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Une lame de patin à glace, en guise de toiture

Ce Palais de la glace et de la glisse, aux dimensions hors normes assujetties à de grandes portées, est doté d’une superstructure complexe tout en acier.

Au sud-est de Marseille (Bouches-du-Rhône), s’ancre le Palais de la glace et de la glisse, premier maillon du futur pôle de loisirs du quartier de la Capelette (10ème arrondissement). Le bâtiment a été réalisé par le cabinet d’architecture Chabanne & partenaires, son inauguration étant prévue pour la mi-décembre 2009. L’édifice d’envergure, destiné à la fois au grand public et aux sportifs, mesure 175 m de longueur par 65 m de largeur, sa hauteur oscillant entre 10 m à l’est et 27 m à l’ouest. 

Perspective générale
Le profil tout en longueur de l’équipement

Des fonctions imbriquées

Le programme dense de cet équipement public comprend deux grandes entités complémentaires, dédiées à la glace et à la glisse. La partie glace occupe un premier niveau semi-enterré de 2 m (R – 1). Elle se compose d’un hall d’accueil et de deux patinoires pouvant se connecter l’une à l’autre, soient une patinoire olympique rectangulaire de 1 800 m2 (60 x 30 m) et une autre ludique de forme circulaire de 1 250 m2 (Ø 40 m). La capacité maximale de la patinoire sportive s’élève à 5 600 places, avec 1 500 sièges rétractables, en partie basse. La fréquentation de cette zone glace est estimée à 1 600 patineurs, dont 800 pour la piste principale et autant pour la piste ludique. Ces espaces sont complétés par un restaurant, des gradins, des vestiaires publics et sportifs ainsi que divers locaux annexes (techniques, rangement de matériel etc.). Plusieurs espaces communs (sanitaires, etc.) sont interposés entre les deux patinoires, au centre de l’édifice. Sur ce niveau bas, se développe le rez-de-chaussée qui loge le hall d’accueil donnant accès aux zones glace (nord) et glisse (sud), et aux gradins de la patinoire sportive. Le dernier étage (R + 1), contenant la partie glisse, accueille des espaces VIP, un local de location de patins, des vestaires ainsi qu’un skate-park voué à la pratique conjointe du roller, du skate-board et du BMX (bicyle motocross) : un lieu unique en France qui s’adresse à 300 pratiquants. Ce plateau de 3 500 m2 se décompose selon quatre zones d’évolution : un espace « modules acrobatiques » (rampes),  une zone de « bacs à mousse » (entrainement), une aire « street » (rue simulée) et une zone polyvalente d’activités à plat (initiation). Les tribunes de cette zone glisse comptent 750 places pouvant s’étendre à 1 500.

Le vaste volume de la patinoire sportive
L’aire de glisse du skate-park se déploie au dernier étage

Une architecture marquante, à caractère bioclimatique

« Afin d’identifier le bâtiment comme un équipement majeur de la région, nous avons opté pour un toit en forme de lame effilée de patin à glace, suggérant aussi une calotte glaciaire», explique l’architecte Stéphane Fabre du cabinet Chabanne. Le parti architectural lisible souligne un traitement spécifique pour chacun des deux principaux plateaux ayant trait aux zones de glace (R – 1) et de glisse (R + 1). Si la patinoire sportive située en contrebas n’est pas éclairée naturellement, le skate-park est au contraire traité comme une vitrine ouverte sur la ville, avec sa façade principale largement vitrée.
Par ailleurs, le bâtiment compact a fait l’objet d’une démarche bioclimatique. Le fait que l’ouvrage soit semi-enterré lui confère une grande capacité d’absorption thermique. L’isolation renforcée de l’ensemble de l’enveloppe lui assure une bonne acoustique, notamment face à l’environnement extérieur. Pour la ventilation, les centrales de traitement d’air, qui modulent les débits et limitent l’apport d’air neuf, grâce à des échangeurs, doivent générer des économies d’énergie. La récupération de la chaleur produite lors de la production de glace et de froid permettra de chauffer l’eau chaude sanitaire et l’eau de surfaçage, et également de préchauffer l’air de la ventilation et actionner les fosses à neige. En terme d’éclairage, six niveaux d’éclairement possibles sont prescrits pour pouvoir s’adapter au plus près des stricts besoins. Et une surface de 110 m2 de panneaux photovoltaïques, posés en façade sud, produira de l’électricité solaire. Tous ces dispositifs techniques doivent garantir de réelles économies énergétiques estimées à 1 520 MWh pour l’électricité, 7 219 MWh pour le thermique et de 9 016 MWh pour le gaz.

La façade sud très vitrée est dotée de panneaux photovoltaïques
Le volume de la patinoire sportive bien isolé loge jusqu’à 5 600 spectateurs

Une gigantesque charpente en acier ondulante

L’ossature en acier est mise en œuvre sur deux grandes parties distinctes : le plancher du skate-park et la superstructure du bâtiment. Celle-ci comprend plusieurs planchers (skate-park, planchers techniques et publics (déambulatoires) et gradins) et une charpente qui couvre l’ensemble de l’équipement, d’un seul tenant. Au regard de la complexité structurelle globale, il a fallu réaliser de nombreuses modélisations en 3D.

La superstructure et la charpente

La structure mixte de l’ouvrage se compose d’un niveau inférieur à infrastructure en béton et d’une superstructure en acier, équipant les niveaux hauts. Le support de l’enveloppe est constitué d’une série de poteaux en PRS, sur lesquels prennent appui des fermes treillis cintrées de 57 m de portée et de 3,20 m de hauteur maximale, espacées de 5,40 m. A noter que ces poutres ont été rivées à chaud. Cette technique d’assemblage, couramment utilisée au XIXème siècle, est aujourd’hui rarement employée, bien que requérant certains avantages : pérennité, mise en œuvre facilitée, protection et résistance accrues, déformations restreintes et entretien réduit. Ces divers composants ont alors été préfabriquées en atelier, puis posés. Les 34 fermes treillis formant la charpente de la patinoire sportive sont réparties, en fonction de l’implantation des réseaux glissés dans le plénum, et de l’insertion de deux passerelles techniques. La surcharge admissible de la charpente est de 100 kg/m2 pour les réseaux, et de 70 kg/m2 pour l’accroche du matériel scénique. La stabilité de l’ensemble est assurée par une poutre au vent longtitudinale (tubes carrés). Quant au choix de la galvanisation à chaud des fermes, elle a conditionné la méthodologie de montage, liée à la capacité limitée des galvanisateurs, en terme de hauteur et de longueur des bains (16 m de long maxi avec une hauteur associée de 2 m, et de 8,50 m de long pour 3,20 m de haut). Les pièces sont ensuite livrées in situ, par convoi exceptionnel, leur mise en œuvre se déroulant progressivement. Découpées en cinq parties, les poutres cintrées sont pré-assemblées, une à une, au sol par boulonnage, en deux tronçons qui sont alors levés, assemblés et positionnées par des grues. Ce pré-assemblage d’un maximum de pièces a été effectué au sol, selon deux zones, par mesure sécuritaire, pour limiter les manipulations en hauteur périlleuses. Le levage des poteaux et des fermes a été assuré par deux grues automotrices: une grue de 220 tonnes (flèche de 54 m) située à l’extérieur du bâtiment et une autre de 50 tonnes (flèche de 30 m) placée à l’intérieur : le levage de chaque poutre ayant réclamé une journée de travail. 

Modélisation en 3D de la charpente
La charpente se compose de 34 fermes treillis fines et galbées
Sous le mur de séparation des patinoires, des Croix-de-Saint-André en tubes de 273 mm assurent la stabilité au feu
Les doubles tronçons des poutres treillis levés, assemblés et positionnés par des grues

Le plancher intermédiaire

La seconde partie réalisée en ossature acier est l’épais plancher intermédiaire du niveau de skate-park surmontant l’anneau ludique. Le réseau de poutres de ce plancher, d’une portée libre de 30 m, a été spécialement conçu pour couvrir la zone de 960 m2, sans aucun poteau intermédiaire, et en limitant le nombre de poteaux périphériques. Sachant que les poutres ajourées (Ø 0,80 m) permettent l’intégration des diverses gaines techniques, au sein d’une hauteur de plénum réduite (2 m maxi). Le plancher est supporté par quatre gros poteaux ronds (Ø 1 m) remplis de béton, pour garantir la stabilité au feu. Ils soutiennent deux poutres maîtresses en PRS (profilés reconstitués soudés) de 32 m de long et de 2 m de haut, qui, pesant chacune 36,2 tonnes, reprennent l’ensemble du solivage du réseau secondaire formé de poutres en PRS de 1,80 m de haut. Cette poutraison est protégée au feu par un flocage ou bien un coffrement en plâtre. Ce plancher collaborant a été calculé pour supporter une surcharge de 600 kg/m2. Tel un ouvrage d’art, ces poutres ont été levées à l’intérieur du bâtiment, à l’aide d’une grue de 100 tonnes, la difficulté majeure étant la maîtrise de la prise au vent.

L’un des quatre gros poteaux et ses poutres (H : 1,80 et 2 m) soutenant le plancher du skate-park
Chacune des deux poutres principales en PRS de 32 m de long et 2 m de haut est levée à la grue

La contribution de l’acier

L’organisation spatiale du projet a conduit naturellement au choix d’une superstructure en acier. En effet, les espaces des patinoires et du skate-park, se déployant sur deux niveaux, nécessitaient un traitement structurel performant, libérant les volumes de points porteurs. L’ample portée de 57 m de l’aire de glace (patinoire sportive) a pu être aisément franchie par une charpente affinée, constituée de fermes galbées qui assemblent chacune cinq portions de treillis ajustées entre elles. Seul l’acier permet un tel degré de précision et de souplesse d’exécution. La rapidité de la mise en œuvre est issue de la préfabrication des divers composants métalliques, acheminés, puis posés sur place, par des assemblages boulonnés. Cette pose rationnalisée, s’appuyant sur une trame de 5,40 m, est une garantie d’économie. Le montage des 1 750 tonnes d’acier de la charpente, réalisé suivant la technique d’assemblage de rivetage à chaud, représente un gage de durabilité. Au final, ce sont quelques 49 600 pièces qui ont été mises en place, avec 45 600 boulons.

Vue aérienne de la charpente en cours de montage

Fiche technique

  • Maître d’ouvrage : Ville de Marseille
  • Mandataire du maître d’ouvrage : Marseille Aménagement
  • Maître d’œuvre : Cabinet d’architecture Chabanne & partenaires, associé à Abdelouahab Khelif, architecte d’opération
  • Bureaux d’études et intervenants : structure, Cogeci - fluides, Katène - économiste de la construction, Procobat - Acousticien, Echologos - Etude et synthèse technique, BEST - Pilotage et coordination, BTP Consult - Assistant maître d’ouvrage exploitation, Aemco et Isc. -  Assistant maître d’ouvrage en glisses urbaines, Récréation Urbaine Conseil.
  • Entreprises principales : terrassements et fondations, Valerian et Spie Fondations - gros œuvre, Chagnaud Construction - structure, charpente, couverture, façades et métallerie, Gagne - Génie climatique et production de glace, Viriot Hautbout - électricité, Ineo.
  • Surface hors œuvres : 20 700 m2
  • Coût des travaux : 26 M € HT

 

 

Article rédigé par Carol Maillard

ConstruirAcier est une association loi 1901 dont l'objectif est de promouvoir l'architecture et la construction métallique. Représentant l'ensemble de la filière acier, elle a vocation à faire connaître les atouts de l'utilisation des aciers auprès des architectes, bureaux d'études, ingénieurs, enseignants, étudiants et dans les ouvrages de construction de bâtiments et de travaux publics.