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La cité du design de Saint-Etienne

Pour amorcer sa reconversion post-industrielle, Saint-Etienne a engagé la mutation de son tissu productif dans les secteurs de la mécanique de précision, de l’optique, des textiles techniques, ainsi que des aménagements urbains de grande ampleur.

Comme pour la plupart des cités fondées sur le développement métallurgique et les manufactures, s’imposent la reconversion des friches et le renouvellement d’une image en la fondant sur un support identitaire propre à catalyser une nouvelle dynamique. C’est donc tout naturellement que le bassin d’entreprises stéphanois s’est orienté vers le design : le territoire renoue ainsi avec une tradition qui privilégiait l’utile et l’esthétique, l’industrie et les beaux arts.

La Cité du Design de l’agence LIN (Finn Geipel et Giulia Andi) investit le site de l’ancienne Manufacture d’Armes, lieu emblématique dans la ville, dévolu auparavant aux activités de Giat Industrie. Conçue pour être une plate forme de création, de recherche, d’enseignement et de formation par et sur le design, le projet respecte l'histoire du lieu mais n’hésite pas à en bousculer la rigueur. La grille d'entrée est conservée, et restera ouverte en signe d'accueil. Trois bâtiments de la manufacture inscrits au titre des Monuments Historiques sont réhabilités pour recevoir l’administration générale et des résidences d’artistes. Deux nouveaux bâtiments sont créés : la Tour Observatoire et la « Platine ».

La structure métallique de la Platine

Cette platine rectangulaire s’étend devant le bâtiment de l'Horloge. Conçue comme une rue, elle est un enjeu pour l'ensemble des connexions du site et de ses fonctions. Aucun mur ni poteau ne vient troubler l'espace et des cloisons mobiles rendent ce bâtiment entièrement modulable afin d’évoluer au gré des besoins. Au centre, un passage public couvert symbolise l’esprit d’ouverture de la Cité vers les publics extérieurs.

Composée de 5 blocs indépendants séparés par des joints de dilatation, la platine offre un espace libre de tout appui intermédiaire. A la fois toiture et parois, la structure est une résille unitaire formée d’une maille tridimensionnelle constituée de profils métalliques de même diamètre et basée sur une trame de 1,75 m.

  • Ossature principale 

Sur une trame de 2.1 m, des portiques sont articulés en pied au niveau de la dalle béton. Ils sont constitués de poteaux et de traverses en treillis. Les poteaux ont une hauteur variable, ce qui permet d’obtenir la pente « longitudinale ». Au niveau des doubles portes, le portique prend appui sur le linteau de la porte et sa charge est ramenée sur les deux portiques contigus. Les traverses sont cintrées (avec un rayon de cintrage différent) ce qui permet d’obtenir la pente transversale. La distance entre les membrures est constante (750 mm hors tout)
Les profilés utilisés sont des tubes rectangulaires de section variable. L’ensemble est soudé.

  • Ossature secondaire extérieure 

Pannes et lisses sont constituées de tubes rectangulaires attachés au niveau des membrures supérieures par l’intermédiaire de plat oxycoupé en forme d’étoile et des vis à tête fraisée. Elles sont disposées de manière à former un triangle équilatéral (1,2 m de côté), support des panneaux de toiture ou des façades en verre.

  • Ossature secondaire intérieure

Constituée de tubes rectangulaires formant des triangles de même dimension (2,4 m), elle permet la fixation des surcharges éventuelles (soit 300 kg tous les nœuds, soit 1500 kg sur un nœud et rien sur les 6 nœuds avoisinants). Elle sert également d’antiflambement pour les membrures des treillis.

Chaque bloc est autostable. La stabilité transversale est assurée par l’encastrement entre le poteau et la traverse des portiques. La stabilité longitudinale est assurée par les deux nappes en toiture et façade qui ont un rôle de poutre au vent et de palées de stabilités. Le maillage de la nappe supérieure est deux fois plus important que celui de la nappe inférieure.

Une géométrie complexe

Pour éviter l’illusion d’optique qui ferait penser que la façade s’affaisse en son milieu, la géométrie de la toiture prend la forme d’un coussin : la toiture du bâtiment est bombée dans les deux directions (transversale et longitudinale) avec les quatre angles à la même altimétrie. L'homogénéité et la distribution des efforts dans toutes les directions génèrent une structure non hiérarchisée.
La flèche sur les pignons est de 60 mm sur 30 m de portée. La flèche sur les longs pans est de 375 mm sur 200 m de portée. Par ailleurs, les portiques sont cintrés et leur flèche n’est pas constante : sur les portiques des pignons, elle est de 60 mm sur 30 m de portée et de 600 m sur 30 m de portée pour le portique central au milieu du bâtiment.
Pour les raisons d’illusions d’optique, les triangles des façades des longs pans ne sont pas rigoureusement équilatéraux : leur hauteur augmente lorsque l’on s’approche du milieu de la façade.
Enfin, la répartition des joints de dilatation et des portes n’est pas symétrique sur le bâtiment. Il n’existe donc aucune symétrie ou translation pour la réalisation des portiques.

Un gigantesque Meccano

Avant de débuter l’assemblage, la phase de préparation a nécessité :

  • L’oxycoupage des goussets à souder
  • Le débit et tri des profilés
  • Le raboutage des tubes de différentes sections puis pose des goussets pour réalisation de la membrure avant assemblage de la poutre.
  • La livraison des poteaux et des traverses a été effectuée par convoi exceptionnel.
  • Les tubes de liaison entre portiques (17 500 pièces dont 3 000 unitaires), ainsi que les goussets d’assemblage (5 000 pièces dont 800 unitaires) ont été fabriqués et livrés en vrac sur le chantier.

Les variantes proposées

Le groupement d’entreprises a proposé plusieurs alternatives qui ont permis d’optimiser les délais et les coûts. Ainsi, des profilés tubulaires soudé ont remplacé des plats oxycoupés ; Toutes les barres de jonction entre les portiques ont été boulonnées plutôt que soudées ; les portiques doublés au droit des joints de dilatation ont été supprimés et remplacés par un système d’appuis glissants ; enfin, 3 des 7 joints de dilatation ont été supprimés, en ne conservant que les joints situés sur ceux des ouvrages béton.

Compte tenu des délais de mise au point, les travaux de charpente et de vêture ont commencé après la livraison de la dalle rectangulaire. Il est à noter que cette dernière suit la topologie du terrain, c'est-à-dire qu’elle possède une pente bi-directionnelle : 1.50 m dans le sens longitudinal (Nord/Sud), 0.40 m dans le sens transversal (Est/Ouest). Les seules interfaces entre le gros œuvre et la charpente sont les 204 pré-scellements qui permettent de fixer les 91 portiques et les 22 poteaux sur pignon.

Cinématique de construction de la structure

  • pose des poteaux
  • soudage en position des traverses
  • pose de quelques tubes de liaison pour stabiliser les traverses
  • remplissage des trames entre portique
  • Remplissage, réglage et serrage des 80 000 boulons

La vêture

La Platine est une « rue » protégée par une peau graduée et réactive qui reflète et accompagne les activités de la Cité du Design. Cette vêture alterne cinq types de panneaux triangulaires dont les qualités déterminent les ambiances de la rue : panneaux de photosynthèse, panneaux translucides à maillage en métal jaune, translucides avec brise-soleil intégré, photovoltaïques, opaque isolant.
La vêture est mise en place après la pose des joints. Les panneaux sont fixés directement sur les tubes de la charpente via un joint de drainage qui intègre inserts métalliques, tiges inox, plaquettes et écrous. Ce mode de fixation a nécessité la pose de 80 000 inserts… et autant de bouchons pour protéger les filetages (du sablage et de la peinture).
Ce principe de fixation par inserts a été reconduit pour toutes les autres pièces :
Fixation de la main courante sur la périphérie du bâtiment (500 inserts)
Fixation des charges d’exploitation sous les portiques (1 000 inserts)
Fixation des goussets de reprise du treillis de la nappe intérieure (3 000 inserts)

Fiche technique

Programme : salles de conférence, un auditorium, une bibliothèque, une « matériauthèque », des zones d’expositions et des show-rooms, une serre et un restaurant.
Maître d’ouvrage : Saint-Etienne Métropole
Maître d’œuvre : agence LIN (Finn Geipel – Giulia Andi), OPC : Cabinet Berger
BET : Betom – AEN
Bureau de contrôle : APAVE
Entreprises 
Lot Gros œuvre : Lamy
Lot Charpente métallique et vêture : Renaudat Centre Constructions (mandataire)
Roschmann – Hefi Fischer (cotraitant)

Dimensions
SHON : 7 000 m²
Largeur : 30 m
Longueur : 200 m
Hauteur : entre 5 et 6,20 m (le centre est plus haut que les côtés)
Poids total de la charpente mise en place : 500 t
Surface vêture : 11 000 m²

Calendrier du bâtiment Platine
De juillet 2004 à Juin 2005 : études de maîtrise d'œuvre
Septembre 2005 : lancement des appels d'offres
Juin 2007 : démarrage du terrassement et du gros œuvre
Eté 2007 : début des travaux de la Platine
Décembre 2008 / janvier 2009 : livraison de la Platine
Printemps 2009 : ouverture de la cité du Design

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.