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Habit de verre sous ATEx pour la Gare de Strasbourg

Jean-Claude Brehm, chef de projet pour l'opération chez Seele, explique que la forme de la grande verrière est conçue comme une portion de "pseudo-Tore" définie par la révolution d'une courbe autour d'un axe incliné de 17° par rapport à la verticale. Malgré cette forme spectaculaire géométriquement complexe et une présence indéniable, l'objectif était de préserver la vision depuis le parvis sur la façade historique érigée en 1883 par les chemins de fer allemands. « La charpente métallique a été pensée pour paraître la plus légère possible : pour contreventer transversalement les arcs en profils reconstitués soudés de la structure primaire, une série de tirants a été disposée en rayons de bicyclette. Et les poutres "Fink" qui composent la structure secondaire, constituées d'une membrure comprimée et de tirants de sous-tension, ont un impact visuel limité tout en permettant une plus grande souplesse pour les détails de connexion. » Dans cette quête esthétique de la transparence, « les vitrages courbes ne pouvaient être cintrés à chaud, ajoute-il. Sous l'action des rouleaux, le verre aurait pris du relief et une texture. »

Un procédé inédit

Avec les contributions de Patrick Henault de Socotec et de Michel Cossavella pour le CSTB dans le cadre d'une Appréciation Technique d'Expérimentation, l'équipe de Jean-Claude Brehm a mis au point les procédés de réalisation et les notes de calculs afférents au cintrage des verres trempés. Les deux dalles ont été forcées à froid sur des gabarits, intercalaire compris. Ça n'est qu'après avoir réalisé cette mise en forme que l'ensemble a été mis sous autoclave afin de faire adhérer durablement les verres de 6 mm d'épaisseur à l'intercalaire. Résultat : un vitrage plus lisse et un intercalaire libéré des contraintes résiduelles et des défauts toujours possibles lorsque le cintrage est réalisé à chaud (risque de bullage ou de délaminage). Pour Michel Cossavella, les inconnues et les variables étaient nombreuses, d'autant que l'intercalaire intégrait un film de protection solaire pris en sandwich entre 2 PVB. « En plus du film de protection solaire et d'une couche à basse émissivité protégeant la verrière d'un effet de serre, la double sérigraphie reçue par certains vitrages pouvait avoir une influence sur leur vieillissement ou leur résistance », analyse-t-il. Au-delà des complexités de réglage et de précision de mise en œuvre liées aux géométries courbes de l'ensemble des éléments de la charpente située en zone sismique, la principale difficulté consistait à récolter l'intégralité des données sur les comportements des produits verriers. Raison pour laquelle le CSTB et SEELE ont réalisé de nombreux essais incluant notamment la simulation sur 10 ans de l'adhérence des différents composants du feuilletage, ou de la performance à l'air, à l'eau, au vent et aux chocs.

Un logiciel sans équivalent

Plus en amont, les experts Eclairage du CSTB se sont penchés sur l'impact des dispositifs d'éclairement. Michel Garcia raconte qu'il s'agissait d'étudier et d'optimiser les sources, la nature et la puissance des éclairages sur la base d'un canevas fourni par AREP. Objectifs : évaluer la perception réelle de l'ancienne façade de la gare au travers de la grande verrière ; limiter l'éblouissement et préserver la vision nocturne du parvis de la gare pour un observateur situé à l'intérieur de cette même verrière. Très vite, le puissant logiciel PHANIE, développé par les ingénieurs du CSTB, a permis le calcul des éclairements spectraux qui, une fois traduit en couleur RVB, livrait des images de synthèse fidèles à la réalité avec une qualité de rendu sans équivalent. « Grâce à PHANIE, capable de traiter des architectures complexes, il a été possible de corriger certaines luminances et autres caustiques avec des modélisations par tous types de temps, sous un ciel ensoleillé comme sous un ciel couvert, sous éclairage naturel comme sous éclairage artificiel, développe Michel Garcia. C'est grâce à l'étude des reflets du soleil sur la tôle inox du puits de lumière de section elliptique, situé au dessus des arrivées de bus en sous-sol du parvis de la gare, que l'ajustement de la forme en entonnoir du dispositif d'éclairage naturel a été possible », conclut-il.

Simulation de la gare avec un ensoleillement à 11h du matin au mois de mars
Simulation de la gare : éclairage artificiel de l'intérieur de la verrière
Simulation de la gare : ensoleillement à 8h du matin en mars

Fiche technique

  • Maîtres d'ouvrage : SNCF, Direction du Développement des Gares, et Communauté Urbaine de Strasbourg
  • Maître d'œuvre : SNCF Direction de l'Infrastructure (DAAB)
  • Bureaux d'études : AREP et RFR
  • Réalisation de la verrière et fabrication du verre feuilleté : SEELE
  • Bureau de contrôle : SOCOTEC
  • Livraison : octobre 2007
  • Surface en vitrages cintrés : 4000 m² environ
  • Dimensions verrière : 120m de long, 20m de large (moyenne), et 25m de haut
  • Structure primaire : arcs (composés de 5 arcs de cercles tangents de rayons de 12 à 36 m), poteaux de section tubulaires articulés en pied et en tête, et tirants disposés sur l'arc en rayons de bicyclette (pour la stabilité transversale de la verrière); trame de 9m
  • Structure secondaire : poutres "Fink" (constituées d'une membrure comprimée et de tirants de sous-tension) reliant en portion de cercle la structure primaire, et série de ronds pleins tendus entre les nœuds d'intersection des structures primaire et secondaire (stabilité longitudinale) ; trame de 4,50m
  • Membrure tertiaire : parallèle à la structure primaire et composée d'arcs réalisés avec T cintrés de 120 x 80 sur lesquels sont fixés les supports des vitrages; trame de 1,50 m
  • Vitrages : simples vitrages feuilletés et cintrés à froid (recevant pour certains une double sérigraphie), composés de 2 verres durcis ou trempés HST (6+6) avec couche en face 4 à basse émissivité (isolation thermique) et un intercalaire constitué d'un film (protection solaire) pris entre 2 PVB.