Chantiers

Extension en charpente métallique d’une école d’architecture

Mots clés : Acier - Architecte - Architecture - Second oeuvre

Afin d’insérer au mieux le projet sur une parcelle étroite sujette à de multiples contraintes, l’architecte a créé un édifice métallique superposant trois volumes à double hauteur, dont les façades sont enveloppées de verre et de métal.

Implantée non loin de la gare de Strasbourg (67), l’École nationale supérieure d’architecture (Ensas) est en cours de restructuration par l’architecte parisien Marc Mimram, depuis 2010.
Le projet en deux temps comprend une première phase d’extension, avec la construction d’un bâtiment, suivie d’une seconde étape portant sur la réhabilitation de l’édifice existant.

La livraison de l’édifice neuf est prévue pour février 2013 et celle du bâtiment restructuré, début 2014. L’objectif de cette opération étant de doubler la surface de l’établissement en place, en le maintenant en centre-ville.

Le nouvel édifice s’inscrit dans le remplissage total du gabarit urbain, imposé par un alignement en bordure de voies et des hauteurs de 12 m côté rue Moll et de 18 m côté boulevard Wilson. La surface actuelle de 4 360 m2 s’étendra à 8 880 m2 hors œuvre nette à terme, et accueillera 810 étudiants. Le coût d’investissement total étant estimé à 12,7 M€ HT.

Le projet s’articule à partir de trois volumes superposés de deux niveaux chacun, le deuxième ayant subi une rotation et le dernier, un retrait à 45° par rapport au boulevard. « Cette variation géométrique s’exprime par la mise en place de trois boîtes posées les unes sur les autres », commente l’architecte Marc Mimram. Il ajoute qu’il est indispensable de « créer un lien entre pédagogie et urbanité » et « de mettre en relation l’ancien et le nouveau bâtiment ».


Côté programme, le rez-de-chaussée (40 x 25 m) « forme un socle transparent » ouvert sur la ville et assure une liaison entre les deux parties de l’école. Cet « espace public partageable » de 810 m2 comprend, notamment, un hall d’accueil, une cafétéria et une salle d’exposition reliés aux deux amphithéâtres de 120 et 250 places situés en sous-sol. Le hall est agrémenté d’un atrium vertical de 9,60 m de largeur et 15 m de longueur doté d’une quadruple hauteur (15 m) qui symbolise l’épine dorsale du projet et distribue de part et d’autre des salles d’enseignement.

 

Le colombage réinterprété

 

Les premier et deuxième étages logent des salles de cours magistraux et différents espaces partagés, tels que médiathèque, salles d’informatique et de reprographie, espace maquettes, locaux associatifs, etc., ainsi que des blocs sanitaires et des locaux techniques. Les niveaux supérieurs accueillent, côté rue, un pôle d’enseignement du projet (ateliers) et les salles d’arts plastiques. Côté boulevard, se déploient les locaux de l’administration et ceux destinés au corps enseignant, et des espaces dédiés à la recherche. Au premier étage, une passerelle métallique à double hauteur de 9,60 m de long assure une liaison avec les locaux de l’école existante.

La structure métallique de l’extension, s’appuie sur une partie en retour du bâtiment qui a été réalisée en béton armé. L’ossature en acier cernant les trois volumes superposés repose, pour les deux premiers niveaux, sur des poteaux métalliques et des blocs en béton. Cette charpente de 300 t restera apparente, en rappel des structures visibles du xixe siècle. Hybride, elle se compose de poutres de 7 m de hauteur mixant des poutres-treillis de type Warren et des poutres échelles de type Vierendeel qui forment les façades à double hauteur des salles d’enseignement. Si les poutres-treillis comportent des montants de triangulation disposés en V, les poutres échelles, sont munies de montants perpendiculaires aux membrures créant de « grandes fenêtres ouvertes sur la ville ». Chaque diagonale présente des variations dimensionnelles liées aux efforts de la poutre.

Cette structure réinterprète, de manière contemporaine, le système à colombage strasbourgeois traditionnel. Elle comporte quatre boîtes de 7 m de haut, dont deux se trouvent en rez-de-
chaussée et les deux autres aux étages. Les deux boîtes B1 des deux niveaux inférieurs, situées, pour l’une à l’est (14,80 x 13,40 m) et pour l’autre à l’ouest (13,80 x 13,40 m), sont connectées par des passerelles de liaison.

 


Façades double peau verre-métal

 


Elles reposent sur sept poteaux en forme de caissons réalisés en tôle d’épaisseur de 30 et 40 mm fixés sur la dalle du rez-de-chaussée et sous l’ossature principale du volume de l’étage. Au-dessus, la troisième boîte B2 (27,20 x 13,50 m), constituant les deuxième et troisième niveaux, est posée sur la toiture des deux volumes B1. La dernière boîte B3 (10,80 x 11,30 m), en appui sur la boîte B2, constitue les quatrième et cinquième étages du bâtiment. Les composants préfabriqués en acier des façades de ces volumes ont été livrés par tronçons, par camion et aux dimensions des convois exceptionnels (4 m de haut et 10 m de long maximum).

À noter que la stabilité au feu de 1 h de la charpente en métal est assurée par l’application d’une peinture intumescente à finition gris métallisé (DB701). Ces volumes sont équipés de planchers collaborants à poutres alvéolaires en PRS (Profilés reconstitués soudés) goujonnés, recevant des bacs acier et une dalle en béton. Côté façades, elles sont volontairement « transparentes de jour et translucides de nuit, pour garder un rapport fort entre l’intérieur et l’extérieur », précise l’architecte.

Cet ensemble structurel est recouvert d’une façade à double peau alliant verre et métal. Ainsi, le mur-rideau est composé de cadres intégrant du double vitrage habillé d’une seconde peau, vêture en maille d’aluminium (métal déployé) formée d’éléments préfabriqués de 3,50 m de hauteur glissant sur des rails hauts et bas. Ce système de protection solaire mobile est censé « vibrer sous la lumière » et dynamiser les façades. Ces trois volumes munis de vitrages isolants ont fait l’objet d’un bilan thermique global qui prend en compte les deux faces transparentes du bâtiment et les deux autres opaques. Quant à l’édifice en place, réhabilité et transformé en 1987, il retrouvera son aspect originel datant des années 1930, avec notamment, la modénature spécifique des percements initiaux.

 

Focus

Montage progressif de la charpente métallique

Les différentes phases de montage de la charpente en acier de l’extension ont été orchestrées par l’entreprise suisse Zwahlen & Mayr. Le principe de montage a été dicté par plusieurs contraintes liées à l’exiguïté du site impliquant des aires restreintes de stockage, à la préfabrication des pièces livrées in situ, aux dimensions des convois exceptionnels et au respect du souhait de l’architecte de laisser visible un minimum d’assemblages boulonnés.
Les étapes successives de montage et d’assemblage des composants préfabriqués se sont déroulées rationnellement. En premier, sont posés les sept poteaux métalliques à caissons de soutien des premières boîtes des étages. Puis, le volume de chaque galette est monté, en commençant par la mise en place de l’élément de la boîte inférieure B1, comprenant un grand caisson en métal recevant deux hauteurs de poutres-treillis et de poutres échelles formant une façade de l’édifice. Ces poutres étant constituées de diagonales en profils IPE 160, HEA 160 ou encore PRS, suivant les cas.
Ensuite, est mis en œuvre un second élément perpendiculaire au premier pour former un ensemble stable. Puis, un troisième élément est posé avec des solives le maintenant et un quatrième qui, refermant le volume, est équipé du reste du solivage. L’ensemble assemblé est alors réglé et les diverses pièces, soudées. Sur le solivage, est alors mis en place un plancher collaborant (Cofraplus 60) avec ses bacs acier et sa dalle en béton de 130 mm d’épaisseur coulée.
Ces étapes de montage sont réitérées pour chacune des autres boîtes équipant les deux autres doubles niveaux empilés les uns sur les autres. Les volumes sont alors prêts à recevoir les éléments de façade rapportés.

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