La charpente de l?auditorium est une signature de l?architecte Shigeru Ban. Mais sa mise au point et sa mise en ?uvre doivent beaucoup à la fine crème de la construction bois européenne.
Encore les Allemands ! Qu’en 2010, l’entreprise Amann de la Forêt Noire se charge de la charpente du Centre Pompidou de Metz, passe encore. Mais cinq ans plus tard, c’est à nouveau une entreprise allemande qui intervient et fait même coup double : car après les vergues de la Fondation Vuitton, Hess Timber s’est chargé de la réalisation de la charpente ovoïde de l’auditorium.
Il faut dire qu’initialement, Shigeru Ban et Jean de Gastines se sont tournés naturellement vers l’entreprise Amann qui leur avait rendu de bons et loyaux services. Mais ça s’est mal passé avec le contractant général, Bouygues Ile-de-France.
Réaliser des pièces en bois lamellé-collé cintrées sur deux axes, c’est certes possible aussi en France. Simonin ne vient-il pas de signer le pavillon France de l’Expo de Milan ?
En fait, il ne s’agit pas que de cintrage, loin de là, mais plutôt de toute une chaîne de connaissances qui est pour le coup ancrée dans la zone germanophone, et plus précisément dans la Suisse alémanique, en commençant par l’illustre ingénieur Hermann Blumer.
Vue spectaculaire de la charpente au-dessus de la rampe d’accès. Tous les assemblages sont masqués. ©CD92-Jean-Luc Dolmaire
L’Expo 2000 comme point de départ
En construction bois, on ne plaisante pas avec la descente de charges, et le contreventement. Comme les outils de préfabrication sont le plus souvent conçus pour des éléments en deux dimensions, l’architecture bois est très orthogonale.
L’immense toit en parasols réalisé pour l’Expo 2000 de Hanovre sous l’égide de l’ingénieur bavarois Julius Natterer constituait à la fois un énorme défi, une exception et une incitation. Mais il faudra attendre une dizaine d’années pour que l’approche technique et esthétique qui s’y fait jour atteigne la construction proprement dite.
Pourtant, à l’époque, l’architecte japonais Shigeru Ban vole déjà presque la vedette aux parasols allemands. Son pavillon japonais de l’Expo témoigne déjà de son intérêt pour les grandes structures réticulaires.
En fait, il aborde le bois à partir du bambou, voire du rouleau de carton. Il va trouver en Hermann Blumer le bon génie qu’il lui faut. Il se trouve que l’ingénieur a mis au point, il y a vingt ans, un système de connexion structurelle et invisible d’éléments en bois via des micro-broches, baptisé BSB. Sa validité est attestée par le fait qu’en 2013, soit 15 ans plus tard, le lamelliste Poitevin CILC achète la licence exclusive pour le marché français.
Le principe d’assemblage des croix de St André, de la haute couture sans équivalent en France. ©Design to Production
Trio d’enfer
Le Centre Pompidou de Metz doit évoquer le tressage d’un chapeau ? L’ingénieur suisse va trouver la solution avec des fagots de poutres lamellé-collées qui s’imbriquent les unes dans les autres. C’est compliqué, car l’architecte affectionne le dispositif en étoile et les formes libres.
Mais les outils informatiques, les machines de taille à commande numérique évoluent vite. Ainsi, dès le projet de Metz, comme son nom l’indique, l’entreprise zurichoise Design-to-Production fait la jonction digitale entre le projet en phase d’ingénierie et la fabrication des pièces en atelier.
Ce trio va parvenir dès le début de notre décennie à réaliser, pour un club de golf en Corée du Sud, ce tressage caractéristique en étoile de David, mais sans vides et sur un même plan. Pour le bâtiment Tamedia de Zurich, dont la structure sera assemblée sans vis, clous ou autres assemblages métalliques, le trio a l’idée d’incorporer un bois plus résistant aux endroits particulièrement sollicités sur le plan mécanique.
On va retrouver cette approche de structure à assemblage invisible et incorporant différents types de bois pour le projet de Boulogne, où Hermann Blumer interviendra au sein du bureau d’études suisse SJB.Kempter.Fitze.
Les éléments de cintrage horizontal s’emboîtent mécaniquement par l’intermédiaire des crans en LVL de hêtre insérés par collage dans la pièce en épicéa. © RenstephThompson
900 m3 de lamellé-collé en épicéa
La coquille tressée a consommé quelque 900 m3 de lamellé-collé en épicéa. Les poutres cintrées selon deux axes, d’une section d’environ 40x40 cm, sont constituées de lamelles de 32 x 40 mm.
Ces lamelles sont très minces de sorte que les fibres restent autant que possible parallèles à la courbure. Sans quoi, à un moment ou à un autre, la découpe de la pièce mettrait à jour les joints entre les strates de lamelles, ce qui est considéré comme disgracieux.
La charpente est formée par 99 « lignes » parallèles de même intervalle disposées selon un angle de 60°. Les lignes diagonales et horizontales sont disposées de telle sorte que les croisements sont toujours simples, et selon un angle de 60°. On obtient ainsi une trame régulière d’hexagones et de triangles équilatéraux.
Toutefois, cette belle régularité est trompeuse. D’une part, le volume n’est pas sphérique mais légèrement allongé et aplati au sommet. D’autre part, les forces statiques qui agissent ne sont pas les mêmes au sommet et à la base, par exemple.
Une belle régularité trompeuse
Les « lignes » horizontales, qui ceinturent la charpente, doivent résister à des forces de traction colossales, tandis que les lignes diagonales transmettent un effort de compression dans le sens des fibres.
Pour un rendu uniforme et sans aucune fixation apparente, il faut garantir la parfaite tenue mécanique en tout point de la coquille, y compris pour l’ossature secondaire en bois qui sera fixée sur la charpente pour maintenir les baies, en tenant compte de la pression du vent. Aucun des 2800 croisements n’est identique !
Trois différentes techniques de collage sont employées selon les cas de figure, Design-to-Production se chargeant tout au long de l’année 2015 de modéliser chaque pièce en tenant compte du processus d’assemblage. Les croisements de pièces diagonales sont composés de trois pièces, une pièce centrale pourvue d’encoches pour une diagonale donnée, et un duo de pièces qui viennent la prendre « en sandwich » pour l’autre diagonale.
Des croix de Saint-André pré-assemblées
Aux jonctions, les surfaces sont renforcées par des fiches invisibles en contreplaqué de hêtre de l’entreprise suisse Hess&Co, déjà fournisseur pour le bâtiment zurichois Tamedia. Ces croix de Saint André sont pré-assemblées chez Hess Timber et mises en œuvre sur site rangée par rangée.
A chaque rangée, les croix viennent s’emboîter sur une ceinture horizontale qui sera constituée d’éléments cintrés pouvant atteindre jusqu’à 24 mètres. Afin d’améliorer le comportement des extrémités en traction, ces dernières sont renforcées par des pièces crantées en LVL ou contreplaqué de hêtre (Hess&Co).
Lors de la pose, chaque rangée de croix est donc doublement ceinturée avant la pose de la rangée supérieure de croix. Les besoins d’appuis provisoires complémentaires sont réduits.
Même le mouvement de pose de ces longues pièces horizontales est pris en compte pour minimiser au possible les joints ! ©Design to Production
Prouesse technique
Bien sûr, une telle prouesse technique coûte cher, à la fois en temps de conception et en réalisation. Il faut bien voir que ce qui se présente sous une forme finale limpide est le fruit des plus grands artistes vivants de l’architecture bois, qui ne se variantent pas.
Difficile de reprocher à Shigeru Ban cette débauche de moyens, lui qui intervient comme nul autre architecte pour soulager les populations sinistrées, mettant en pratique notamment ses solutions d’architecture en carton qui lui tiennent tant à cœur.
Aujourd’hui, la construction bois ne fait pas face uniquement au challenge de la hauteur, mais précisément aussi à celui des membranes réticulées, dont Shigeru Ban et ses acolytes vont livrer bientôt une nouvelle illustration dans le cadre du projet top secret de Swatch à Vienne.
Et pour ce qui concerne la grande hauteur, d’ailleurs, l’architecte japonais n’est pas de reste. Précisément à Vancouver, où l’immeuble Brock Commons très largement en bois culmine à 53 m pour 18 étages, l’agence japonaise vient de révéler les détails de « The Terrasse House », un immeuble hybride (bois, acier, béton) qui devrait culminer à 71 m.
Source : batirama.com / Jonas Tophoven / Photo d'ouverture : La bulle de l’auditorium vue du jardin. La charpente en bois qui soutient la façade vitrée est essentiellement visible de l’intérieur. ©JT