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Un ruban de béton autoplaçant haut de 12,87 m

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Un ruban de béton autoplaçant haut de 12,87 m

L’enveloppe de ce bâtiment est constituée d’un ruban de béton blanc long de 150 m et épais de 25 cm. Ce voile original, tout en courbes, a nécessité une attention particulière pour la formulation du béton, comme pour la conception des coffrages et des ferraillages.

Située à proximité de Toulouse, Colomiers est une petite collectivité devenue une ville nouvelle à la suite d’une volonté politique des années 1960. Résultat de cette transformation : le centre-ville, qui accueille mairie, bâtiments administratifs et logements est dominé par le béton, les lignes droites et une géométrie rigoureuse. L’objectif de la municipalité avec le projet de construction d’une médiathèque-centre d’art contemporain était de construire un édifice qui s’harmonise avec la minéralité du centre, tout en rompant avec l’austérité de l’existant.

L’appel d’offres a donc été remporté par l’équipe de Rudy Ricciotti en association avec l’agence toulousaine Ar-Quo. Le projet proposé a plusieurs atouts, et en premier lieu celui d’épouser une parcelle trapézoïdale. Résultat : un édifice tout en courbes, sans aplomb ni ligne droite ou presque, et surtout avec une enveloppe de béton blanc.

Le béton brut de décoffrage devait donc afficher une qualité et une esthétique parfaites. Ce défi technique a mobilisé architectes, bureaux d’études, entreprises de gros œuvre, fabricants de coffrage et de béton, d’avril 2008 à décembre 2009. La réalisation du voile extérieur, un ruban de béton (longueur :150 m – ép. : 25 cm– hauteur : 12,87 m), représentait le principal défi technique du chantier.

8 000 m3 de terres excavés pour réaliser le sous-sol

« Le cahier des charges stipulait que le voile devait être exempt de reprise, ce qui impliquait de gérer de façon précise et fine le bullage et la fissuration», explique Philippe Combrié, directeur de l’agence Cari, entreprise en charge du gros œuvre.

La configuration du site empêchait l’étaiement des voiles par l’intérieur, tandis que l’importance de l’esthétique du parement interdisait un étai extérieur qui aurait endommagé la façade. « Nous avons donc opté pour un voile autostable, ce qui a guidé notre choix pour un ferraillage renforcé », poursuit-il.

Première étape : 8 000 m3 de terre ont été excavés pour réaliser le sous-sol et le socle sur lequel ancrer la façade autostable. Cette première partie du chantier s’est déroulée sur cinq mois jusqu’à janvier 2009. Le travail sur le coffrage avait été imaginé bien plus tôt, dès l’été 2008. Les plans conçus par le bureau d’étude Iosis ont été transmis au fabricant Gradel. « Il s’agissait de simplifier les différents rayons de courbures et les ondulations, pour rationaliser l’ensemble.

Nous avons abouti à une dizaine de formes similaires avec des angles rentrants ou saillants », explique Laurent Chancellé, chef de projet chez Iosis.

Phasage en quatre plots pour le voile

Les coffrages, composés de banches en bois et de caissons (négatifs), ont été réalisés sur mesure. Les banches mesurent 12,94 m de hauteur avec des largeurs variables, entre 1,46 et 2,40 m, afin de correspondre aux zones de réemploi et aux arrêts des joints de dilatation. De largeurs identiques, les caissons mesurent une demi-hauteur, soit 6,47 m.

« Dans l’une des courbures les plus importantes du voile, la distance de coffrage à coffrage atteignait 3 m de largeur, du jamais vu ! », selon Laurent Chancellé. Pour réaliser ce voile très particulier, la façade a été divisée en quatre plots, montés et coulés à tour de rôle.

Pour chaque plot, trois semaines environ étaient nécessaires à la mise en place des coffrages, avec une cadence de pose moyenne de deux banches/jour, soit 4 caissons. Les opérations se sont déroulées suivant les mêmes étapes : montage de l’échafaudage, mise en place des banches et des caissons, traitement des joints horizontaux et verticaux, implantation des réservations pour les châssis fixes, les portes et les accès pompiers, installation du ferraillage réalisé sur place et mise en place des Ankrobox qui servent de puits de bétonnage, puis pose des mannequins pour les réservations. Les caissons et les banches intérieurs étaient ensuite installés au fur et à mesure du démontage de l’échafaudage. L’ensemble a ensuite été scellé et la pression maximum disponible a dicté la position des tiges d’entretoises. Cette dernière ne devait jamais excéder 15 tonnes/m2.

Béton blanc autonettoyant et autoplaçant

Parallèlement à la préparation du coffrage et du ferraillage, un important travail a été ­réalisé sur la formulation du béton. L’objectif était de réaliser avec le même matériau et la même teinte, en l’occurrence du blanc, un parement brut de décoffrage sans reprise. Difficulté supplémentaire : les quatre coulages ont eu lieu à des saisons différentes, du début du printemps avec des températures fraîches, jusqu’en plein été, puisque le dernier coulage s’est déroulé le 23 août.

L’ensemble du voile devait rester uniforme et homogène, sans variation de teintes. Les ingénieurs de Lafarge ont donc travaillé sur le développement d’une formule de ­l’Agilia, un béton autoplaçant, adapté à ces contraintes. Le produit devait également être ­autonettoyant. Le cimentier a mobilisé les compétences de trois ­ingénieurs pendant six mois et le laboratoire d’application de Vitry-sur-Seine pour mettre au point une formule idoine. Du sable et des graviers blancs roulés en provenance de Haute-Garonne ont été choisis : « Des matériaux silico-calcaire », précise Denis Garant, directeur de l’agence Lafarge bétons pour le Sud-Ouest.

L’ensemble a été mélangé à des granulats ­calcaires de Cahors, des produits issus des carrières de la région. Bien entendu, plasticité, rhéologie et temps de coulage étaient strictement surveillés. La rhéologie du béton était mesurée au départ de la centrale et à l’arrivée sur le chantier.

La méthode de coulage a également du être adaptée aux dimensions hors normes des voiles. Afin d’éviter la ségrégation du béton, des tubes Ankrobox ont été positionnés entre les deux nappes de ferraillage attachés sur celles-ci et perdus dans le béton. Ils étaient espacés de 5 m au maximum, parfois moins en fonction des réservations.

« Nous n’avions pas le droit à l’erreur, si le parement n’avait pas été impeccable, la seule possibilité était de le détruire pour en refaire un autre », évoque Denis Garant. La formulation du béton, la structure du voile, le mode de coulage, etc. ont donc été testés sur des échantillons à l’échelle 1.

Les prototypes hauts de 6 m comportaient un ouvrant pompier, une ouverture en forme de calisson et des formes courbes. Les difficultés tenaient aussi bien aux conditions météorologiques, qu’aux adjuvants et aux propriétés multiples du béton. « Notre préoccupation était d’obtenir un matériau suffisamment fluide qui s’étale correctement dans le coffrage », souligne Michel Murat, chef du chantier chez Cari. Cinq essais ont été nécessaires avant de passer à la réalisation du premier élément de la façade.

Le coulage s’est déroulé sur une douzaine d’heures. À chaque fois, entre 120 et 150 m3 de béton étaient coulés suivant le même procédé. Effectué à vitesse lente et constante, l’opération a nécessité deux pompes et deux points de coulage. Un délai d’une semaine était ensuite nécessaire avant le décoffrage. « Et le résultat était meilleur que tout ce que nous avions vu sur les échantillons », se félicite Philippe Combrié. La vitesse de coulage était dictée par la poussée hydrostatique. Un processus relativement lent qui a facilité la remontée des bulles. « Le béton a un aspect dense, un peu réfléchissant et semble raconter des histoires en fonction des moments de la journée », constate Patrice Gagnasso, architecte en charge du chantier pour Ar-Quo.

La même formule de béton a été utilisée pour chaque plot. Au total, 530 m3 de béton ont été utilisés pour réaliser le voile qui forme une sorte de long ruban, perforé d’ouvertures en forme de calissons.

Privilégier la lumière naturelleet l’échange dans les espaces d’expositions

« À l’origine, ces ouvertures ressemblaient à des meurtrières un peu larges, avec des ­châssis rectangulaires. Au fur et à mesure de l’évolution du projet, elles ont pris leur forme actuelle de calissons. Là aussi, nous avons cherche à rationaliser l’ensemble pour obtenir six hauteurs différentes : 1,11 m, 1,78 m, 2,38 m, 3,02 m, 3,65 m et 4,26 m », précise Laurent Chancellé. Sur le chantier, des ­mannequins en polystyrène épais de 26 cm – contre 25 cm d’épaisseur pour le voile – ont été collés en force. Plats, ils pouvaient ainsi prendre la forme des zones courbes où ils se trouvaient. Leur emplacement sur la façade correspond à des activités internes de la médiathèque et du centre d’art contemporain.

Les espaces d’expositions sont ainsi protégés de la lumière, tandis que les bureaux profitent de l’éclairage naturel.

« L’objectif était de privilégier la lumière ­naturelle et l’échange dans les espaces d’expositions et d’accueil », souligne Patrice Gagnasso.

La façade ouest, où se trouve l’entrée, est constituée d’une verrière de 242 m2.

Les vitrages choisis affichent un facteur solaire de 0,22, afin de limiter les apports solaires, tout en conservant le maximum de luminosité. Installé à 1 m de la verrière, un réseau de 6 km de câbles en acier inoxydable servira à la croissance d’une façade végétalisée, qui contribuera à limiter l’apport solaire sur l’édifice. « L’autre surprise qui attend le visiteur est la verrière zénithale, d’une superficie d’environ 200 m2 : elle apporte un éclairage naturel sur les trois hauteurs de l’édifice », indique l’architecte.

Afin d’être le plus ouvert possible, des rochelles seront installées autour de l’atrium. L’ensemble représente une superficie totale de 6 000 m2. La livraison du bâtiment est prévue pour la fin de l’année 2010. Le budget total représente 6 millions euros environ, dont 2 millions pour la réalisation du voile.

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