Article de Presse
Architecture d'Aujourd'hui, n°156, Gilbert Cordier
Juin-Juillet 1971
Collaboration technique partielle : S.E.E.E.
Exécution: ENTREPRISE FRANCIS BOUYGUES
- PIERRE RICHARD, INGÉNIEUR
Lorsqu'il s'est agi de concevoir un stade de 50000 places abritées, à être édifié entre les échangeurs des portes de Saint-Cloud et d'Auteuil à Paris, je choix s'est rapidement fixé sur Roger Taillibert, orienté depuis une dizaine d'années sur la recherche de structures pour équipements sportifs. En effet, celui-ci est aussi bien l'apôtre des membranes tendues, suspendues et mobiles dont il couvre ses piscines « tous temps », en France et en Allemagne, que des structures gonflables (piscine Montfleury à Cannes) et des voiles minces en béton (centre nautique de Deauville). De plus, après le complexe de Font-Romeu (centre d’entraînement préolympique), il réalise actuellement ; le très important ensemble sportif de Chamonix.
En matière de stades, les exemples ne manquent pas, ceux de Torroja, de Nervi, de Ramirez Vasquez, de Bodianski, de Tangue...; mais la plupart des grandes structures sont des cratères, solution incompatible avec le passage sous le site de la voie périphérique express et le maintien en activité, en début de chantier, de l'ancien stade, au centre de la nouvelle réalisation... Pour Taillibert, c'est le programme d’une arène; il rêve de « faire jaillir du sol une structure qui explique le mieux possible les ressources de la construction contemporaine ». Champion de l'anti-matière, il veut poursuivre en précontrainte ses recherches sur les membranes tendues, également issues du perfectionnement des câbles, pour la réalisation d'une structure légère où s'affirme l'économie et la performance du matériau.
Le gabarit de l'aire de jeux (164,20 m x 99,60 m), les angles de visibilité, entraînent à concevoir un volume annulaire défini extérieurement en plan par une ellipse d'axes 251,50 m et 191 m, tangente aux limites du terrain, et intérieurement par une succession d'arcs de cercle. Le souci de visibilité totale (17 000 m² sans points d'appui intérieurs) entraîne le sentiment de libération spatiale, de dépassement architectonique.
L'inscription entre deux courbes non homothétiques, l'obligation de rejeter les eaux pluviales vers l'extérieur, amènent à formuler une toiture à double courbure qui recueille les eaux vers le centre de l'arène et les transportent, sans aucun élément visible, par l’évidement de consoles, vers quatre points de l'ellipse extérieure. Cette toiture à double courbure et les portiques variables qui la supportent définissent le mouvement général de l'arène, lui conférant son dynamisme.
Pour une gestion souple, les tribunes ont été réparties en deux niveaux interférentiels de 23000 et 27000 places, à circulations indépendantes, utilisables séparément, chacun desservi par 25 vomitorium.
La réduction maximum des circulations horizontales entre escaliers restreint le temps d'évacuation à un quart d'heure. Quatre déambulatoires, aux impressionnantes proportions, décrivent le complexe en ses différents niveaux. Taillibert intègre au maximum les vocations secondaires : éclairage, sonorisation, prises de vues, retransmission... Une galerie technique - grill de théâtre, d'une longueur de 600 m, portée à bout de bras par les consoles, à 30 m au-dessus du terrain, « arrose » la pelouse et révélera la fantastique architecture de nuit au moyen de projecteurs réglables ; elle abrite également la sonorisation, la transmission radio-télévisée et des écrans publicitaires déroulables. Une plate-forme suspendue, complétée d'un travelling au sol, permettra le « balayage » du terrain. Une trentaine de cabines de commentateurs sont prévues au dernier niveau des gradins : cellules de verre en pointes de diamant, pour une vue panoramique du stade. Un circuit télévisé contrôle, depuis les guichets, l'occupation des tribunes. Enfin est envisagé le chauffage sous pelouse, pour une utilisation toutes saisons.
Le parti constructif marque une étape technique, tant pour le calcul sur ordinateur des courbes complexes d'efforts que pour la préfabrication et le collage de voussoirs en béton précontraint, technologie extrapolée de celle des ponts.
L'ossature est constituée par un ensemble de 50 portiques autostables équilibrés par un système de précontrainte. La pente constante des gradins et la couverture à double courbure font varier, à l'intérieur de chaque quartier, la hauteur des portiques de 24,90 m à 34,30 m et la longueur des porte-à-faux de 32,50 m à 45,60 m. Chaque portique repose sur un massif d'ancrage prenant appui au niveau du bon sol (craie) ou, au droit du périphérique (passage total 34 m, gabarit de 4,80 m), en des points décalés par rapport à l'axe du tunnel où la hauteur des poutres de couverture atteint 5,50 m. La courbe circulaire des piliers, qui ramène leur base au droit du centre de gravité du portique, détermine un porte-à-faux de plus de 5 m vers l'extérieur du stade. Leurs sections horizontales sont des trapèzes évidés dont les hauteurs varient de 4,60 m à 5,80 m. La section verticale des consoles, rectangulaire, atteint 6,10 m au droit de l'encastrement. Le contreventement est assuré par la galerie technique, en extrémité de consoles.
Piliers et consoles sont chacun constitués de 12 voussoirs collés à la résine époxy, côte monolithique liée par des câbles jusqu'à une chambre de précontrainte, à la base des portiques. Le voussoir supérieur reçoit à la fois les ancrages, extrémité de câbles des poteaux et les ancrages arrière de câbles des consoles.
Le montage s'effectue schématiquement de la manière suivante : les quatre premiers éléments des piliers sont posés sur vérins, puis, après un premier réglage, on procède à l'empilage des voussoirs jusqu'au sommet du pilier et à leur scellement au moyen de résines époxy. On applique au fur et à mesure la précontrainte verticale. On passe ensuite à la console dont on vérine les deux premiers voussoirs avant réglage d'inclinaison dans les deux directions, ceci pour tenir compte des flèches et des imperfections possibles de la préfabrication. On achève la construction des consoles par mise en place successive des voussoirs. Des câbles provisoires de blocage sont utilisés avant la précontrainte définitive qui ne peut intervenir que lorsque tous les éléments de la console en porte-à-faux sont en place. Le profil de ces piliers et consoles, pour des raisons d'esthétique, est particulièrement fin. Le béton est employé ici au maximum de ses possibilités. On atteint des pressions de 200 bars dans les portiques, tandis que l'effort tranchant au niveau de l'élément de liaison pilier-console est de l'ordre de 400 tonnes. Aussi les plans de ferraillage et de précontrainte ont-ils dû être étudiés avec un maximum de précautions afin que les voussoirs soient parfaitement homogènes et que l'on arrive à passer dans leur épaisseur, somme toute peu importante, tous les câbles et aciers nécessaires. Les formes générales reposent essentiellement sur deux critères : observance des forces de gravité et économie de matière. On a ainsi réalisé, pour des hauteurs et des porte-à-faux qui constituent des records mondiaux, une structure en voiles minces dont les épaisseurs varient de 15 à 30 cm pour des efforts de plus de 2500 tonnes.
Fonctions de protection et d'accueil ont été dissociées : portiques et gradins sont indépendants, aucun effort n'étant théoriquement reporte des uns sur les autres. Les tribunes prennent appui sur les massifs d'ancrage des piliers par l'intermédiaire de béquilles en béton armé, inclinées à 60°, reprenant d'une part les planchers du niveau 2 et d'autre part les crémaillères supportant les gradins du niveau supérieur.
En fait, ces crémaillères, sont également appuyées sur des portiques par l'intermédiaire d'un appareil néoprène destiné à « encaisser » les dilatations. La couverture, également dissociée de la structure, est constituée par des poutres caissons préfabriquées en tôle, pour un système élastique.
La construction d'un nouveau stade ayant été entraînée par celle de la voie express, le maître de l'ouvrage originel est la Ville de Paris, auquel s'est associé le Ministère de la Jeunesse et des Sports. Après détermination du principe constructif par Taillibert, la SEEE, bureau d'études en charge pour la Ville de Paris de ce tronçon de voie express est consultée pour l'établissement des pièces techniques et quantitatives du marché. Elle apporte également son concours pour le calcul des fondations, avant de remplir sa mission de contrôle et d'assistance pour l'exécution. C'est donc un dossier relativement très complet, bien que non arrivé du point de vue technique, qui est produit aux entreprises, en vue de l'appel d'offres d'août 1968.
Pierre Richard, qui a créé chez Francis Bouygues la section génie civil, a déjà à son actif l'échangeur de Bagnolet et divers ponts à voussoirs.
Première phase d'environ deux semaines : dessin empirique de différentes solutions « on ne peut rien calculer sans dessins », les ordres de grandeur étant fournis par la règle à calcul. Concurremment, avec le bureau des méthodes de l'entreprise, première approche de réalisation concrète. Dans une deuxième phase, d'égale durée : calculs de vérification, sommaires vu la proximité de l'adjudication (terminal d’ordinateur IBM) : « la vérification de la précision en fin de console ne peut être alors réalisée, faute d'un programme adéquat, à créer », mais quasi-certitude d'arriver à une précision acceptable par appréciation des résultats pratiques de la précontrainte. Concurremment, estimation des diverses solutions menant à l'estimation finale d'adjudication.
L’adjudication est prononcée en octobre 1968 pour une ouverture du chantier en décembre en ce qui concerne le périphérique, en novembre 1969 pour le stade avec achèvement du gros oeuvre en janvier 1972 (inauguration pour la coupe de France de football de juin 1972).
Les grandes idées, les formes générales sont conservées, mais il faut reprendre les solutions de détail : « travail de Pénélope ».
Richard imagine alors: un système de voussoirs préfabriqués extrapolé de celui des ponts: la géométrie variable est imposée par le fait que pour 1/4 de stade, tous les éléments sont différents. La machine reste inconnue pour servir de coffrage déformable à des surfaces à double courbure, capable d'ajuster les tracés analytiques avec une précision de l'ordre du mm pour les joints collés et une tolérance de 2 cm en extrémité de console, après un parcours de 80 m dans l'espace; soit une précision du 1/4000, comparable à celle de la mécanique de précision. Nécessité de faire face aux difficultés inhérentes au matériau : béton de qualité constante issu d'éléments disparates, fluage variant selon l'âge du béton au moment de sa mise en charge, appréciation du comportement des aciers et des complexes béton-acier. Connaissance des limites des machines-coffrages. Chauffe à la vapeur, pour un cycle journalier.
Autre problème à résoudre: la torsion provoquée en extrémité de consoles, par les éléments du bandeau; pour ce bandeau, constitué d'éléments minces (8 cm), grande précision exigée par le passage des câbles de précontrainte et par des considérations esthétiques (pas d'ondulations); rejet des échafaudages, d'un coût disproportionné avec la matière en oeuvre.
Parallèlement à ces recherches, le bureau d'études procède à l'écriture des programmes de calcul automatique qui seront nécessaires durant la construction, programmes complets fournissant aussi bien la géométrie des pièces, leurs caractéristiques mécaniques, les efforts (moments, efforts tranchants), les contraintes à toutes les phases du montage, les déformations à des dates s'échelonnant sur une dizaine d'années...
Le poids moyen des éléments, 20 t, et la très faible tolérance d'ajustage impliquent un matériel de levage puissant: en particulier une grue «1425 » de 500 t, de 50 m de hauteur sous flèche, capable de monter 20 t à 25 m en flèche. Dotée d'un contrepoids à position automatique variable (programmation) elle doit allier précision et fiabilité à sécurité de chantier. Les gradins sont posés à partir de ponts roulants s'adaptant aux différences de géométrie des consoles, notamment à leur convergence, et se translatant d'une travée à l'autre, leurs efforts en charge équivalant à ceux de la toiture, y compris surcharge neige. 500 ouvriers, 40 chefs d'équipe, 8 chefs de chantier, 10 techniciens, 12 ingénieurs mettent actuellement en oeuvre 61000 m3 de béton, 5.800 t d'acier à béton, 550 t d'acier de précontrainte.
L'économie de temps et de matériel est clairement évidencée par l'absence d'échafaudages, rendue possible grâce à la technique de précontrainte, des joints collés, des moyens d'ajustage. Une telle exactitude de réalisation infère des moyens d'étude puissants : des calculs, des dessins d'exécution précisant les moindres détails, une liaison étroite et permanente étude-exécution. Après réalisation, chaque élément préfabriqué est mesuré avec précision, les écarts de dimensions admissibles sont transmis aux services d'études qui renvoient au chantier les consignes pour la pièce suivante. Le même relationnement existe entre réglage des éléments et manoeuvres d'assemblage. Le volume des calculs nécessaires à la vérification des résistances et à cette coordination avancée ne peut s'envisager qu'avec la présence in situ d'un terminal d'ordinateur, en particulier l'exceptionnelle précision pour l'assemblage final de la galerie technique ne peut être achevée que grâce à l'écriture de programmes originaux permettant de prévoir la déformation des ouvrages pendant leur montage et dans le temps. La première console expérimentale a permis de vérifier les résultats fournis par ordinateur : pour une tolérance admissible de 25 mm en extrémité de console, la variation réelle n’est que de 5 mm : un tel type de précision est désormais possible. Les aciers, les câbles, les agrégats, le ciment sont l'objet de contrôles multiples. Un laboratoire intervient pour les dosages et effectue des prélèvements quotidiens sur chaque pièce préfabriquée : 9 éprouvettes sont prélevées sur chaque console; 3 sont écrasées à 7 jours, 3 à 28 jours, 3 sont soigneusement conservées. Chaque joint époxy est l’objet des mêmes essais.
Ce premier environnement de béton précontraint à l'échelle de la démographie contemporaine détermine un sentiment analogue à celui dispensé par les grands ouvrages d'art: facilité d'appréhension, évidence de conception, majesté sans rigueur excessive d'un complexe à la fois immense et souple. Affirmation structurelle, la dominante de haubans sculpturaux: côtes d'un fruit gigantesque, infèrent un sentiment achevé de logique, de dépassement humain.
Dynamisme de l'expression, les consoles projettent dans l'espace le grill technique, dans un engagement à l'action. Esthétique du chantier, le hérissement des câbles de précontrainte, à la naissance des fléaux, la coupe à la fois évidente et mystérieuse, où forces et contreforces habilement opposées s'affrontent en un gigantesque épaulement. Les assises puissantes, prêtes à recevoir un jeu de construction dont le moindre élément écraserait cent hommes, autour de grues immenses, contemplatives de leur oeuvre. Ce sont encore les promenoirs - déambulatoires, à la fois souks et narthex, d'où se perçoit déjà l'immanence d'un espace privilégié. Ce sera bientôt la sensible immatérialité de la double courbure, haussant et abaissant progressivement les portiques.
Pour la programmation du calcul électronique de ces formes sculpturales qui, pour la plupart, correspondent aux efforts, une étroite et compréhensive collaboration aurait théoriquement dû s'instaurer entre responsables constructeurs, de formation architecte ou ingénieur.
Taillibert, techniquement formé à sa propre école, doué de qualités de chercheur, démontre s'il en est encore besoin, à quel point se confondent aujourd'hui recherche et création. Ce chercheur opiniâtre qui dépose: « on arrive aujourd'hui avec très peu de matière, beaucoup de matière grise et peu de matière-poids, à faire passer des efforts considérables dans ces nouvelles structures. Ceci est le fait des possibilités de l'informatique, qui permet de réaliser des ensembles de calculs dont les résultats sont pratiquement immédiats... » Il expose une forme ample d'appréhension technique qui devrait permettre la compréhension intégrale de la mission du constructeur, à l'intérieur d'une équipe coordonnable. C'est cette approche, actuellement rare, qui a donné au quatrième mois d'étude, une maquette quasi-définitive, en particulier une coupe magistrale.
Cette orientation commune aux grands constructeurs qui, avec Torroja, considèrent la maquette grandeur nature comme élément essentiel de l'étude (« si ça tombe, on verra »). Taillibert conseille de même, au moment où semble insurmontable la difficulté de convaincre « arrêtez les calculs et commencez à construire », précepte qui le détermine à faire réaliser un portique autostable sur lequel il est le premier à monter et où les tests ont tout loisir de s'acharner. C'est cette intégralité de démarche qui lui permet de concevoir le détail à l'esprit de l'ensemble: intégration des programmes secondaires, jusqu'aux fauteuils escamotables et réglables, en plastique injecté et fonte d'aluminium.
Dans la générosité d'une économie intégrale où l'observance des contraintes élimine l'excès de matière, Taillibert peut exprimer la contemporaineté qui lui est propre: « les contraintes ne sont pas orthogonales,... la nature n'est pas faite de lignes droites, la courbe correspond également à l'éclairage, l'esprit plastique contemporain appelle donc surtout les formes courbes... ».
Dans les faits, malgré un magistral et exceptionnel résultat, la collaboration architecte - ingénieur n'apparaît pas sans nuages. Les ingénieurs des entreprises pressenties ont reçu directement le dossier d'appel d'offres de la Ville de Paris, maître de l'ouvrage. L'adjudication a été prononcée sans qu'aucune rencontre architecte-ingénieur ait été provoquée. Les études d'exécution sont ensuite menées sans aucun contact pluridisciplinaire, jusqu'au premier rendez-vous de chantier.
Dans ses grandes lignes, le projet d'architecte est scrupuleusement suivi et, de l'avis des ingénieurs, c'est précisément ce respect qui rendait inutile la connaissance de l'auteur...,
Ce défaut de relationnement ne peut que s'affirmer au cours du chantier, de par l'antagonisme des forces et des missions économiques en présence. Le sentiment d'un engagement commun fait alors souvent défaut entre cet architecte, ancien élève de l'école des Beaux Arts, ces ingénieurs des bureaux d'études, issus d'écoles diverses: Polytechnique, Centrale, Arts et Industries de Strasbourg... appelés à mettre des connaissances compartimentées au service d'intérêts économiques opposés, par le truchement de langages dissociés.
L'exemple du Parc des Princes n'est pas à ignorer. Il illustre à quel point des réalisateurs, d'une incontestable qualité d'esprit, participent à une démarche collective dans un difficile contexte d'oppositions d'intérêts et de désintégration culturelle. Il montre, s'il en est encore besoin, à quel point est préjudiciable à l'évolution normale de la construction une arbitraire partition à l'intérieur de la formalisation constructive. Ce malheureux état de forces, né au XIXe siècle du schisme construction métallique-construction pierre, générateur de tant d'inutiles conflits, doit être fondamentalement et rapidement révisé. C'est en une telle résolution, favorable aussi bien à l'exercice de professions discutées entre toutes, qu'aux enseignements qui y conduisent, qu'il nous faut aujourd'hui oeuvrer.