Construction en acier

École Allmend – La sobriété pour la collectivité

Texte : Clementine Hegner-van Rooden / Images : Atelier Schweizer Vollmer

Faire de nécessité vertu en transformant le toit d’un établissement scolaire en terrain de sport accessible au public : c’est ce que fait l’école Allmend en utilisant efficacement l’espace et les surfaces dans le quartier densément peuplé et surexploité de Manegg, au sud-ouest de Zurich. Ces dernières années, celui-ci a connu une profonde transformation. Le site était autrefois fortement industrialisé, notamment avec l’usine de papier sur la Sihl. Dans le cadre de projets de développement urbain, il a été revitalisé et transformé en un quartier moderne et polyvalent.

Transformation urbaine

Afin de garantir une mixité équilibrée dans le nouveau quartier, la Ville de Zurich a exigé qu’environ un tiers des logements soient des appartements d’utilité publique. Cette démarche rend justement le site attractif pour les familles, d’où le nombre élevé d’enfants en âge d’être scolarisés. La construction d’écoles et de lieux publics revêt donc une importance toute particulière dans le développement du quartier. De telles infrastructures créent des espaces dédiés à la détente, au jeu, au sport et aux interactions sociales. Elles apportent ainsi une contribution essentielle à la qualité de vie et au vivre-ensemble au sein de la communauté, notamment au profit des familles et des enfants.

Créer de la place dans un espace limité

Certifié Minergie-P-ECO, ce nouvel édifice parasismique de trois étages peut accueillir douze classes : neuf ordinaires du primaire et trois de l’école de pédagogie curative. En plus de celles-ci, le bâtiment réunit aussi sous un même toit deux jardins d’enfants, des lieux de restauration et de garderie, une salle polyvalente, une halle de sport simple et une salle de gymnastique. Située à 16 mètres de hauteur, cette infrastructure ouverte à la population est accessible par un escalier en colimaçon composé d’éléments de construction duplexés et est entièrement recouverte d’une structure semblable à un baldaquin. Cette toiture photovoltaïque semi-transparente assure la finition supérieure du bâtiment et protège le terrain des intempéries. Sous ce toit qui laisse passer 30 % de la lumière, les élèves peuvent jouer sans s’inquiéter de la pluie ou du soleil, mais c’est aussi la population du quartier qui peut se retrouver dans ce lieu aérien.

 

 

De l’acier pour la toiture ouverte

La toiture du terrain de sport est une construction métallique. Elle sert aussi de support aux 1300 m ² de l’installation photovoltaïque et à ses 534 modules, qui délivrent une puissance de 172 kWp. Ce concept était déjà prévu dans la soumission à l’appel d’offres afin de préserver l’unité conceptuelle de l’ouvrage par rapport au garde-corps et au pare-ballon. La toiture et la sous-structure de l’installation photovoltaïque devaient également être aussi fines, légères et ouvertes que possible, tout en restant suffisamment hautes. «La construction métallique se prête particulièrement bien aux toitures ouvertes lorsqu’elle fait l’objet d’une planification et d’une réalisation minutieuses», explique Silvan Odermatt, chef de projet chez Pirmin Jung. Grâce à sa portance élevée et à sa flexibilité structurale, cette ossature à base de profilés présente de grandes portées sans poteaux gênants. Un aspect particulièrement important pour créer des toitures ouvertes offrant des volumes généreux et aérés. Pour ne rien gâcher, l’acier est un matériau robuste et pérenne bien adapté à une utilisation en extérieur grâce à son excellente résistance aux aléas du climat.
Il en résulte ici une structure métallique classique, et pourtant étonnamment épurée. Semblable à l’armature d’une halle laissée à nue, elle a pu être dimensionnée et réalisée sans contraintes particulières au regard de la physique du bâtiment. Une ossature porteuse reprend l’ensemble des forces qui résultent du poids propre, des charges utiles, de la neige, du vent et des efforts sismiques. On peut observer précisément comment elle les absorbe et les redirige pour finalement les transmettre directement à la structure porteuse en bois située en dessous. Ici la force du vent s’exerce latéralement, mais aussi en compression et en arrachement, tandis que les efforts sismiques sont déterminants dans les calculs en raison de la faible surface d’application dans le plan longitudinal. Les déformations dues aux variations de température ont également été prises en compte. Ce comportement structural a lui aussi dû être analysé avec précision pour garantir un dimensionnement concluant. Par conséquent, la construction métallique sobre et épurée qui en résulte utilise les matériaux efficacement et se révèle donc écologique.
  

Une construction métallique pragmatique : simple, judicieuse et conceptuellement réussie

La structure se compose d’une ossature porteuse en profilés qui dessine 19 travées avec un entraxe de 4,69 m pour une largeur de 16,5 m sans poteaux intérieurs, garantissant ainsi un vaste espace libre. Situés au bord du toit, les montants des portiques de plus de 6 m de hauteur (ROR 168,3 × 7,1) forment une liaison articulée avec les poteaux en bois situés en dessous. Ils supportent les traverses de 16,5 m chacune (IPE 750 × 137), avec un assemblage également articulé. Bien que ces poutres d’une hauteur statique de près de 0,75 m aient un aspect massif, elles semblent en réalité plutôt légères et, associées aux longerons de taille identique installés au même niveau, mettent en valeur la bordure du toit par leurs dimensions. Ce faisant, elles soulignent la hauteur de façade et matérialisent la finition supérieure du bâtiment.
Au-dessus des traverses, le revêtement de toiture en pannes et chevrons forme trois toits en bâtière plats. Trois pannes (IPE 160) et deux profilés de gouttière en tôle soudés ensemble dessinent chaque fois des poutres simples qui s’étendent de traverse en traverse, formant le faîte et le chéneau longitudinal. À chaque tiers de ces poutres, des chevrons (T60) relient les pannes faîtières aux chéneaux. Le revêtement de toit, c’est-à-dire l’installation photovoltaïque, est posé par-dessus.
Plusieurs contreventements garantissent la stabilité de cette «halle». Les deux «murs» transversaux à chaque extrémité ainsi que le portique de l’axe 13 sont renforcés dans la largeur grâce à des diagonales (tirants Halfen Detan S42). En outre, les travées 7, 8, 13 et 14 ont été munies de contreventements en croix au niveau des «murs» longitudinaux (tirants Halfen Detan S42). Le toit aussi est rigidifié de la même manière.
La structure en acier qui en résulte renvoie une impression de finesse et utilise peu de matériaux, créant ainsi un système statique écologique tout en légèreté. Conformément aux normes, elle présente une durée de vie de 50 ans et est protégée de la corrosion par un système duplex. Elle incarne ainsi le principe fondamental qui devrait être à la base de tout système porteur : en tenant compte de l’ensemble des exigences applicables, il doit toujours être techniquement réalisable, mais surtout, il doit être globalement rentable au regard de son utilisation.   ■