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Une mégapoutre réorganise l’extension du stade rennais

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Une mégapoutre réorganise l’extension du stade rennais

© (Doc. GTB.)

La rénovation du stade rennais lui permet maintenant d’accueillir 30 000 spectateurs. La dernière partie des travaux – sur cinq ans – reste la plus technique, avec la mise en œuvre d’une poutre de 470 tonnes en acier spécial qui limite la couverture à deux porteurs.

Cent quatre vingt seize mètres de long, 470 tonnes, 10 m de haut pour seulement deux appuis, telles sont certaines des caractéristiques hors normes de cette « mégapoutre » réalisée, pour l’extension du stade de Rennes, par l’architecte Bruno Gaudin (75). Cette structure représente l’élément central du projet d’agrandissement des tribunes. L’ouvrage comprend une structure béton complexe formant gradinage, la poutre métallique réalisée en trois tronçons, et enfin l’auvent assurant aux spectateurs une protection aux intempéries. L’ensemble du projet aura nécessité six mois d’étude, pour calculer la meilleure répartition des efforts (vent et neige) sur les différents éléments. GTB, entreprise générale de l’opération, a réalisé pour cette opération une étude en soufflerie sur une maquette numérique. « Pour ce type d’ouvrage, on sort des échelles de calcul connues et l’on entre dans des domaines dans lesquels des hypothèses équivalentes peuvent amener à des résultats différents », précise Yannick Hervé directeur du chantier. « Les premières simulations avec des vents très puissants par exemple, amenaient à des déplacements potentiels de 1,20 m de l’extrémité de l’auvent. Ces amplitudes inconnues qui ne permettaient pas de garantir la pérennité de l’ouvrage, en particulier vis-à-vis du revêtement d’étanchéité, ont pu être ramenées par la suite à 0,60 m. »

Des choix techniques dus aux contraintes de site

Mais pourquoi se lancer dans un ouvrage aussi démesuré ? Réponses pêle-mêle : une emprise au sol réduite, un axe routier important qui longe le chantier, des habitations denses, et la volonté du maître d’ouvrage d’aboutir à une visibilité maximale pour les spectateurs expliquent les choix techniques contraignants, dont la mégapoutre représente l’élément de plus spectaculaire. L’ensemble de ces contraintes a articulé le projet autour des principes suivants :

- opter pour un minimum de descentes verticales, sachant que tout élément porteur « consomme » des places et limite la visibilité des spectateurs ;

- se limiter de ce fait à deux piles en béton, qui devront, par leur dimensionnement, reprendre une partie des efforts statiques et dynamiques de l’ensemble de la structure métallique, y compris celles de la couverture ;

- accrocher cette dernière via des arbalétriers sur une poutre métallique unique prenant appui sur les deux piles.

Le principe retenu, pour cette structure qui travaille d’abord en tension, consiste à apporter une visibilité totale vers la pelouse, tout en s’adaptant à une emprise au sol réduite. En effet, l’architecte devait pouvoir rajouter des surfaces importantes de tribunes et de locaux, dans le cadre d’une emprise limitée à une dizaine de mètres. Cette contrainte a imposé la superposition des différents éléments, dont les structures béton conçues pour reprendre des efforts très importants, en tension comme en compression. Dans ce contexte difficile, les travaux s’articulent autour de trois pôles principaux : la mise en œuvre de la structure béton qui intègre des locaux techniques, les gradins et toute la structure des piles, l’ensemble reprenant la totalité des reprises de charges et d’efforts de la charpente métallique.

Du fait des efforts, des aciers haute résistance

Puis, la construction et la mise en place des 3 poutres métalliques représentant un poids total de 470 t. En premier lieu, le bureau d’études avait imaginé de réaliser la poutre en un seul élément, puis de la mettre en place en une seule phase. Cette idée fut rapidement abandonnée, car le poids de l’ensemble aurait nécessité des engins de levage de dimensions incompatibles avec les possibilités du site.

Enfin, la construction et la mise en œuvre d’un auvent de 7 000 m2, recouvert d’un isolant et d’une membrane PVC, destiné à protéger les spectateurs des intempéries. La poutre métallique, les arbalétriers, l’auvent et les différents accessoires métalliques dépassent les 1 000 t.

Du fait des sections utilisées et des efforts à reprendre, ce sont des aciers haute résistance (Histar 355 TZ) qui ont été utilisés par l’entreprise Gagne, sous- traitante de GTB chargée de la réalisation et de la pose de cette structure. La poutre varie dans ses sections selon les contraintes. Elle est constituée de profilés HD qui vont du 360 (162 kg au ml) au 400 (744 kg au ml), des profilés qui présentent notamment l’avantage de permettre des plans de soudage constants à partir de profils différents.

Malgré l’épaisseur de ces sections, la poutre paraît très fine rapportée à l’échelle des tribunes. Pourtant, les surcharges de neige, qui représentent la sollicitation maximale que serait amené à supporter l’ouvrage, pourraient rajouter jusqu’à 1 300 t de charge sur chaque poteau, mais sans que la flèche de la poutre n’excède 30 cm.

La mégapoutre a été montée en trois parties, en commençant par les tronçons d’extrémités. Scellés dans les piles, chacun d’eux a toutefois dû être contreventé par des palées provisoires en attendant le positionnement de l’élément central. Un montage délicat réalisé aux limites de capacités de la grue de 1 000 t.

Une fois la poutre centrale mise en position, les liaisons avec les deux éléments d’extrémité déjà en place nécessiteront l’usage de 694 boulons, mais également d’éclisses pesant chacune 125 kg, des contraintes appelant des moyens adaptés, qu’il s’agisse de la qualité de l’assemblage ou encore des critères de sécurité. Quatre nacelles s’élevant à 40 m auront permis à 10 compagnons d’assurer l’assemblage en toute sécurité, pendant que deux grues mobiles de 80 t achemineront les éléments de sécurité provisoires, ainsi que les différents outils nécessaires à l’opération.

Des gradins à rayon variable

Les boulons utilisés pour l’éclissage entre les trois parties de la poutre sont du type TCB. Par rapport à un boulon précontraint classique, il se distingue par un embout de serrage de forme cylindrique, à l’extrémité de la vis. Il est doté de plusieurs cannelures longitudinales permettant son emboîtement dans la douille de serrage d’un outil spécifique. Lorsque le couple de serrage est atteint, cet embout casse à l’intérieur de l’outil. Ainsi, la vérification par le bureau de contrôle se fait immédiatement.

Les gradins ont été préfabriqués sur le site. L’architecte ne souhaitant pas de gradins à facettes dans les virages, les gradins courbes, dont la longueur varie de 6 à 12 m, possèdent des rayons qui s’agrandissent proportionnellement en montant. L’entreprise a utilisé des moules dont la partie avant est identique, mais dont les fonds sont interchangeables afin de s’adapter aux rayons variables. D’une portée de 12,20 m et d’un poids unitaire de 600 kg, les gradins sont réalisés en béton B25 ; tous les portiques sont coulés en B40 dosé à 350 kg de CPA, ce qui nécessite une organisation précise, du fait d’une prise très rapide. Au total, il aura fallu 4 500 m3 de béton pour la réalisation de la structure, des gradins et des deux piles.

Débuté en janvier 2003, 15 mois de travaux auront été nécessaires. Le stade, totalement rénové après 3 campagnes successives et cinq ans de travaux sans fermeture au public, est à nouveau opérationnel en totalité depuis avril 2004.

vous lisez un article des Cahiers Techniques du Bâtiment N°243

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