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Techniques innovantes en réfection de monastère

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Techniques innovantes en réfection de monastère

1. Plus de 110 000 tuiles plates(légèrement bombées), en 5 nuances (hors cuisson !) et 2 modules, le tout à répartir de façon aléatoire ! Raffinement supplémentaire : les joues des lucarnes sont couvertes par des tuiles en châtaignier.

Reprise en sous-sol par plus de 300 micropieux, réalisation d’une charpente métallique assurant couvert et suspension d’un plancher d’étage, création d’une grille de stabilisation des piliers des voûtes ont permis à ce haut lieu monastique de retrouver son éclat d’antan.

Le 17 novembre 2000, la commission supérieure des Monuments historiques donnait son accord au projet de restauration préparé par Hervé Baptiste, architecte en chef des Monuments historiques du ve arrondissement de Paris. Un projet ambitieux qui vise à redonner aux derniers vestiges de ce prestigieux collège du xiiie siècle, leur pureté et leur force architecturale d’origine. Principalement dans le bâtiment dit « des moines », un corps de logis au toit pentu qui servait de dortoir et de réfectoire, et à sa sacristie remaniée au xviiie siècle.

Le cœur du projet de restauration adopté et dont l’agence Hervé Baptiste assure aujourd’hui la maitrise d’œuvre, est un grand corps de logis d’environ 75 m de longueur par 15 m de largeur, solidement assis sur un cellier voûtée composé de 3 vaisseaux et de 17 travées et qui comporte un rez-de-chaussée (voûté comme le cellier sur sa totalité) mais moins massivement. Rythmé à l’extérieur par des contreforts, il est percé en rez-de-chaussée par des fenêtres en ogives.

Deux dispositions essentielles concernent le grand comble médiéval à 2 pentes avec un petit clocheton au centre qui sera restitué. Pour utiliser le 2e étage, seront recréées des lucarnes en toiture telles qu’elles devaient exister en 1806 quand l’architecte Molinos (1743-1831) a relevé l’édifice en coupe. À raison d’une par travée, elles seront au nombre de 17 par versant. Le projet validé stipulait également de dégager les bases des façades sud et est pour restituer le sol à son niveau initial, soit environ 3 m plus bas et permettre aux soupiraux du cellier de revoir le jour. Une troisième mesure, découlant des deux premières, indique par ailleurs que le pignon sud qui sera très visible après dégagement des abords, retrouvera sa proportion d’origine. La rosace du xiiie siècle sera enfin restaurée selon le modèle de la rose nord avec pose d’un vitrail et création d’un quadrilobe manquant en partie basse.

Une nécessaire reprise en sous-œuvre

Le projet d’aménagement du bâtiment restauré établi par Jean-Michel Wilmotte, à la demande du nouveau propriétaire (1), respecte à la fois les exigences des Monuments historiques et les projets d’usage du bâtiment définis par le maître d’ouvrage. Pour ce dernier, il s’agissait de redonner à ce lieu une vocation proche de celle qu’il avait à l’origine en le transformant en centre culturel et spirituel diocésain et en École cathédrale, institution à vocation universitaire ouverte aux religieux comme aux laïcs. Il est également prévu que plusieurs associations travaillant pour le diocèse puissent y établir leurs bureaux. Un « nouvel emploi » propre à satisfaire les fondateurs du collège, les abbés de Clairvaux.

Associé très tôt par Hervé Baptiste à l’établissement du diagnostic sur l’état des structures et des assises du bâtiment des moines, Henri de Lépinay (dirigeant du bureau Michel Bancon) se souvient d’un premier constat plutôt alarmant : « D’importants tassements différentiels s’étaient produit, touchant diversement le bâtiment. Peu importants au sud, ils l’étaient davantage sur les murs latéraux. Non seulement un écart de plus de 50 cm était visible dès la première travée, mais les piliers centraux du cellier s’étaient aussi fortement enfoncés. »

Au vu des déformations moins importantes constatées au rez-de-chaussée (clés de voûte légèrement désaxées, arcs déformés, etc.), les tassements en sous-sol auraient eu lieu dès l’origine de la construction. D’ailleurs, la mise en place de bracons encastrés dans les piliers du cellier, visibles après son dégagement, indique que les bâtisseurs de l’époque s’en sont aperçu très tôt et ont cherché par ce biais à augmenter les assises des piliers ». Ce premier diagnostic et les résultats de plusieurs études géotechniques complémentaires connus, le constat final était le suivant : « Les sols d’assise sont trop fortement sollicités : 240 t/ m de façade est, 340 t/ m de façade ouest. »

322 micropieux à 15 m de profondeur

Les travaux de reprise en sous-sol ont été réalisés dès 2004 par Solétanche Bachy. Soit 322 micropieux à 15 m de profondeur qui ont été mis en place : 64 pour les colonnes centrales du cellier, 35 pour l’escalier ouest, 64 pour la façade est, 20 pour le pignon nord, 96 pour la façade ouest, 23 en pignon sud, 20 pour le soutènement nord-est.

« L’une des particularités dans l’utilisation de micropieux sur ce chantier a été de faire jouer à certains d’entre eux, non pas une fonction de reprise totale de charges mais de reprise partielle. Une utilisation assez peu courante pour cette technique. C’est ce principe qui a été utilisé pour les micropieux placés au pied des murs périmétriques, devant les contreforts et à l’intérieur des murs. Nous estimions en effet que les fondations de ces murs dans leur état existant continuaient à jouer leur rôle. En revanche, la reprise de charges des colonnes centrales du cellier est assurée à 100 % par les micropieux », ajoute Henri de Lépinay.

Allègement maximal des charges

La mise en place de longrines de transfert sous les piliers du cellier a également fait l’objet d’un mode opératoire original. Conçu par Pradeau & Morin (qui l’a préféré à la solution classique de cintrage des voûtes préconisée par le Bureau Michel Bancon), il a consisté à mettre en place autour des piliers des carcans métalliques prenant appui sur les têtes des nouveaux micropieux, à soutenir par vérins, à déposer les pierres de fondation puis à couler sous les piliers maintenus une barrette de transfert. Pour des raisons de sécurité (des craintes ayant été formulées quant à la capacité des micropieux à supporter les charges ainsi libérées), il a également été décidé d’anticiper sur l’allègement prévu des charges du rez-de-chaussée. Notamment par l’enlèvement des dallages en pierre et l’écrêtement des cloisons existantes entre les piliers.

La seconde partie du constat fait à l’époque par l’expert en structures était tout aussi alarmante : « Les colonnes du rez-de-chaussée sont déjà trop fortement sollicitées pour pouvoir supporter les charges actuelles et à plus forte raison les futures. C’est pour cette raison que le BE a d’emblée préconisé l’allègement maximal desdites charges. D’où l’idée de recourir à une structure de charpente métallique capable de restituer la volumétrie du grand comble initial et de maintenir en suspension le plancher du premier étage. Ainsi, les colonnes du rez-de-chaussée n’auraient plus à porter ni le poids du premier étage ni celui du deuxième puisque lesdites charges se trouveraient reportées sur les murs périphériques. De plus, en faisant le choix de poutres métalliques alvéolaires, on créait un plenum résolvant le délicat problème du passage des fluides ».

Restituant le volume du grand comble d’origine, la charpente métallique alvéolaire retenue permet aussi de tenir sous elle, via des suspentes, le plancher en poutres métalliques moisées du premier étage. L’implantation de ces suspentes sur les entraits a été déterminée en tenant compte des plans de l’aménageur et selon 3 modules, en fonction de la disposition prévue des bureaux à cet étage et pour pouvoir être dissimulées dans leurs cloisons séparatives.

Une charpente métallique structurante et multifonction

« Les entraits de la charpente, hauts de 1 m et alvéolés pour le passage des fluides, sont réalisés en acier laminé et galvanisé. Ils ont une portée de 15 m. Suivant l’emplacement où ils sont posés dans les sommiers prévus pour les recevoir en corniche, leur longueur varie pour tenir compte de la forme en « diabolo » prise par les murs de façade avec le temps. Leur dépose après levage s’effectue selon l’axe virtuel formé par les deux pignons du bâtiment », indique Philippe Mallet, de la société Acma, fabricant et poseur de la charpente. Cette entreprise a également mis au point un mode de livraison des poutres procurant un gain de temps sur chantier : « Trois poutres sont livrées en une fois. Sous les gros entraits, sont provisoirement fixées, de haut en bas, les poutres du plancher du R 1 et, juste en dessous, celles de la grille de renforcement des piliers de voûtes.

Une fois l’entrait déposé dans les réserves en corniche, ces poutres peuvent être descendues dans leur ordre de pose, en les laissant glisser verticalement entre les murs jusqu’au ­niveau des réservations ».En terme de sécurité au feu, les fermes de la charpente ont été floquées.

En revanche, il a été admis que la voûte en pierre du RDC de 15 cm d’épaisseur serait suffisante pour assurer une stabilité au feu de 1 h, cela sans nécessité de recourir au flocage ni de la grille de maintien des piliers, ni de la structure métallique support du bac du R 1, ni de la sous-face de ce bac. La dalle béton n’ayant pas à jouer un rôle de coupe-feu, son épaisseur a pu être limitée à 8 cm. Cela a permis d’apporter une réponse technique au ministère de la Culture : rendre éventuellement possible le remplacement du revêtement en sol mince prévu par l’aménageur par un revêtement plus épais, en tomettes par exemple. Le plancher du R 2 se compose d’une dalle béton de 9 cm l’épaisseur afin de jouer le rôle de coupe-feu 1 h.

Une circulation des fluides compliquée

Il n’est pas simple de faire circuler les fluides dans un bâtiment où le moindre percement des voûtes est strictement prohibé. Fort heureusement, un large escalier reliant le RDC aux 2 étages supérieurs avait été construit. Dans le projet d’aménagement, cet escalier a été non seulement conservé mais aussi prolongé plus bas pour desservir le cellier. Cet appendice – qui contiendra les deux ascenseurs – sera le seul lien continu entre tous les niveaux du bâtiment. Il constitue aussi une artère vitale pour le passage des fluides jusqu’à chaque niveau desservi.

Les locaux techniques, abritant les installations électriques et les machineries les plus vulnérables, ont été creusés en périphérie du bâtiment et ont fait l’objet de dispositions constructives d’étanchéité qui garantissent leur maintien en fonctionnement. Même s’il est admis qu’en cas de cru centenaire de la Seine (comme le bâtiment en a déjà connu en 1709 et avant), le cellier puisse être inondé. L’exploitation du reste du bâtiment devrait même pouvoir se poursuivre dans des conditions acceptables dans tous les autres locaux. Dans le cellier, des ­caniveaux de sol assurent la ventilation. Placés dans le sol de la travée de circulation (les 2 autres travées étant occupées par des salles de cours), ce caniveau, dans son usage ventilation, intègre une gaine desservant des remontées verticales intégrées et dissimulées dans une double-cloison séparative entre la circulation et les salles de cours. Chacune de ces remontées verticales débouche sur un diffuseur mural insufflant l’air neuf.

Pour la reprise de l’air vicié, il avait d’abord été prévu qu’elle se fasse via les flancs de bois ajourés de la cloison. En pratique, ce sont des grilles de désenfumage implantées en partie basse qui assurent aussi cette fonction. C’est aussi Alto ingénierie qui est à l’origine du choix d’une solution par pompe à chaleur sur boucle d’eau, des forages tests ayant prouvé la disponibilité dans la nappe de l’Yprésien des 60 m3/h requis pour l’installation. Situées dans un local technique creusé à l’arrière du bâtiment, les Pac s’avèrent économiquement compétitives en coût global par rapport à l’autre solution étudiée, soit une chaufferie gaz-groupe froid à condensation par air.

Les forages, l’un pour le puisage, l’autre pour le rejet, consistent en deux tubes d’un diamètre de 80 cm, étanches en partie supérieure et crépinés en partie inférieure qui descendent à une trentaine de mètres de profondeur moyenne dans le calcaire du Lutécien. « Pour éviter tout risque de contamination, l’eau de la nappe dans laquelle la Pac puise sa ressource thermique, passe par un échangeur à plaques interposé entre eux. Il y donc totale indépendance des circuits et l’eau de la nappe, hors la variation de sa température, ne court de ce fait aucun risque de contamination », précise Daniel Gourmez de Alto ingénierie.

Autre particularité de cette installation décrite par Daniel Gourmez : « Contrairement au fonctionnement habituel d’une Pac en mode tout froid ou tout chaud, le câblage hydraulique de l’installation est tel qu’elle délivre en permanence et simultanément du froid et du chaud. Ce fonctionnement en thermo-frigo pompe s’avère particulièrement intéressant pour un bâtiment qui nécessite simultanément du froid dans certains locaux et du chaud dans d’autres ».

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