C Prix d Architecture 2014-2015 DOSSIER - IFB 42 · composant l'ossature ovale de la passerelle . Afin de déterminer la forme des pièces et ... modélisation simplifiée de la structure

Inter-Forêt Bois 42 – 22, rue Balaÿ – 42000 Saint-Etienne

Prix d’architecture 2014 - 2015

DOSSIER TECHNIQUE

Pour une meilleure organisation du concours, nous avons modifié le déroulement du rendu.

Il se déroulera en 2 étapes :

-un rendu esquisse au 30 janvier 2015.

-un rendu final, pour les équipes sélectionnées, au 27 février 2015.

5ème session

Concours Prix d’Architecture 2014-2015

Une Passerelle Urbaine en Bois

Groupe 6Dossier de Sélection06.03.2015

Concours d’architecture : Passerelle bois Démarche du projet

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Le cahier des charges a pour but de définir les usages et les contraintes :Usages : • Utilisateur de la

passerelle : Personnes à mobilité réduite, vélos, personnes à pied

• Fonctionnalités : Traverser la voie ferrée et la route, commencer à se promener jusqu'au parc, créer une ambiance dépaysante, ajouter un peu de vie par le biais du bois au paysage environnement (industrie de la manufacture)

Contraintes : Accessibilité (pente maximum), hauteur de voie ferrée, emprise au sol, portée maximale, largeur des voies et des zones où les poteaux peuvent être placés.

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Les esquisses ont pour objectif de définir les critères que l'on souhaite apporter à notre projet :• Hypothèse de base :

passerelle actuelle conservée ou non.

• Accès : Ascenseur, escalier, rampe PMR ou non

• Emprise au sol • Forme générale• Lieu de la traversée• Les points à relier• Matériaux structurels

Ces critères nous permettent d'éliminer les solutions abérrantes.

Choix:• Accès par un

ascenseur (le plus écologique possible) + une rampe de 8% et par une rampe de 4% + un escalier en colimaçon

• Destruction de la passerelle actuelle

• Forme courbe• La rampe menera au

Fil (salle de spectacle), volonté de relier le parc derrière le fil

• Structure et habillement en bois

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La création d'une maquette en carton nous a permis de comprendre, de "ressentir" la structure imaginée et de choisir plus en détails sa forme et son principe constructif.Utilisation d'un outil d'architecte pour mieux comprendre le fonctionnement et travailler l'esthétique (mise en commun des compétences du groupe).Nous avons réalisé des tests sur des morceaux de bois taillés comme les pièces de bois composant l'ossature ovale de la passerelle .Afin de déterminer la forme des pièces et d'obtenir l'angle entre les différentes pièces souhaité.Mais aussi de comprendre l'assemblage choisi et sa difficulté de mise en oeuvre (choix de rajout d'organe en fixation métallique entre les pièces de l'arche)

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Ils nous permettent : de :Travailler sur les plans à l'echelle afin de transformer notre idée en dessin concret et d'insérer la construction dans son environnement.

Se focaliser sur les points particuliers et les difficultés induites par notre structure afin de trouver des solutions.

La forme réelle de la structure émerge, on peut déterminer les élements, on choisit donc le type de bois qu'on va utiliser en fonction des différents élèments et des sollicitations qu'ils subissent mais aussi en fonction des contraintes esthétiques que l'on s'est imposé sur le projet. (poutre courbe pour recréer une forme sinueuse semblable à l'arbre).C'est une premier choix que l'on fait en fonction d'une analyse mécanique rapide de la structure. Il faut ensuite vérifier nos choix.

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Grâce aux plans que l'on a réalisé auparavant, on peut travailler sur la mécanique de la structure :Réalisation d'une modélisation simplifiée de la structure.Listing des charges s'appliquant sur la structureVérification de la résistance des différents élèments de la structureSi les élements résistent aux calculs, le projet est conservé sinon il est modifié de façon à obtenir une structure cohérente et réalisable.Cette étude de faisabilité n'a pas pour but de rendre le projet exécutable (utilisation d'un véritable bureau d'étude dans ce cas) mais de rendre compte de la pertinence de notre choix de structure, c'est pour cela que l'étude portera sur les élèments de la structure et non pas sur le dimensionnement de ses assemblages. Les calculs seront également simplifiés.

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Création d'une maquette à l'echelle 1/100 pour intégrer notre projet à l'environnement du site.Travail minitieux à cette échelle, le bois est travaillé en gris car on considére que cette maquettel'intégration du projet dans son environnement au fil des années.Réalisation de coupes afin de mieux détailler la structure, son habillage et son fonctionnement.Création de perspectives afin préciser la forme et le rendu du projet à différentes points de vue (vue de la rue, vue du ciel ou encore vue de la route par les automobilistes)Réalisation de croquis d'ambiance recréant la sensation ressentie par l'usager lors de l'utilisation de la passerelle (compréhension et diagnostique des besoins de l'utilisateurs)

Démarche du Projet

Le cahier des charges a pour but de définir les usages et les contraintes :

Usages : - Utilisateur de la passerelle : Personnes à mobilité réduite, vélos, personnes à pied - Fonctionnalités : Traverser la voie ferrée et la route, commencer à se promener jusqu’au parc, créer une ambiance dépaysante, ajouter un peu de vie par le biais du bois au paysage environant (industrie de la manufacture) - Contraintes : Accessibilité (pente maximum), gabarit minimum sous la voie ferrée, emprise au sol, portée maximale, largeur des voies et des zones où les poteaux peuvent être placés.

Les esquisses ont pour objectif de définir les critères que l’on souhaite apporter à notre projet :

- Hypothèse de base : passerelle actuelle conservée ou non.- Accès : Ascenseur, escalier, rampe PMR ou non- Emprise au sol - Forme générale- Lieu de la traversée- Les points à relier- Matériaux structurels Ces critères nous permettent d’éliminer les solutions abérrantes. Choix:- Accès par un ascenseur (le plus écologique possible) + une rampe de 8% et par une rampe de 4% + un escalier en colimaçon- Démontage de la passerelle actuelle- Forme courbe- La rampe menera au Fil (salle de spectacle), volonté de relier le parc derrière le Fil- Structure et habillement en bois massif.

La création d’une maquette en carton nous a permis de comprendre, de «ressentir» la structure imaginée et de choisir plus en détails sa forme et son principe constructif.

Utilisation d’un outil d’architecte pour mieux comprendre le fonctionnement et travailler l’esthétique (mise en commun des compétences du groupe).

Nous avons réalisé des tests sur des morceaux de bois taillés comme les pièces de bois composant l’ossature ovale de la passerelle.

Afin de déterminer la forme des pièces et d’obtenir l’angle souhaité entre les différentes pièces.Mais aussi de comprendre l’assemblage choisi et sa difficulté de mise en oeuvre (choix de rajout d’organe en fixation métallique entre les pièces de l’arche).

Ils nous permettent : de :Travailler sur les plans à l’échelle afin de transformer notre idée en dessin concret et d’insérer la construction dans son environnement.


La forme réelle de la structure émerge, on peut déterminer les élements, on choisit donc le type de bois qu’on va utiliser en fonction des différents élèments et des sollicitations qu’ils subissent mais aussi en fonction des contraintes esthétiques que l’on s’est imposées sur le projet. (poutre courbe pour recréer une forme sinueuse semblable à l’arbre).C’est une premier choix que l’on fait en fonction d’une analyse mécanique rapide de la structure. Il faut ensuite vérifier nos choix.

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Grâce aux plans que l’on a réalisé auparavant, on peut travailler sur la mécanique de la structure :

- Réalisation d’une modélisation simplifiée de la structure.- Listing des charges s’appliquant sur la structure.- Vérification de la résistance des différents élèments de la structure

Si les élements résistent aux calculs, le projet est conservé sinon il est modifié de façon à obtenir une structure cohérente et réalisable.

Cette étude de faisabilité n’a pas pour but de rendre le projet exécutable (utilisation d’un véritable bureau d’études dans ce cas) mais de rendre compte de la pertinence de notre choix de structure, c’est pour cela que l’étude portera sur les élèments de la structure et non pas sur le dimensionnement de ses assemblages. Les calculs seront également simplifiés.

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Création d’une maquette à l’échelle 1/200 pour intégrer notre projet à l’environnement du site.

- Réalisation de coupes afin de mieux détailler la structure, son habillage et son fonctionnement.- Création de perspectives afin préciser la forme et le rendu du projet à différentes points de vue (vue depuis l’intérieur, vue du ciel ou encore vue de le boulevard par les automobilistes)- Réalisation de croquis d’ambiance recréant la sensation de l’usager lors deson parcours sur la passerelle (compréhension et diagnostic des besoins de l’utilisateur).


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Nous avons choisi de traiter le sujet en sélectionnant trois pistes d’inspirations issues d’environnements diverses. Que ce soit retranscrit par les matériaux, la sensation, l’usage ou bien l’esthétique. C’est trois pistes nous permettrons de garder un fil conducteur à l’élaboration de notre projet.

INSPIRATION Biomimétique À l’instar de l’écologie et au contraste de l’encrage industriel de la ville. L’influence biomimétique se veut respectueuse de l’environnement et intimement « mime » de la nature.

INSPIRATION dynamique Tel un voyage éphémère, l’inspiration dynamique transporte et fait voyager. Cette rythmique permet alors d’éveiller curiosité et découverte.

INSPIRATION Intemporelle Marquer par le temps et par l’histoire, le bois reste moderne et eternel. Plonger dans une atmosphère à l’aspect essentiel et primitive. Cette influence ce veut brut et rassurante.









esthétique recherchée

Nous avons choisi de traiter le sujet en sélectionnant trois pistes d’inspirations issues d’environnements divers. Que ce soit retranscrit par les matériaux, la sensation, l’usage ou bien l’esthétique, ces trois pistes nous permettrons de garder un fil conducteur à l’élaboration de notre projet.

INSPIRATION Biomimétique À l’instar de l’écologie et au contraste de l’encrage industriel de la ville, l’’influence biomimétique se veut respectueuse de l’environnement et intimement « mime » de la Nature.

INSPIRATION Dynamique Tel un voyage éphémère, l’inspiration dynamique transporte et fait voyager. Cette rythmique permet alors d’éveiller curiosité et découverte.

INSPIRATION IntemporelleMarquer par le temps et par l’histoire, le bois reste moderne et éternel, nous fait plonger dans une atmosphère à l’aspect essentiel et primitif. Cette influence se veut brute et rassurante.

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Parti-pris Architectural

Lier la ville au Parc :

Nous avons souhaité cette passerelle urbaine comme lien entre la ville et les équipements du Parc, comme le début d’un parcours sportif et évasif, faisant la transition entre la dureté de l’industrie et l’apaisement de la Nature.

Fabriquer la courbe :

Le défi pour nous était de trouver une façon cohérente de créer de la courbe tout en conservant l’utilisation du bois massif au maximum. Pour cela, nous avons décomposé la courbe en successions de lignes droites; cela se traduit par l’emploi de sections de bois massif pour former l’ossature à l’allure courbe. De plus, en plan aussi nous voulions retrouver cette sinuosité c’est pourquoi nous jouons sur le décalage de l’ossature pour donner du mouvement.Aussi, nous avons voulu tirer parti au maximum de la structure des arches en étudiant les décompositions possibles. En effet, l’arche sert à la partie couverte de la passerelle urbaine, puis en enlevant deux sections de chaque côté on se retrouve avec des «murs» qui guident le parcours et enfin en ne laissant qu’une section de part et d’autre, cela servirait de garde-corps pour les parties basses des rampes. Habiller la structure :

Nous voudrions habiller la structure avec des tavaillons, cloués en recouvrement, en décalage pour amplifier le mouvement de la courbe généré par la structure même. C’est aussi le moyen de créer une différence au niveau du ressenti entre intérieur et extérieur. Par ailleurs, nous montrons alors que la rigidité du bois massif n’empêche pas la fabrication d’un ouvrage incurvé qui donne l’idée de mouvement et de vitesse.

Utilisation du bois :

L’intérieur de la passerelle doit donner l’impression d’être un endroit agréable à visiter. Le bois est source d’atmosphère chaleureuse, c’est pour cela que la passerelle est entièrement faite de ce matériau. Les piles évoquent le tronc d’un arbre et ses branches, le tracé de la passerelle la sinuosité d’une branche.Un des objectifs était de travailler au maximum en bois massif pour toutes les petites sections telles que l’ossature ou l’habillage. Les grandes sections pour lesquelles nous avons des formes courbes et besoin de beaucoup de résistance sont réalisées en lamellé collé même si ce principe constructif est moins naturel que le bois massif puisqu’il comprend de la colle en grande quantité.Le bois sera utilisé dans notre structure porteuse afin de montrer que des squelettes en bois peuvent être utilisés pour des ouvrages de taille notable et de forme inhabituelle.

Référence : Passerelle Villetaneuse

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Piles de la passerelle :

Les piles de la passerelle sont conçues pour rappeler la forme d’un arbre. Elles sont donc constituées d’un tronc (poteau principal) et de branches (poteaux secondaires). La partie principale de la passerelle (traversée de la voie ferrée et de la route) est composée de trois piles. La pile intermédiaire (Figure 1 : Pile intermédiaire) diffère de celles de rive (Figure 2 : Pile de rive) car elle prend appui sur le trottoir et la dimension (1 m 50 de diamètre) du poteau de la pile de rive ne convient pas à cet emplacement. Elles seront construites en lamellé collé car le bois massif permet difficilement d’avoir les dimensions requises. Les assemblages sont réalisés dans l’âme des sections grâce à une plaque métallique, seuls les boulons seront visibles. Les parties métalliques visible seront bien sûr traitées à la peinture ignifuge et intumescente afin d’avoir une protection au feu en cas d’incendie sur la structure.

Figure 1 : Pile intermédiaire Figure 2 : Pile de rive

La liaison entre les poteaux principaux et les fondations en béton se feront suivant le système constructif de la Figure 3. Les liaisons entre les poutres et le poteau se feront à l’aide de platines métalliques et de boulons fait sur mesure pour épouser la forme de la pile.(Figure 4)

Figure 4 : Liaisons de la pile

Figure 3 : Liaison poteau bois - fondation béton

Références architecturales : Poutres primaires :

La passerelle est supportée par 4 poutres porteuses en lamellé collé d’une portée de 25 m chacune. Suite à un pré dimensionnement elles ont une hauteur de 1 m et une largeur de 35 cm.Afin de suivre le tracé de la passerelle elles ont des formes courbes. Ce pré-dimensionnement sera vérifié dans l’étude de faisabilité qui suit. Le matériau choisi pour ces poutres primaires est le lamellé collé en GL36h qui a une très bonne résistance car ces poutres sont très sollicitées.

Principes Constructifs

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Poutres secondaires :

Des poutres en bois massifs seront mises en place perpendiculairement aux poutres primaires. Elles seront espacées de 60 cm et permettront de reprendre le plancher de la passerelle (en lame de bois) ainsi que les charges dues aux luminaires, jardinières et les charges d’exploitation. Un pré-dimensionnement nous donne une largeur de 20 cm pour une hauteur de 35 cm.Nous partirons sur du C24 en douglas, c’est un choix que nous vérifierons lors de l’étude de dimensionnement.

Ossature de la passerelle :

L’ossature de la passerelle aura une forme ovale (Figure 5 Référence architecturale) mais sera composée uniquement de pièces de bois droites. Afin d’obtenir une structure courbe les pièces de bois seront emboitées suivant un angle. Celui-ci permettra, suite à l’assemblage de plusieurs pièces, d’obtenir la forme désirée.

Figure 5 : Référence architecturale Figure 6 : Assemblage à enfourchement en T

L’assemblage des éléments constituants l’ossature de la passerelle, seront fait selon le principe des assemblages en enfourchement en T. (Figure 6)

Cependant dans notre cas les assemblages seront en biais, on se basera donc uniquement sur le principe que l’on modifiera afin d’obtenir la forme que l’on souhaite, pour cela nous avons réalisé des essais chez un menuisier.

L’avantage de cet assemblage est sa simplicité avec un principe d’organes mâle-femelle. Révélant la forme brute du bois. Les angles sont boulonnés, afin de ne pas avoir de boulons en acier apparent, ils sont enfoncés à 2 cm de profondeur et recouvert de bois, de plus cette ossature sert uniquement à porter l’habillage en planches de bois légères et donner l’esthétique de la passerelle, il ne reprendra donc pas beaucoup de charges. Cette précaution est utile pour prévenir de la ruine en cas d’incendie et d’éviter l’effondrement immédiat de l’ossature.

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etude De Faisabilité

Afin de savoir si notre conception est réalisable, nous allons réaliser une étude de faisabilité. En fonction des éléments choisis et de leurs dimensions, il faut vérifier leur résistance. Tout d’abord, il faut lister les charges qui vont s’appliquer sur la structure.Pour cela il faut déterminer les caractéristiques des différents matériaux utilisés :

Une fois que nous avons toutes les charges, nous allons modéliser la structure afin d’effectuer des calculs de résistance.Pour cela et puisque nous réalisons une étude rapide, certaines hypothèses seront faites : - Les poutres primaires lamellées collées mesurent au maximum 25 m, leur forme étant légèrement courbe par endroit mais nous partirons quand même sur une portée de 25 m.- Nous réaliserons les calculs uniquement pour la situation la plus défavorable : la poutre ayant la plus grande portée, le poteau ayant le plus de hauteur et la partie de la structure reprenant le plus de poids.- Les divers cas de charges au vent non pas été étudiés ici mais doivent l’être dans une étude plus approfondie pour la réalisation de la passerelle. C’est la combinaison d’action avec la neige qui nous parait la plus défavorable qui a été étudiée.- Dans un souci de simplification des calculs nous considérerons pour la charge de neige que l’arche est plane, avec un coefficient de forme de 0,8, cela est très pénalisant mais nous permet d’avoir un résultat simplifié. Cette charge de neige est appliquée sur l’ossature en arche.

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Il faut commencer par vérifier les dimensions des poutres secondaires qui reprennent le plancher de la passerelle, les décorations (jardinières), les luminaires et équipements divers, les charges d’exploitation dues au cycliste et aux piétons. - Les poutres secondaires :

Une fois que nous avons obtenu les réactions d’appuis grâce au logiciel ROBOT d’Autodesk, nous les reportons sur les poutres primaires afin de vérifier leurs dimensions. Les ossatures en arche de la passerelle sont fixées directement sur les poutres primaires, on a donc tous les 30 cm soit une arche soit une poutre secondaire. La poutre primaire est donc sollicitée par des actions ponctuelles tous les 30 cm.- Les poutres primaires :

La modélisation des poutres secondaires est donc une poutre sur 4 appuis représentant les 4 poutres primaires qui reprennent les poutres secondaires.D’après le dimensionnement effectué sur robot des poutres en bois massif C24 de 20 cm de large par 30 cm de haut sont suffisantes pour les charges que l’on reprend. On modifiera donc les dimensions des poutres secondaires.

La poutre primaire est très sollicitée, les dimensions que nous avions prévues ne suffisent pas il faut donc augmenter nos dimensions, les nouvelles poutres primaires feront donc 70 cm de large et 1,70 m de haut.

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- Les poteaux d’appuis :

Le poteau le plus haut considéré mesure 8,60 m, la section que nous avions proposé de 1,50 m de diamètre est suffisante pour reprendre les charges engendrées par notre structure. Le bois lamellé collé utilisé sera du GL 30 h, d’après la note de calcul c’est suffisant dans ce cas. Remarque : la longueur et la hauteur de nos poutres primaires sont assez défavorables, des barres anti-déversement seront mises en place entre les poutres primaires afin de préserver celle-ci.

La structure est donc faisable avec une prise en compte des modifications engendrées par le dimensionnement sous ROBOT. Il faut maintenant partir de ces dimensions est aboutir à une réelle étude poussée de la structure afin de réaliser un dossier d’exécution.

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Le projet est équipé d’un ascenseur, nous avons voulu le développer au maximum en bois dans un but environnemental. Dans cette optique nous proposons d’équiper la passerelle d’un ascenseur solaire.Le Solar Elevator est équipé de panneaux photovoltaïques qui l’alimentent en éléctricité, ce qui le rend autonome sur le plan énergétique. L’électricité générée par les panneaux charge une batterie qui permet d’utiliser l’ascenseur en continue.Le système utilise la gamme d’ascenseur Schindler 3300, qui a une capacité de 5 à 9 passagers.

Figures 7 : Ascenseur Schindler Solar Elevator

L’escalier sera tournant, en bois et dont les dimensions respecteront les normes en vigueurs.

Figures 8 : Références architecturales : Inspiration escalier

Détails Complémentaires

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Détails De l’habillage

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Documents

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