Un des chantiers les plus exigeants d’Allemagne :Un « combat de matériel » pour une architecture de château de cartes

Reconstruction du théâtre de Gütersloh

Coffrage universel ATHLETE et TREILLIS des fondations jusqu’à 26 mètres de haut

Comme les lois peuvent parfois être gênantes, même s’il s’agit de lois naturelles ! Les rêves des architectes les surpassent et sont à l'origine d'ouvrages qui suscitent l'attention et l'émotion. On appelle habituellement ça « de l’art ».
Ceux qui sont chargés de la réalisation de ces oeuvres doivent toutefois parfaitement se plier à toutes les lois et prescriptions et il en existe un grand nombre. Lorsque les rêves des architectes respectent certaines limites, il y a peu de problèmes pour les exécutants.

Mais si le projet d'un architecte se rapproche des limites du faisable en défiant à l’extrême la physique, la matière et la logistique, ce sont les très bons qui se démarquent parmi les experts d’un domaine. En si on rajoute la cerise sur le gâteau, on arrive au chantier le plus exigeant d'Allemagne : le théâtre municipal de Gütersloh.

Gütersloh

Tout a commencé par de la politique : fallait-il rénover ou reconstruire l’ancien théâtre devenu obsolète ? Le conseil municipal n’a pas eu un travail facile. Il a délibéré et décidé en pesant tous les arguments : Qu’est-ce qu’une ville comme Gütersloh pouvait se permettre, de quoi avait-elle besoin, comment organiser l'avenir ? Les années ont passé. En fin de compte, deux sociétés implantées localement et connues dans toute l’Allemagne n’ont plus pu supporter la situation et ont porté le glaive sur l’ancien théâtre : il devait disparaître. Des subventions importantes ne seraient accordées que pour une reconstruction. L’effet a été magique ! Le charme était rompu, on s'est attelé au projet ; ça allait être du travail d'orfèvre.
Le donneur d'ordre est l'Office des bâtiments de la ville de Gütersloh. Montant prévisionnel du chantier : 23 millions d’euros.

<L’adjudication a été obtenue par les architectes PFP BDA de Hambourg. La tâche n’était pas ordinaire : une salle de théâtre pour 480 à 530 personnes, la scène accessible par tous les côtés, un hall prestigieux, des salles de stockage et de répétition, tout ceci réalisé suivant la technique la plus récente et avec pour restriction un terrain de construction étroit imposé au centre ville d'une surface d’environ 100 mètres sur 150.
Leur modèle ressemble au premier abord à un bloc irrégulier sur lequel on a enfoncé une case à l’avant et à l'arrière, tout en arrondissant un peu le devant. Du fait des prescriptions de construction urbaine et de la proximité immédiate du château d’eau classé monument historique, la hauteur maximale reste limitée à 26,5 mètres au dessus du sol. Le chantier s’intègre néanmoins déjà dans la ligne d’horizon de la ville.

La société Fechtelkord & Eggersmann GmbH (Marienfeld), en abrégé F&E, a eu le courage de s’atteler à la réalisation. Après la démolition du vieux théâtre en 2007, le gros oeuvre a débuté en juin 2008.
L’ingénieur chef de secteur construction Ralf Elgner de F&E concernant ce projet : « L’architecture publique est directement partie prenante de toute culture. C’est donc une base importante de la société et elle ne doit par conséquent pas être abordée uniquement du point de vue économique !

Fondations

Sur le soubassement porteur ont été posées des semelles filantes en C 30/37 – 35/45. Celles-ci absorbent par exemple, dans les fondations des colonnes triples, des charges atteignant 22 méganewton par mètre carré directement sous le pied de la colonne (bord supérieur des fondations). Le béton renforcé a été coffré avec des éléments TREILLIS/GE de PASCHAL.

Ce projet est-il faisable ?

Le bâtiment comporte 1 cave, 1 entresol, 1 rez-de-chaussée et 5 étages sur une surface de base de 43 x 40 m. Le centre de l’ensemble est la machinerie. Les secteurs techniques s’y rattachent des deux côtés. La grande salle du théâtre est suspendue à l’avant de la machinerie. A la salle se rattache latéralement à nouveau le plateau de scène qui déborde de 10 mètres sur l'extérieur du bâtiment. A l’arrière, l’arrière-scène déborde de 5 mètres vers l’extérieur. A peu à près à la hauteur des secteurs techniques, une coque de béton (latéralement), d'acier (le toit) et de verre (à l'avant) entoure tout l'avant, donc la salle de théâtre et l’ensemble du hall d'entrée.
La tranche de construction 1 comprend la technique et la tour de scène ; la tranche 2 la salle de spectacle, la tranche 3 l'escalier en colimaçon, le foyer, la cage d'escalier principale et la scène.

Les contraintes techniques extrêmes de construction et leurs solutions

La statique extrême et ultramoderne a été résolue par Prinz & Pott (Bielefeld). Des éléments très divers de l’ouvrage présentent des particularités. Exemples :

• La salle de théâtre qui semble flotter est accrochée à la machinerie. Une partie de la charge est absorbée à l’avant par deux paires de trois contre-béquilles. Celles-ci s’écartent comme si on posait une soucoupe sur trois doigts. Elles n’ont que 45 centimètres de diamètre mais sont faites de béton centrifugé C 100/115 et absorbent chacune une charge de 3700 kN. La partie inférieure oblique est composée de pièces préfabriquées en béton. Ce sont avant tout es murs latéraux épais de 40 cm qui sont conçus en fonction de la pression et maintiennent la salle en flottement. Des rangées de traverses préfabriquées de 30 tonnes supportent le plafond de la salle épais de 20 cm ; elles ont été posées avec une grue mobile de 300 tonnes. Des deux côtés de la salle sont à leur tour suspendus des murs latéraux épais de 30 cm qui sont accrochés aux traverses indiquées et forment ainsi un système de traction.
• On remarque le mur latéral touchant la machinerie car il semble lui aussi flotter. Il a 40 cm d’épaisseur, 21,8 m de haut et 29,1 m de long. En dessous, il n’y a que du verre, une plaque de béton d'une longueur de 4,5 mètres, des petits poteaux et des portes. Pendant la construction, une distance de 10,5 mètres était hors contact malgré sa hauteur et a été temporairement étayée avec des câbles et des supports en acier HEB 200 ; c’est seulement à la pose du toit que les côtés ont été raccordés entre eux en travers sur 43 m à l’aide seulement de deux étais intermédiaires comprenant deux filières en acier HEA 800. Ici aussi, une partie importante de la charge des murs a été déviée par traction dans la partie voisine du bâtiment.
• Un escalier en spirale à tracé clothoïdal en béton coulé sur place relie les étages entre eux. Dans le projet d’origine, l’escalier n’était rattaché aux étages que par quelques rares raccords. En raison des oscillations verticales d’une amplitude de 20 cm - inquiétantes du point de vue de la sécurité - auxquelles il fallait s'attendre, il a été décidé d’ancrer en plus l’escalier à une colonne de béton de presque 22 m de haut. Cette colonne de béton centrifugé d'un diamètre de 35 cm sert d’entretoise fixe et absorbe 4.000 kN de charge.
• Le devant mesure 43m de long et 24 m de haut –autant que quatre terrains de tennis. Il est entièrement vitré. Les vitres ne sont toutefois pas insérées dans des compartiments traditionnels conduisant leur poids vers la base mais sont suspendues dans la série de traverses d'acier du dessus.

L'ingénieur chef de secteur Ralf Elgner de F&E : « Ca, c’est de l'architecture ! Dans cette œuvre spéciale et unique, les forces sont conduites en ayant l'air de se promener tout en se basant sur les calculs statiques les plus novateurs! »

Opérations de bétonnage et coffrage

De petites parties complexes ont été coffrées avec la TREILLIS, tandis que l'ATHLETE a été utilisé pour les fondations et les murs et a permis de réaliser la majeure partie des travaux de coffrage sur ce chantier. L’ATHLETE a été utilisé non seulement comme coffrage traditionnel de murs mais aussi comme coffrage grimpant jusqu'à 23 mètres de haut, la hauteur d'une coulée de grimpant étant de 4,20 mètres. Le coffrage grimpant a été contraignant suite aux problèmes d’étaiement que rencontre pour des raisons physiques un mur solitaire de 23 mètres de haut. Tous les ouvriers travaillant sur les plateformes ont dû porter des harnais de sécurité.
Le coffrage de grande surface ATHLETE est un coffrage à cadre en acier qui convient parfaitement pour un usage en génie civil et industriel. Il présente des valeurs record en ce qui concerne l'absorption de béton brut, le respect des tolérances de planéité et le petit nombre de points de serrage dans le béton. Ce système de coffrage élaboré offre par ailleurs de multiples possibilités d'utilisation dans le secteur du bâtiment et des travaux publics.
Des profils en caissons creux en acier très résistant d’une hauteur de 16 cm, des profils en travers en forme de trapèzes ou de chapeaux, des épaisseurs de matériau adaptées et l’optimisation de leur construction autorisent un maximum de pression de béton frais.

Il y avait au total 32 000 mètres carrés de surface à coffrer.
Des étayages ont aussi été mis en place. Il faut surtout mentionner l’étayage pour fortes charges de 20 mètres de haut d'un sommier à l'intérieur du bâtiment.

L’escalier spiralé a été réalisé de manière traditionnelle comme par un charpentier car chaque mètre carré est différent et sans éléments répétitifs. Tous les autres escaliers sont des pièces finies en usine.

Pour des raisons statiques, il fallait que l’armure soit plus solide que la moyenne. Ce n’est pas seulement le fait que les tresses d’acier soient plus épaisses, mais leur diamètre allait jusqu'à 28 millimètres. Pour être conforme à la statique extrêmement complexe, les armures des parties distinctes du bâtiment ont été fixées entre elles par des raccords vissés. Pour certaines transitions stratégiques, il a même fallu faire appel à des soudeurs spécialisés venant d'autres Länder. 
Au total, 7.500 m³ de béton C30/37, C35/45 et C40/50 ont été intégrés ainsi que 740 tonnes d’acier.

Le château de cartes : Planification et logistique d’un combat de matériel

L’espace restreint du centre ville n’a pas laissé beaucoup de place pour le stockage. Trois grues travaillent d’arrache-pied. Il n’a pas été fait de pauses hivernales.

La livraison des matériaux a eu lieu juste dans les temps. En présence de ce volume considérable, il a fallu une planification complexe liée à une longue expérience de la manière dont les colonnes pouvaient absorber tout ce qui avait été calculé. L’ensemble de l'ouvrage se divise certes en différentes tranches mais de nombreuses opérations ont lieu simultanément. En outre, la statique complexe, avec ses nombreuses composantes accrochées aux plafonds ou aux étages, oblige les exécutants des travaux à une véritable lutte de matériel. En effet, tous les étaiements des fonds/plafonds sous-jacents ou sommiers, tout en étant déjà contraignants, n'ont pas pu être enlevés tant que les structures porteuses situées en hauteur et stabilisant l'ouvrage n'ont pas été terminées. Si on avait retiré les étais, le chantier à peine terminé se serait écroulé comme un château de cartes. Le cadencement, donc la réutilisation multiple échelonnée et donc efficiente de matériel de chantier n’était donc pas possible en continu.
Jusqu’à la construction du plafond de la salle, une grande partie des étais ont dû rester sous la salle de théâtre. C’est encore plus net pour les murs latéraux qui semblent flotter librement : ils garderont jusqu’à la fin les étais d’acier intégrés dedans. C’est seulement une fois le gros œuvre terminé, donc lorsqu’on ne pourra plus rien modifier ni améliorer, qu’ils pourront être enlevés.

L’ingénieur chef de chantier Ralf Hündorf de F&E est tout à fait satisfait de l'évolution à ce jour mais souligne les fortes contraintes : « Ce n’est pas une simple construction d'étages ! – Un seul chantier de ce genre – après ça, on a tout vu ! »

Perspectives

Le bâtiment doit être inauguré au printemps 2010. La troupe de théâtre, la direction et le programme sont déjà prévues. La zone principale d'activité du théâtre est composée du district de Gütersloh et les communes voisines.

Intervenants dans la construction

Donneur d’ordre : Office de la construction de la ville de Gütersloh
Exécution des travaux : Fechtelkord & Eggersmann GmbH, Marienfeld
Architectes : Architectes PFP BDA, Hambourg
Contrôle du projet, directeur externe de chantier : Oehme & Partner GbR, Bielefeld
Statique, ingénieurs conseils : Prinz & Pott, Bielefeld
Coffrage des fondations, des murs et grimpant : PASCHAL-Werk G. Maier GmbH

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