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SURVITRAGE Géométrie et conception atypiques pour double peau en VEC

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SURVITRAGE Géométrie et conception atypiques pour double peau en VEC

Seule l’ossature de la spirale a été acheminée entière, depuis l’Allemagne.

© (Doc. Hugh Dutton Associés.)

Des façades rapportées devant un mur-rideau des années 70, des verres en surplomb sur une résille métallique, un système de fixation des vitrages soumis à Atex caractérisent cette réalisation exceptionnelle qui se joue des règles d’urbanisme.

La création d’une surfaçade en métal et verre constitue le point d’orgue de la rénovation du drugstore Publicis, célèbre édifice construit en 1975 en haut des Champs-Elysées, selon le projet de l’architecte Pierre Dufau. D’une géométrie résolument dynamique et fluide, le nouvel ouvrage prend le contre-pied du mur-rideau existant, dont les modules se répètent avec une grande régularité, environ tous les 10 m. Sa conception audacieuse se joue de contraintes multiples parmi lesquelles les ­règles d’urbanisme, limitant à 1 m le débordement de l’ouvrage sur les Champs-Elysées et à 0,60 m sur les rues Vernet et Presbourg, ou encore les conditions de maintenance et de nettoyage, imposant un passage minimum de 60 cm entre les façades rapportées et le mur-­rideau d’origine. Ce passage sera réduit à 30 cm au sommet de l’ouvrage, une nacelle pouvant y intervenir avec un bras télescopique. À cela s’ajoutent une forte exposition au vent, des essais en soufflerie conduisant au dimensionnement de l’ouvrage sous un vent soufflant à 250 km/h, et enfin les difficultés de l’ancrage sur une structure existante de type poteau-poutre en béton armé. Concernant ce dernier point, il ressort que les points d’appui doivent être réalisés au niveau de la toiture-terrasse et des poteaux existants, au plus près des nez de dalles, afin de ne pas induire de moments supplémentaires dans la structure.

Des profilés extrudés en acier duplex

La concrétisation du projet imaginé par l’architecte américain Michele Saee, et élaboré en 3D sous le logiciel de dessin FormZ, repose sur l’étude de faisabilité menée par le bureau d’études Hugh Dutton associés. Elle consiste en un travail de ­réinterprétation de chaque partie d’ouvrage sous forme filaire, à l’aide d’Autocad.

Ossatures métalliques et ­volumes de verre sont découpés en autant d’éléments géométriquement simples et aisément réalisables en usine. Les profilés métalliques sont ainsi définis au moyen d’arcs de cercle de rayons variables, et les vitrages approchés par des portions de cône, de cylindre ou de plan. D’où le paradoxe de l’ouvrage, dont la géométrie d’apparence libre et dénuée de contraintes masque rigueur et simplicité spatiale.

Entièrement métallique, le squelette de l’ouvrage est conçu comme un tout, assurant la continuité de ses éléments de structure au bénéfice d’une grande raideur et de flèches réduites. Il se compose de profilés cintrés, répartis suivant un enchevêtrement complexe d’éléments « horizontaux » et « verticaux ». Les profilés « horizontaux », qui forment l’ossature primaire de l’ouvrage, sont constitués de tubes en acier, de ϕ courant 168 mm, et d’épaisseur 20 à 30 mm, les éléments les plus sollicités pouvant être pleins. Le choix des tubes s’explique notamment par leur efficacité en torsion, leur inertie égale dans toutes les directions et leur facilité de cintrage. Les profilés sont maintenus par des bracons, ancrés dans les poteaux en béton des façades existantes par chevillage chimique. Les éléments « verticaux », qui réalisent l’ossature secondaire de l’ouvrage, sont des profilés en acier inoxydable extrudé, fabriqués sur mesure. Compte tenu de leur fort élancement, il s’agit d’une qualité d’acier inoxydable à hautes performances, en l’occurrence l’acier duplex qui présente une résistance mécanique de l’ordre de 450 MPa. Moyennant des porte-à-faux de 2 à 3 m et des portées maximales de 5 à 6 m, les sabres – ainsi dénommés – ont une section triangulaire constante. Les éléments les plus sollicités sont toutefois renforcés par des plats en inox, d’épaisseur variable. Les sabres sont fixés sur l’ossature primaire par des bielles en V, doublées afin de réduire les portées. Selon leur longueur, ils comptent 1 à 3 appuis.

Vitrages en surplomb collés sur deux bords opposés

À l’intersection de l’avenue des Champs-Elysées et de la rue de Presbourg, la structure métallique s’enroule sur elle-même pour décrire une spirale de 3 m de diamètre et de 17 m de hauteur, matérialisant ainsi l’entrée principale du drugstore. L’absence de point d’appui vertical au niveau de l’angle ajoute à la complexité de cette partie de l’ouvrage. Elle doit sa rigidité à un jeu de triangulation et à l’introduction de tirants.

L’imposant squelette de métal est revêtu de 26 éléments de verre feuilleté et cintré, composés de deux glaces extra-claires (8-8), de type Diamant de chez Saint-Gobain. Le traitement thermique de tels volumes ­risquant de générer des défauts de planéité, les verres ont été recuits. Leur système de fixation, qui a fait l’objet d’une procédure d’Atex (1), est une variante de la technique du verre extérieur collé (VEC). Chaque volume de verre est libre sur ses deux bords « horizontaux » et collé sur ses deux côtés « verticaux », sur des profilés en aluminium vissés par deux sur les sabres. Des fixations ponctuelles, aisément démontables, autorisent le remplacement des verres. Le joint de collage en silicone est complété par des pattes de sécurité qui maintiennent le verre en cas de rupture. Si chaque vitrage est unique, la majorité présente une simple courbure, à l’exception des volumes d’angle qui en possèdent une double. Par souci d’économie, leur fabrication comporte un nombre limité de moules (six) grâce à des permutations sur le plan de coupe et à une optimisation des découpes.

Une préfabrication en usine

Les éléments verriers ont été préfabriqués en Espagne et toute la partie métallique en Allemagne. Les volumes de verre ont été ­cintrés à chaud sur des formes en acier, les deux verres de chaque vitrage étant superposés pour l’opération avec interposition de cales. Quant aux éléments de la structure primaire, ils ont été élaborés à partir de gabarits en acier constitués d’une forêt de potelets métalliques, réglables dans les 3 dimensions.

La spirale d’angle a été réalisée autour d’un gigantesque « arbre » métallique, doté d’un tronc conique et de branches. L’impossibilité de réaliser des soudures sur chantier a conduit à tronçonner la structure. Avec des longueurs de 2 à 3 m, les plus petits éléments se situent au niveau de la spirale où les rayons de courbure sont les plus faibles. Le liaisonnement des profilés équivaut à un encastrement.

Pour les façades, il est réalisé sur chantier par manchonnage et fixation mécanique, excepté pour la spirale (en usine, par soudure). Compte tenu de leurs importants rayons de courbure, la majorité des profilés est cintrée à froid, voire cintrée et vrillée pour les sabres de la spirale. Seuls ses tubes sont cintrés à chaud. Bien que la direction de Publicis taise le coût de cette réalisation prestigieuse (plus de trois ans, des premières esquisses à la réception), l’architecte Hugh Dutton précise que le coût des surfaçades est inférieur à celui du remplacement de 5 à 6 000 m2 de façades, sans compter le coût d’une délocalisation temporaire des employés qui été évitée.

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