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Le lycée Marcel Sembat à Rouen

ConstruirAcier a organisé une visite du lycée Marcel-Sembat à Sotteville-lès-Rouen, le 15 octobre 2009. Elément phare du projet de restructuration de ce lycée technique, le bâtiment des ateliers se décline en vagues végétalisées à structure toute en acier.

Vue générale

Structure en acier pour un canevas végétal

Pour répondre à de nouvelles exigences pédagogiques, le lycée technique Marcel Sembat (1 600 élèves) de Sotteville-Lès-Rouen a fait l’objet d’une politique de restructuration et de rénovation entamée dès les années 90 par la Région Haute Normandie. La dernière phase est en cours d’achèvement, qui comprend la construction d’un internat, d’un restaurant scolaire, de 12 logements de fonction, la restructuration / extension des ateliers de carrosserie et la rénovation des bâtiments existants. Elément phare du projet architectural, le nouveau bâtiment des ateliers de carrosserie se compose de « lames » métalliques qui ondulent comme un paysage de collines.

Un parti architectural à la fois urbain et paysager

 

A proximité du parc de la Garenne, d’une médiathèque récemment construite et d’un îlot d’habitations, le lycée Marcel Sembat se répartit de part et d’autre d’une rue. Il se compose de six bâtiments construits à plusieurs époques, le premier datant de 1930. En raison de cette situation urbaine complexe et d’un programme qui ne l’était pas moins, l’équipe de conception, Archi5 (Jacques Sebbag) associé à Borja Huidobro et archi5prod (Anne Pezzoni), a réalisé un projet qui répondait à la fois à des préoccupations structurelles, urbaines et paysagères.

Leur réponse s’attachait en effet à :  
« - retrouver une unité et une identité à l’échelle du site,
- intégrer le lycée au parc et le parc au lycée,
- retrouver un espace public et piétonnier intégrant la rue Léon Salva,
- limiter et contrôler les accès,
- redonner des vues et des perspectives vers les espaces extérieurs ».

Les ateliers de carrosserie : des sheds poétiques

Clé de voûte du projet architectural, le nouveau bâtiment des ateliers de carrosserie assure une habile transition entre le bois de la Garenne et le bâtiment d’enseignement des années 70 contre lequel il vient s’adosser.

 

Axonométrie

Le  nouveau volume construit entièrement en acier est constitué de treize « lames » (10 m de large) qui, à terme, porteront 8 000 m² de toiture végétalisée et formeront un immense canevas végétal.

 

Vue du parc

Ces vagues métalliques viennent d’un côté lécher le parc mitoyen, de l’autre coiffer en superstructure le toit du bâtiment existant (D) de manière à insérer un niveau technique. Ce dispositif permet de préserver le mouvement ondulatoire de la couverture, en évitant l’installation d’appareils en toiture.

 

Coupe transversale

Chaque lame adopte une courbe qui lui est propre, créant des ondulations variables qui dégagent en partie haute des bandes latérales vitrées. Une manière inspirée de concevoir des sheds et d’infuser la lumière naturelle dans les ateliers. Cette géométrie permet en outre d’intercaler entre les ateliers quatre larges patios – 10 m x 8 m - plantés en pleine terre. Patios et façades sont entièrement vitrés (verre + polycarbonate) conférant aux ateliers un bon éclairage naturel et de larges perspectives sur les espaces extérieurs, notamment le parc, au sud-est.

 

 

Perspective depuis le parc

Fabrication de la structure : synergie entre concepteurs et constructeurAccolée au bâtiment existant, l’extension se compose d’une ossature métallique – carrosserie oblige ! - qui intègre tous les éléments de finition de la charpente (chéneaux, costières d’étanchéité, bandeaux de rive…). Visible de toutes parts, cette structure s’affirme comme la pièce maîtresse du projet architectural. C’est pourquoi elle se devait d’être particulièrement mise en valeur. Conformément aux impératifs architecturaux de visibilité et de finesse, le soin apporté aux choix constructifs, à la finesse de la structure, aux détails de fixation (absence de goussets), permet d’imaginer le travail itératif et  la qualité du dialogue entre les concepteurs et l’entreprise de construction métallique Charondière.

 

Charpente en cours de montage

En effet, les gros enjeux lors de la fabrication furent les suivants :

  • transformer une ligne d’épure architecturale en une réalisation intégrant les contraintes mécaniques structurelles
  • veiller à la finesse de la structure et à l’invisibilité des joints depuis le sol
  • fabriquer des poutres treillis type Warren de 50 m cintrées à double courbure inversée
  • anticiper le poids de la toiture végétalisée
  • prendre en compte la contrainte dimensionnelle du bain de galvanisation (maximum 16 m)

Composition de la structure

  • poutres treillis (profilé laminé en H S355), type Warren
  • poteaux tubulaires circulaires à pointes S235pannes (profilés S275 type IPE) de couverture  contreventées par des croix de stabilité (dans le plan de la toiture, cornière S235 ; verticales : tirants Maccaloy)
  • chéneau en S235 et bandeau reconstitué par deux demi UPN S275 et une tôle en S235.
  • poteau de façade en simple et double IPE 240 en S275
Perspective de la charpente métallique

En couverture, chaque lame est constituée de deux poutres treillis cintrées à courbures inversées et de hauteurs variables afin de créer les ondulations.

 

Lames à courbures variables

Le poids de la couverture, avec ses 220 kg/m² de complexe végétalisé, induit une flèche relativement importante de la charpente. Pour compenser ces déformations et assurer ainsi la ligne architecturale,  les poutres treillis sont fabriquées avec une contre-flèche de 12 cm, calculée avec le logiciel ROBOT.

Le choix de la galvanisation, en faveur d’une grande simplicité d’apparence, interdisait l’assemblage sur site par soudage et imposait par ailleurs une longueur maximale (16 m) des éléments de structure à assembler, en raison des dimensions des bains de galvanisation. L’étude sur les assemblages a donc été particulièrement minutieuse pour les rendre quasi invisibles depuis le sol : au final, pas de goussets (plats de jonction entre les diagonales et les membrures des poutres treillis), pas de boulonnage extérieur à la jonction des sections  mais des boulonnages cachés par les ailes des profilés.

 

Assemblages

D’un point de vue strictement structurel, la finesse des profilés constituant les semelles des poutres treillis a posé le problème de leur résistance vis-à-vis des phénomènes de flambement/déversement, et ce d’autant plus que des défauts de rectitude après galvanisation à chaud étaient à redouter au vu de la longueur, de la courbure et l’élancement des pièces. Pour éviter cette difficulté, le choix a été fait de créer une discontinuité dans la poutre, permettant à la semelle inférieure d’être toujours tendue. Plutôt qu’une poutre continue, ce sont donc deux travées articulées sur un poteau central de part et d’autre, des portées de 20 et 30 m. Le fonctionnement isostatique autorise une grande finesse pour ce poteau, offrant ainsi de vastes espaces libres aux ateliers.

 

Appui sur le poteau tubulaire
Structure isostatique créant de vastes espaces libres

Des chéneaux assurent la jonction entre deux lames dont les courbures sont indépendantes les unes des autres.

 

Chéneau

L’acier dans les toitures végétalisées

Furieusement tendance depuis l’avènement des démarches environnementales, les toitures végétalisées contribuent à l’inertie thermique et à l’isolation phonique d’un bâtiment tout en protégeant le revêtement d’étanchéité. Les bacs acier sont particulièrement adaptés pour supporter le complexe végétal (semis, substrat, couche draînante et étanchéité) pouvant atteindre 350 kg / m².

 

Coupe sur la couverture et le chéneau

Les apports de l'acier dans ce projet

L’acier s’est vite révélé le seul matériau à pouvoir assurer l’élancement, la transparence visuelle et l’image recherchés par les architectes. Les poutres treillis de grande portée, au-delà de leur fonction structurelle, soulignent le dessin architectural tout en intégrant les éléments de finition de la couverture, d’autant que la structure reste entièrement apparente. En effet, la réglementation incendie dans les ERP n’impose pas d’exigence de stabilité au feu des structures  dans les bâtiments à simple rez-de-chaussée lorsque la structure est visible du sol, ce qui est l’effet voulu ici.

La structure pèse un peu plus de 1 000 tonnes pour autant d'heures de mise au point ! Pour garantir un montage rapide et éviter des problèmes de tolérance sur la constitution de ces poutres, celles-ci ont été assemblées à blanc en atelier. Les platines d’abouts des différents éléments d’une même poutre treillis sont fixées par boulonnage à l’atelier avant le soudage même sur  la poutre garantissant ainsi le parfait montage de l’ensemble.

 

Fabrication en atelier

Grâce à cette réalisation très rigoureuse en atelier, une lame est montée en une semaine sur site. La rapidité de montage a été particulièrement appréciable compte tenu du fait que le lycée devait continuer à fonctionner durant les travaux.

Au final, l’esthétique de l’ossature, la qualité de son exécution, la recherche de simplicité pour les finitions et les modes d’assemblage, la remarquable concertation tout au long de l’élaboration du projet, ont particulièrement bien répondus à la vocation pédagogique d’un lycée technique et à la fonctionnalité de ses ateliers de carrosserie.

Quelques chiffres

Surfaces :

  • Création: 12 700 m²
  • Restructuration: 15 000 m²


Coût total des travaux : 34 M € HT (ateliers = 21 M€ HT).

Largeur : 83 m
Longueur : 141 m
Poids de la structure métallique : 1 000 t
Mise au point : 1 000 h
Etudes (dessin et calcul) : 5 000 h
Fabrication : 16 000 h
Montage sur site : 5 000 h

Fiche technique

Calendrier de l’opération :

  • concours : oct. 2005
  • livraison : restaurant : janv. 2009
  • internat et vie scolaire : juil. 2009
  • ateliers : déc. 2010
  • totalité : déc. 2011

Maître d’ouvrage : Région Haute Normandie 5 rue Robert Schumann, 76000 Rouen
Maître d’oeuvre : archi5 (Jacques Sebbag) associés à Borja Huidobro ; archi5prod (Anne Pezzoni).  
Bureau d’études TCE : OTH Centre Ouest
Economiste : SPEC
Acousticien : ABC Décibel
Cuisiniste : BBN Conseils
Perspectiviste : Auralab
Constructeur métallique : Constructions métalliques Charondière
Entreprise : Millery-Colas, entreprise générale

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.