La Canopée des Halles, Paris

Le projet de rénovation du Forum des Halles à Paris, conçu par les Architectes Patrick Berger et Jacques Anziutti est magnifié par la réalisation d’un immense auvent aux formes courbes d’inspiration végétale : la Canopée.

Telle une immense feuille translucide ondoyant à la hauteur de la cime des arbres du jardin, la Canopée abrite deux bâtiments d’équipements publics et de commerces, disposés autour d’un patio, le nouveau coeur des Halles. Le projet consiste principalement à reconstruire l’ensemble des structures situées au-dessus et autour du patio du forum des Halles, le tout au-dessus de la station de métro de Châtelet-les-Halles située quatre niveaux plus bas.
L’ensemble de l’ossature métallique du projet se décompose en 3 familles de structures : les
passerelles et les bâtiments, délimitant le patio côtés Nord et Sud et l’ouvrage de franchissement
venant lui apporter une couverture.

Les passerelles

Les deux passerelles piétonnes en arcs inversés courbes dans le plan, représentent environ 800 tonnes, chacune faisant environ 56 m de long sur une largeur variable de 5 à 13 m, entièrement stables au feu.
Leurs poutres principales sont composées de membrures et montants réalisées en PRS en
I d’encombrement 600mm x 600mm dont l’épaisseur de semelle est comprise entre 15 et 80mm.
Les extensions de plancher représentent environ 400 tonnes et sont vouées à prolonger les surfaces
du centre commercial existant dans les niveaux inférieurs.
Les passerelles et bâtiment ont été réalisés à partir d’acier de nuance S355.

Les bâtiments

Les bâtiments, disposés selon une légère courbure, s’étendent sur 125m pour une hauteur de 15m
(R+2). Conçus sur la trame de l’ancien forum qui impose la position des appuis et les charges en pieds
de poteaux, leur structure est faite de portiques, orientés Nord/Sud.
Les bâtiments représentent environ 3600 tonnes de charpente. Ils sont constitués de portiques sur une trame générale d’environ 11 m x 16 reprenant la trame de l’ancien forum composés de poteaux en V de forme caisson rectangulaire ou carré, voire en tubes ronds suivants les localisations. Les portiques sont reliés entre eux notamment en bordure côté patio par une poutre Vierendeel de portée de 28m et présentant côté rue, une traverse de toiture courbe finissant en tête du poteau du niveau R1.

Dimensions et caractéristiques :
· 2200 tonnes d’acier de nuance S460
· 180 tonnes d’aluminium pour la verrière
· 520 tonnes de verre feuilleté, pour 13 000 m².
· Diamètre des tubes de 508 mm à 1070 mm pour des épaisseurs de 14 à 70 mm.
· Caisson périphérique : 3.3 m x 1.5 m (caisson courbe « Lescot « : 4.2 m)
· Longueur et plus grande largeur de l’ouvrage : environ 102 m.
· Hauteur depuis le sol : environ 15 m
· 5 500 heures d’atelier
La structure porteuse en acier à haute limite élastique S 460 est constituée de 15 ventelles d’une
portée de 63 m pour les plus grandes.
Le projet est complexifié par sa situation en plein coeur de Paris, en site occupé, avec le passage de
700 000 personnes par jour.Aussi, pour faire face aux contraintes du site avec notamment une limitation des possibilités de levage, un découpage de l’ouvrage en multiples éléments de taille réduite par rapport à l’ouvrage fini (caisson) a été nécessaire.
De même, les poutres (ventelles) ont été livrées en constituants élémentaires et non pas
préassemblées : le montage comprend une part de fabrication sur site, sans la facilité des outils d’un
atelier.
Le caisson périphérique a été fabriqué en 52 tronçons de 2.6 m à 7 m de long.
Les ventelles sont comme des poutres-échelles à membrures courbes (nervures) à inclinaison
variable.
L’enveloppe en double courbure repose sur la charpente de 15 ventelles, dont la longueur
varie de 25m à 96m pour aller s’accrocher sur chacune des branches d’un caisson en forme
de U, de 1,5m de haut par 3,3m de large, reposant lui-même sur des appuis à pots au droit des
poteaux des bâtiments, créant ainsi une structure autostable.
Les membures des ventelles (tubes cintrés) sont livrés en éléments de 16 m pour la plupart.
· Chaque ventelle possède 16 montants de forme courbe en section trapézoïdale.
· La nervure inférieure est équipée de griffes (section en Pi en PRS) recevant du vitage.
Les nervures sont aussi équipées en atelier de nombreuses pièces portant les accessoires de
la verrière, « étriers » portant les chéneaux.
Ces éléments tubulaires de dimensions 508x30mm à 1067x70mm, peuvent être soumis à des
efforts de traction allant jusqu’à 2100T et 1000T d’effort de compression.
Les ventelles sont liées entre elles par des barres bi-articulées, appelées « méridiens », au droit des
montants en partie supérieure et inférieure. Le maintien aux instabilités (amplification d’effet d’arc de la membrure supérieure) est assuré par des bielles, appelées méridiens, travaillant principalement en traction et composés de deux plats, d’épaisseur allant de 25 à 50mm.
Les efforts internes extrêmes sollicitant le caisson sont de l’ordre de 2000T.m en torsion, 3100T.m pour la flexion verticale et 8500T.m de flexion horizontale, la descente de charges en pied de poteau de bâtiment sous appuis du caisson est de l’ordre de 2000T. Etant donné que l’ouvrage supporte avant tout son propre poids, le phasage de réalisation a conditionné le dimensionnement ainsi que
l’ensemble des contreflèches de fabrication (pouvant aller jusqu’à 800mm).

Les capacités de levage et la taille de la structure ont conduit à alterner les phasages de raboutage du
caisson, celles de dévérinage, par paire, des ventelles et la pose du verre, menée avec un décalage de
2 ventelles posées.
Ce phasage s’est inscrit dans un planning global complexe tenant compte de la promiscuité des
structures et de leurs interfaces.
Chaque ventelle possède son propre habillage de verre.
Les verres ont fait l’objet d’une procédure ATEx instruite par Viry auprès du CSTB, avec notamment
des tests de performance mécanique et de durabilité.
L’utilisation de l’ingénierie incendie a permis de réduire les épaisseurs de protection des bâtiments et
passerelles (flocage des éléments masqués, peinture intumescentes des éléments visibles). Une étude plus poussée, basée sur des scénarios, a permis de s’assurer du respect du critère de résistance au feu sans aucune protection spécifique sur l’ouvrage de franchissement.
C’est un véritable défi qu’ont dû relever les entreprises pour la réalisation de ces ouvrages, non
seulement sur le plan technique (ouvrage d’art pour les passerelles, reconstruction sur existant,
complexité et tolérances des ouvrages, plus de 100 000 heures d’études) mais également sur le plan
de la sécurité sur un site occupé, fonctionnement du centre commercial, de la logistique au centre de
Paris, avec une zone de stockage exigüe et des contraintes de livraison de nuit pour certaines pièces…
Ce projet conceptuel qui a nécessité deux ans d’études a été livré au printemps 2016.

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