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Construire haut face à la Méditerranée : quelles exigences de stabilité et de confort ?

Tour La Marseillaise. Client : Constructa. Architecte : Ateliers Jean Nouvel. Photo : Michèle Clavel

Les conditions climatiques du littoral méditerranéen, caractérisées notamment par des vents de mer et de terre, doivent être prises en compte lors d'une opération de construction. Le CSTB a accompagné la conception de tours de 100 mètres de haut, ou plus, pour accueillir logements, bureaux et services sur un littoral très prisé mais contraint par la rareté du foncier. Il a mis son expertise aérodynamique au service de constructions sur la Côte d'Azur pour assurer leur stabilité et leur confort au vent. Une obligation pour assurer la pérennité du bâti et la sécurité des personnes. Une exigence également pour offrir des balcons et terrasses agréables à vivre, et éviter les couloirs de vent au pied de la tour notamment.

Contexte climatique local

Les espaces côtiers sur le littoral méditerranéen sont caractérisés par leur ouverture sur la mer et par leur relief – jusqu'à 1000 mètres de haut. À certains endroits, celui-ci plonge directement dans la mer, comme à Monaco. Le vent, qu'il vienne de la mer ou du nord (mistral, tramontane) est conditionné par ces montagnes, et le bâtiment, selon son emplacement, est protégé ou non par son environnement. Avec ce relief escarpé de la Côte d'Azur, chacun peut en quelques dizaines de mètres se sentir tout à fait abrité ou, au contraire, très exposé au vent.

Le CSTB étudie précisément le double impact du vent et de la topographie sur les bâtiments, et notamment sur les tours qui par leur hauteur sont particulièrement exposées aux aléas climatiques. Par son expertise dans le domaine aérodynamique, il accompagne les bureaux d'étude et les constructeurs dans le dimensionnement optimisé des Immeubles de Grande Hauteur, au niveau des structures et des façades. Tout l'enjeu réside dans la justesse des données d'entrée et leur analyse pour soutenir une conception sur-mesure.

Premier immeuble de grande hauteur à voir le jour sur les quais d'Arenc, dans la cité phocéenne, la tour La Marseillaise recevra ses premiers occupants à la fin de l'été 2018. Le CSTB a accompagné la conception de cette nouvelle tour de bureaux, ainsi que celle de projets résidentiels monégasques comme la tour Testimonio II dont l'ouverture est prévue en 2020.

Stabilité et confort au vent

Stabilité au vent de la tour. C'est le premier objet des études aérodynamiques du CSTB pour assurer la sécurité et la pérennité d'un immeuble de grande hauteur. Pour la tour la Marseillaise par exemple, le travail d'optimisation de la structure s'est concentré sur le noyau de la tour, réalisé en béton, pour éviter l'inconfort des occupants en cas de grand vent. L'impression de « mal de mer » peut notamment intervenir dans les étages les plus élevés à cause des déplacements en tête de tour, si le vent est fort.

Pour la tour Testimonio II, la présence de balcons face à la mer à tous les étages (25), a nécessité de vérifier le confort au vent des occupants tout au long de l'année. De même, lorsque le CSTB a travaillé pour la tour Odéon, à Monaco, il a contribué au dimensionnement optimisé des voiles acrotères* en verre, bordant la terrasse du dernier étage (170 m), afin de garantir le confort de ses utilisateurs.

Enfin, c'est au pied de la tour que l'attention se porte. Plus la tour est haute, plus elle va aller « chercher » du vent en hauteur pour le rabattre en pied de tour. Les piétons sont alors soumis à un vent ayant la force de celui qui souffle à la cime de l‘édifice. Cet effet peut être accentué par la promiscuité d'autres immeubles de grandes hauteurs. Des aménagements végétalisés protègent les piétons de ces couloirs de vent.

Expertise aérodynamique

Pour mener son étude aérodynamique, l'approche spécifique du CSTB consiste, en première étape, à réaliser une rose des vents typique de chaque site, où se situe le futur bâtiment. À partir des données recueillies dans la station météo la plus proche, et d'un relevé topographique de la région, le CSTB met au point une cartographie climatique précise. Ainsi il tient compte du relief, des zones densément bâties et des forêts pour estimer le niveau de vent, qui impacte la façade et la structure du bâtiment.

L'approche par simulation numérique et expérimentale combinée, permet ensuite aux équipes du CSTB de caractériser finement les pressions exercées sur l'ouvrage. Le CSTB met en œuvre un essai en soufflerie atmosphérique, qui permet de mesurer les efforts de pointe que subit un ouvrage pendant une tempête. Concrètement, le futur ouvrage, reproduit sur maquette réduite, est testé dans son environnement proche (rayon de 400 à 500 mètres). La simulation numérique est complémentaire. Elle permet en amont de préparer l'essai (pré-dimensionner les sollicitations aérodynamiques, définir la métrologie, etc.). En aval, elle offre une représentation très didactique des écoulements du vent, et facilite l'analyse des données recueillies en soufflerie.

Cette méthode est appliquée par le CSTB de manière spécifique à chaque projet. Dès la phase conception et jusqu'à la pose de la dernière pierre, le CSTB accompagne les acteurs dans l'optimisation du projet.

En savoir plus :

* acrotère désigne ici un muret masquant un toit plat ou une terrasse.