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Un bâtiment à restructurer
Issu d’une maison des jeunes construite à partir de 1965, contenant une grande salle à configurations multiples, le théâtre actuel en est l’agrandissement réalisé en 1988. Il contient la salle de spectacle principale entourée de salles d’activités et de surfaces de circulation.
Le projet de réhabilitation, d’extension et de mise aux normes du théâtre de Cachan comprend pour l’essentiel :
- La démolition complète du corps de bâtiment existant de l’ensemble hall d’entrée et galerie des expositions, vestiaires et loges en ne conservant pour l’essentiel que la grande salle de théâtre et la cage de scène et son sous-sol.
- La restructuration du corps de bâtiment existant conservé constituant le volume de l’actuelle salle de théâtre réhabilitée,
- La réalisation de l’extension périphérique au corps de bâtiment existant conservé réhabilité, en R+2 sur niveau -1 partiellement enchâssé, comprenant le volume de la nouvelle salle intégrée en RDC et salle de répétition au niveau -1.
La conception des structures en extension des salles et du grand hall d’accès, d’accueil, d’exposition.
La conception structurelle est basée en tenant compte des caractères intrinsèques liés au programme et à sa représentation architecturale et fonctionnelle.
Particulièrement, le grand hall d’accueil du rez-de-chaussée en extension, avec ses espaces d’exposition et de restauration et au-dessus duquel sont implantés les locaux de l’administration, est un volume conçu pour favoriser la circulation des personnes et pour créer un espace de convivialité et d’échange.
Afin de faciliter la déambulation et la rencontre, nous avons proposé une solution de structure qui ne nécessite aucun point porteur intermédiaire dans ces espaces à rez-de-chaussée. De même, traduisant l’importance de la relation entre intérieur et extérieur, nous n’avons pas de structure verticale implantée dans les façades.
Concernant les grands volumes fonctionnels superposés que sont la salle de répétition (au niveau -1) et la nouvelle salle (au rez-de-chaussée), leur conception doit aussi prévoir des planchers et ossatures de grande portée.
Pour le volume en extension, ces aspects conceptuels et d’intégration ont conduit à nous orienter vers le choix d’une ossature principale verticale en béton armé composée de voiles, poutres voiles et voiles en drapeaux, formant de grands porte-à-faux multidirectionnels, associées aux différents niveaux de planchers en dalles pleines béton armé coulées en place en charge de transmettre les charges non équilibrées vers les noyaux de contreventement.
Outre la rigidité extrême que confère ce type d’ossatures à la structure, ce qui est la garantie d’un comportement maîtrisé permettant la mise en place des façades minérales lourdes rapportées, ce choix permet de répondre aux besoins d’isolement acoustiques particulièrement important que doit bénéficier ce projet implanté en centre urbain.
L’organisation de la structure au-dessus du hall
L’ensemble de la structure porteuse du volumes en porte-à-faux repose sur le noyau intérieur central intégrant les espaces sanitaires. Sur ce bloc rigide fondé sur pieux, réalisé en voiles béton armé de forte épaisseur (0.70 et 0.30m), les structures principales des niveaux supérieures (R+1 et R+2) sont composées de deux grands voiles béton armé coulé en place qui se déportent au-delà du bloc du rez-de-chaussée pour créer un premier encorbellement de 4 et 6.5m environ.
Aux extrémités de ces deux structures, perpendiculairement, de nouveaux voiles sont accrochés et débordent en de grand porte-à-faux de 4 à 8.50m vers la façade principale et de 5.0m vers la zone l’arrière.
Côté nord, à l’extrémité arrière de ces voiles en porte-à-faux, un voile en drapeau, générant un encorbellement supplémentaire d’environ 4.0m permet de générer un appui intermédiaire à la façade principale.
Ainsi réalisé cette configuration s’autoéquilibre systématiquement de chaque côté du bloc rigide du rez-de-chaussée. Toutefois, l’absence de symétrie de l’ensemble, et la configuration en drapeau d’un élément de structure, conduit à un besoin de redressement qui est obtenu par appui sur les noyaux de circulations verticales (escaliers et ascenseurs) placé de part et d’autre de la grande salle conservée et réhabilitée. La transmission des efforts est réalisée au travers les planchers qui forment un ensemble de poutres horizontales.
Enfin, les façades béton armé composant l’enveloppe de ce volume principal d’exposition et d’accueil, suspendues et raccordées sur l’extrémité en porte-à-faux et en encorbellement des voiles intérieurs, sont justifiées par le calcul en poutre-voiles. La poutre de la façade nord-ouest comprend deux travées de 20m. La poutre de la façade nord-est donnant sur l’avenue Luis Georgeon présente une petite travée de 5.50m, puis une travée de 16.50m et se prolonge en porte-à-faux sur 9.50m…
Ainsi le porte-à-faux apparent des structures, entre le bloc rigide d’appui et l’extrémité la plus éloignée de la façade, est de 16m. Toutefois, le cheminement des charges suivant les structures porteuses qui supportent l’ensemble, se déploie sur des longueurs de 23 à 25m (respectivement pour le cheminement côté extérieur et celui passant par le voile en drapeau).
Les calculs
L’élaboration des calculs ont été conduit au moyen de calculs manuels et éléments finis. Le bureau d’étude BATISERF a conduit les calculs pour la maîtrise d’œuvre suivant une approche manuelle soutenue par une modélisation tridimensionnelle de l’ensemble. Le Bureau d’étude CAMUS, en charge de l’élaboration des plans de ferraillages, ont aussi eu la tâche de calculer la structure, cette fois qu’à l’aide d’une approche manuelle et éléments par élément, sous le contrôle des résultats de la modélisation tridimensionnelle de la maîtrise d’œuvre.
Une bonne intelligence dans l’analyse et la comparaison des calculs de chacun ont conduit à une cohérence et une continuité entre la conception et l’exécution, garante de la fiabilité d’ensemble.
Une ossature sous contrôle
On se doute que de telle ossatures en béton armé ont nécessité, outre l’élaboration des calculs par nos bureaux d’études, des exigences de mise en œuvre des armatures dans les ouvrages.
Nous avons été amenés à suivre et contrôler la mise en place des armatures, à échanger avec le chef armaturier pour préciser certains détails de mise en œuvre, forcément complexe compte tenu des densités locales et des d’intégration des crosses d’about de barre ou barre en forme de U assurant les liaisons structurelles entre voiles et entre les voiles et les dalles (coutures).
L’entreprise a bien entendu réalisé un système d’autocontrôle systématique des armatures mise en œuvre, permettant d’assurer de la conformité des aciers placés dans les banches par rapport aux plans d’exécution validés.
En outre, nous avons défini les procédures de décintrement progressif des structures (afin d’accompagner la formation de la microfissuration des ouvrages au cours du chargement) et mis en place des moyens de suivi des déformations sur une longue période (suivant les grands principes de la procédure observationnelle).
Les contrôles se sont accompagnés d’un suivi de la formation de la microfissuration des ouvrages béton armé. Cette fissuration a montré le bon fonctionnement des ouvrages (l’orientation et la position des fissures dans les ouvrages traduisent très clairement le cheminement des efforts ce qui indique la conformité de ce cheminement par rapport à celui attendu).
