En direct

Optimiser le confort des tribunes

PIERRE DELOHEN |  le 21/11/1997  |  ArchitectureBétonAcierSportGros œuvre

Ma newsletter personnalisée

Ajouter ce(s) thème(s) à ma newsletter personnalisée

Architecture
Béton
Acier
Sport
Gros œuvre
Travail
Rhône
Paris
Produits et matériels
Professionnels
Valider

LE CHANTIER Restructuration du stade Gerland à Lyon. LE PROGRAMME Construire deux tribunes de 12 500 places et respecter l'architecture de Tony Garnier. LES SOLUTIONS Associer le béton armé, façon ouvrage d'art, à l'acier, puis couvrir avec une structure métallotextile.

Respecter le parti architectural initial de Tony Garnier, garantir une jauge de 12 500 spectateurs par tribune, assurer à ces derniers un meilleur confort visuel, offrir des places assises et couvertes. Tel est l'enjeu proposé à l'équipe en charge de la restructuration du stade lyonnais de Gerland - construit en 1920 et inscrit à l'Inventaire des monuments historiques - dans l'optique de l'accueil de matchs de la Coupe du monde de football en 1998. La simplicité de la conception architecturale des tribunes installées dans les virages nord et sud n'a d'égale que la complexité des études techniques nécessaires non seulement pour assurer l'élémentaire sécurité, mais également pour répondre aux critères de confort à apporter aux supporters au niveau des gradins supérieurs, notamment.

De bas en haut ou du plus lourd au plus léger, la conception de chaque tribune passe par des gradins inférieurs (8 000 places) constitués d'éléments préfabriqués en béton, posés sur un réseau de longrines et de pieux, et par la réalisation de six pilastres en béton armé de 13,50 m de hauteur maximale qui soutiennent les superstructures : des gradins supérieurs en béton armé avec charpente métallique (4 500 places). Le tout abrité sous une toiture métallotextile, composée d'une toile en polyester tendue sur des arcs portés par des fléaux en caissons mécanosoudés.

« Nous avons modélisé l'ensemble des structures des virages en trois dimensions de façon à intégrer la globalité du problème posé. Par la courbure en plan de l'ouvrage en particulier », explique François Marre, P-DG d'Agibat MTI, ingénieur structure et mandataire commun. La méthode retenue aux éléments finis (logiciel Systus de Framatome) permet d'analyser tout aussi bien la globalité de la question posée que chaque élément constitutif. Les résultats d'essais en soufflerie sur la maquette du stade, réalisés au CSTB de Nantes, s'intègrent au calcul afin d'optimiser les efforts dus au vent.

« Pour les structures du virage, nous poussons l'analyse jusqu'aux paramètres de confort pour les usagers, complète François Marre. Ils se traduisent en fréquence de vibration, amplitude, vitesse et accélération. » La valeur d'accélération est limitée à 0,01 g. Faute de normes officielles en ce domaine, référence est faite à des expériences récentes, tel le stade Charléty à Paris. Cette phase de calculs vibratoires permet d'optimiser les structures en élévation : piles en béton armé, ossature métallique et gradins.

Les six piles en béton armé espacées de 21 m sont ainsi fortement encastrées dans des massifs en béton armé (le poids du massif sous les pilastres centraux est d'environ 300 t), fondés sur des pieux de 1,20 m de diamètre, ancrés au gravier. Les gradins supérieurs, en béton armé également, sont solidaires de crémaillères rayonnantes en charpente métallique, au nombre de quatre par travée : ces crémaillères s'accrochent simplement à une poutre caisson en arrière, et s'appuient sur des butons doubles en avant. Ces gradins, dont le porte-à-faux est de 10 m, participent à la raideur transversale de la structure via des goujons connecteurs. La dilatation latérale des cinq travées ainsi solidarisées par la poutre arrière est absorbée progressivement, de part et d'autre du point de symétrie central, par l'élasticité des pilastres.

Prévues à l'origine en poutre caisson acier, les crémaillères ont évolué vers leur forme actuelle en I ou double T pour répondre à l'optimisation des paramètres de confort : « Cette recherche pousse à raidir les consoles par augmentation de leur hauteur, et donc à offrir une inertie plus forte, sans pour autant les alourdir », dissèque François Marre. En fait, les contraintes diminueraient plutôt : acier et béton ne nécessitent plus, ainsi, de qualités exceptionnelles.

La tribune s'abrite sous une structure métallotextile composée d'une toile en polyester enduit de PVC (2 kg/m2, tissu Ferrari, classement au feu M2), tendue sur des arcs métalliques bitubes, portés par six fléaux de 44 m de long en caissons mécanosoudés. « Ces fléaux sont articulés en tête de pile et stabilisés par un jeu de tirants antagonistes prétendus qui rappelle la traditionnelle grue de », détaille Marc Favaro, architecte et chef de projet. « Grâce à la prétension, différente à chaque fléau, tous les haubans restent toujours tendus quel que soit le régime de vent, ou en présence de neige », explique François Marre.

On rappellera que la toile pèse 65 kg/m2 avec sa structure associée, à comparer à un soulèvement de l'ordre de 135 kg/m2 en cas de vent extrême. Soit un total de 536 t !

« La grosse difficulté d'exécution du projet réside dans la précision demandée aux deux entreprises principales », témoignent François Marre et Marc Favaro. La difficulté technique et les délais justifient le choix du groupement solidaire de Maïa-Sonnier et Baudin Châteauneuf. Pendant la durée de leur exécution, les pilastres subissent nombre de contrôles dimensionnels au laser pour s'assurer de leur distance relative (une vingtaine de mètres environ, avec une tolérance de ± 5 mm) et du bon positionnement dans l'espace des inserts métalliques (pièces mécanosoudées de 2,2 t environ chaque) qui accueillent une poutre métallique de quelque 30 t (section de 160 cm par 140 cm, tôles de 2 cm à 9 cm d'épaisseur).

Cette mégapoutre doit être orientée à 0,3° près, afin d'assurer la pente voulue à chaque travée de gradins supérieurs. « Le delta en nez de tribune est de 40 mm au maximum », explique Marc Favaro. « Des tiges métalliques rigides, qui matérialisent les futures crémaillères dans l'espace, sont fixées sur la poutre posée sur ses appuis, précise François Marre. A leurs extrémités sont suspendus des décamètres dont la lecture directe par rapport aux gradins bas donne le calage angulaire de la poutre. » Reste ensuite à assurer le blocage. Les crémaillères sont boulonnées de part et d'autre de la mégapoutre de façon à reprendre les efforts d'encastrement.

Quant à la mise en oeuvre, elle nécessite trois types de grues : une grue à tour de 50 m de flèche, une énorme grue sur chenilles de 280 t de capacité maximale pour le montage de la charpente principale et une grue sur pneus pour la pose des derniers gradins.

FICHE TECHNIQUE

Maître d'ouvrage : ville de Lyon.

Maîtres d'oeuvre : Agibat MTI (ingénieur structure, mandataire commun) ; Albert Constantin - Atelier de la Rize (architecte), Marc Favaro (chef de projet), René Provost (architecte consultant) ; BET Nicolas et BET HGM (fluides) ; BET Peutz (acoustique) ; Algoe Management (gestion de projet) : Veritas (bureau de contrôle).

Entreprises : Maïa-Sonnier (gros oeuvre, maçonnerie) et Baudin Châteauneuf (charpente métallique) en groupement solidaire ; Techniques Michel Brochier (couverture textile).

Coût (restructuration globale du stade) : 214 MF TTC.

En chiffres

Porte-à-faux des gradins supérieurs : 10 m.

Porte-à-faux des fléaux : 34 m.

Poids de la toile : 9 t, accastillage compris.

Prétension de la toile : 400 daN par mètre linéaire dans les deux sens.

Efforts maximaux dans les tirants des fléaux : 430 000 daN.

Prétension dans les ancrages des tirants des fléaux : 440 000 daN.

Poids total de la charpente métallique : 1 200 t.

Poids du plus grand fléau : 45 t.

Poids du massif sous pilastre en béton armé : 300 t environ.

Fléaux multifonctions

Les six fléaux (44 m de long au maximum pour un poids de 45 t d'acier S 355 JO et S 235 JR) portent les arcs bitubes métalliques (en diamètres 273 par 10 pour les arcs inférieurs et 139,7 par 6,3 pour les arcs supérieurs) qui assurent, tous les 3,50 m, la mise en tension de la couverture. Outre l'ancrage de la toile, ces fléaux en U intègrent, de façon invisible, la sonorisation en sous-face et le réseau d'eaux pluviales de type Geberit, qui transitent ensuite par les pilastres.

Architecture textile

Pour couvrir la tribune du virage sud, Techniques Michel Brochier (TMB) met en oeuvre, après une étude de Daniel Quost, responsable « toile » d'Agibat MTI, une surface de quelque 4 500 m2 de tissu polyester à double enduction brevetée PVC et polymère fluoré : le Précontraint 1502 Fluotop T de chez Ferrari. Après la mise en tension de chaque nappe composée de trente-cinq lés environ, la découpe en courbes gauche génère une structure à double courbure. « Selon un paraboloïde hyperbolique ou HP », se délecte Michel Brochier. Facilitée par la précontrainte initiale du tissu qui permet l'application directe de la tension, avec un allongement minimal, cette forme géométrique complexe assure à la nappe les caractéristiques techniques d'une tôle véritable par une mise en tension conjointe, chaîne et trame. « Cette rigidité évite tout battement de la toile et donc son usure. » Chaque nappe, d'un poids unitaire de 1 t, sera hissée à près de 30 m de hauteur avant la mise en tension sur la structure métallique avec reprise en lisière via une chape en Inox. La latitude de réglage est de 3 cm à chaque fléau pour des panneaux d'environ 20 m par 40 m.

PHOTOS :

Six pilastres en béton armé de 13,50 m maximum soutiennent la superstructure : les gradins supérieurs en béton armé (4 500 places) et la structure métallique.

1. Les 6 piles en béton sont espacées de 21 m et encastrées dans des massifs de 300 t. 2. La prise en compte du confort des usagers intègre la fréquence de vibration, l'amplitude, etc. 3. Les crémaillères ont une forme en I ou en T pour optimiser les paramètres de confort.

Éditions du Moniteur Le Moniteur boutique

Construire en pisé

Construire en pisé

Date de parution : 10/2020

Voir

Droit et Gestion des Collectivités Territoriales - 2020

Droit et Gestion des Collectivités Territoriales - 2020

Date de parution : 10/2020

Voir

Code commenté de la commande publique

Code commenté de la commande publique

Date de parution : 10/2020

Voir

Accéder à la Boutique

Les bonnes raisons de s’abonnerAu Moniteur

  • La veille 24h/24 sur les marchés publics et privés
  • L’actualité nationale et régionale du secteur du BTP
  • La boite à outils réglementaire : marchés, urbanismes, environnement
  • Les services indices-index
Je m’abonne
Supports Moniteur