralement en métal.

Dans un nombre limité de cas, le bureau d’études impose, outre les liaisons, une structure en mixte bois-métal. Et ce, pour des raisons de fluage, de poids ou de manque de résistance en traction, à l’instar du récent stade Allianz Riviera de Nice (06) ou la Fondation Louis-Vuitton située à Paris (75).
Alors que le choix initial de l’architecte se porte généralement sur une charpente bois par souci esthétique ou écologique, les études, elles, démontrent qu’une partie de l’ossature doit être métallique. Le paramétrage du calcul de la résistance d’une structure mixte présente alors des particularités. Yohann Jacquier du BE Elioth, qui a travaillé sur Allianz Riviera, précise : « Le bois est sensible à l’eau et très peu à la température, alors que l’acier est sensible à la température et non à l’eau. Comme le gradient hygrométrique n’est pas pris en compte dans les logiciels de calcul, nous le transcrivons en gradient thermique équivalent. Nous pouvons alors appliquer lors du calcul une action agissant sur l’ensemble de la structure, en adaptant le gradient aux effets des actions considérées ».

Le danger du fluage

L’agence toulousaine du BET Terrell a étudié plusieurs chantiers avec des structures bois, pour lesquels les ingénieurs ont conseillé une approche mixte bois-métal.
Livré en 2011, le centre aquatique d’Agde (34) est en forme de scarabée, complexe, doté de deux grosses tours cylindriques en béton et une charpente cintrée mixte. Sur demande de l’architecte Luc Demolombe, la charpente principale est en lamellé-collé. « La particularité de l’ouvrage réside dans les deux “ ailes mobiles ” , ouvrages de couverture posés sur coussins d’air et constitués de treillis tridimensionnels tubulaires métalliques, explique Guillaume Niel, directeur de Terrell Toulouse. Ces parties s’ouvrent permettant ainsi aux bassins intérieurs de communiquer avec l’extérieur. Leur charpente est en treillis métallique, car les parties mobiles sont soumises à des sollicitations dynamiques répétitives, et nécessitent une grande stabilité géométrique et dimensionnelle dans le temps. » Par ailleurs, l’acier donne des profilés plus fins. Autre chantier, celui-là en cours de construction : la Halle de la ZAC de Montaudran (31), réalisée par l’architecte Patrick Arotcharen. De typologie industrielle, ce bâtiment neuf est à visée culturelle, et présentera au public une ligne d’assemblage de macro-éléments de machines de spectacle. Au total, l’ouvrage va comporter quatre nefs : une ouverte et protégée par un auvent, et trois fermées dotées de portées dépassant 15 mètres. La structure primaire est constituée d’une série de portiques métalliques, soutenant une ossature bois.
« Le bois était une demande de l’architecte. Le chevronnage, lui, est en lamellé-collé, indique Guillaume Niel. En revanche, pour les portiques, le bois était moins pertinent, car les encastrements sont plus difficiles à réaliser, et présentent un encombrement plus important. Avec l’acier, les porteurs sont plus légers. De plus, la présence du pont roulant aurait été incompatible avec l’utilisation du bois utilisé pour les portiques, en raison de son fluage dans le temps, incompatible avec les tolérances de déformations exigeantes de cet équipement. »

N°331

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