Toiture atypique pour piscine olympique
La piscine olympique de Saint-Denis, qui deviendra après les Jeux le centre aquatique de la ville, est sortie de terre. Un tour de force technique qui constitue une référence unique en matière de structure bois, d’isolation et de complexe photovoltaïque.
Feuille, vague, tente berbère, nid d’oiseau? La forme de la nouvelle piscine olympique de Saint-Denis (Seine-Saint-Denis), reliée au Stade de France par une passerelle et visible depuis l’A86, interroge, principalement en raison de sa surprenante toiture. Selon l’atelier d’architecture néerlandais VenhoevenCS, qui a mené à bien ce gigantesque projet, «la structure du centre aquatique comprend un impressionnant toit en bois, une forme suspendue qui respecte strictement l’espace minimal requis pour les tribunes, les personnes et les lignes de vue».
Ossature bois
Avec ses faux airs de «Nid d’oiseau» –nom du stade édifié pour les Jeux de Pékin en 2008–, ce centre aquatique est basé sur une structure légère. Pas de bois massif donc, mais un lamellé-collé composé de deux essences: «Épicéa à l’intérieur (teinte claire) et pin douglas à l’extérieur (teinte plus foncée). Ce sont les couleurs naturelles du bois», explique l’entreprise Mathis Construction Bois, qui a réalisé les travaux de charpente. Les équipes du constructeur français ont notamment posé les 91 poutres catènes qui supportent la toiture de la piscine avec environ 2300 m3 de bois. Une prouesse technique, gérée au millimètre près, pour mettre en place la plus grande charpente concave en bois au monde. Chacune de ces poutres, mesurant 90 m de long pour seulement 55 cm de haut et 21 cm d’épaisseur, a été installée en trois morceaux de 30 m. Les 273 éléments ont ainsi été assemblés un à un, au rythme d’une dizaine par jour, pour une surface dépassant les 10 000 m².
Verre cellulaire
La structure secondaire, intégrant un lit de laine acoustique, est également en bois, avec tasseaux et voliges. Les bacs acier sont fixés à cette ossature comme éléments porteurs et supportent les plaques isolantes en verre cellulaire fournies par Foamglas, les membranes d’étanchéité et un vaste complexe photovoltaïque.
Outre un pare-vapeur adhésif posé sur les bacs, l’isolant en verre cellulaire a été collé à chaud avec une étanchéité supplémentaire composée d’une membrane bitumineuse et d’une membrane synthétique, toutes deux thermosoudées en pleine adhérence.
Ferme en pente
«La ferme solaire est également la plus importante au monde sur un bâtiment en bois, avec pas moins de 2255 modules photovoltaïques destinés à produire 810 kW, soit 20 à 25 % des besoins du bâtiment. Une telle installation de panneaux photovoltaïques sur un édifice dont la structure est en bois est unique. De plus, c’est la première fois qu’une toiture légère est dotée d’une telle installation électrique avec des pentes aussi importantes», affirme Gilles Mugnier, ingénieur commercial Île-de-France chez Foamglas. En effet, le maître d’œuvre Bouygues Île-de-France a réussi à concevoir une pente de 38 %: «L’idée était de faire un bâtiment aussi vertueux que possible», résume Mathieu Tommy-Martin, directeur de Bouygues IDF.
Le montage a dû être coordonné pour un avancement simultané des deux côtés, afin d’éviter le soulèvement de la toiture: «La structure est extrêmement souple. Avant de mettre en place les façades, on est passés par des phases provisoires à cause de problèmes dus au vent.»
Casse-tête solaire
De quoi complexifier l’installation des modules photovoltaïques assurée par la société Dome Solar, dont le procédé original était limité par avis technique à des pentes de… 10 %! Modules non étanches et pente supérieure à la normale… il fallait donc trouver une nouvelle réponse convenant à cette toiture particulière. La solution d’ancrage et d’intégration a ainsi été longuement discutée, pour aboutir, après dix-sept mois de tests rigoureux (tenue au vent, fluage, aéraulique, écoulement des eaux…) à un dispositif ayant reçu un nouvel Atex de la part du CSTB. Dome Solar a pour cela adapté sa solution Roof-Solar: des rails aluminium sur lesquels sont montées des bandes de maintien soudables sur la membrane d’étanchéité de la toiture, en supplément des plaques de fixation crantées en acier de 15 x 15 cm.
La fonction crée la forme
Et la forme dans tout cela? Le principe de cette structure est d’obtenir une sorte de «gigantesque tente berbère tendue, ramenant les efforts en partie basse. Les poteaux et catènes en bois dirigent les efforts en sous-sol», détaille Mathieu Tommy-Martin. On a également parlé de feuille, ou encore de vague…
En fait, de façon très pragmatique, la toiture arbore cette forme concave afin de réduire le volume d’air à chauffer dans la halle du bassin. C’est moins poétique, mais cela présente l’avantage d’être économique. Seul (gros) hic de ce projet titanesque: sa capacité d’accueil. La structure offrira en effet un peu plus de 5000 places assises aux spectateurs. Un chiffre tout à fait honorable, mais qui reste néanmoins bien loin des standards de 15 000 places attendus par la fédération internationale de natation World Aquatics. Résultat: si le centre flambant neuf hébergera bien certaines compétitions comme le water-polo, le plongeon ou encore la natation artistique, il ne pourra pas accueillir les épreuves reines de natation de vitesse. Pour supporter Léon Marchand, ses fans devront donc se rendre à la Paris-La Défense Arena. Un autre complexe présentant un toit en forme de vague.
Fiche chantier
Maître d’ouvrage: Métropole du Grand Paris.
Architectes: VenhoevenCS architecture+urbanisme (Amsterdam).
Charpente bois: Mathis.
Début des travaux: avril 2021.
Livraison: mars 2024.