Confrontation ou disparition on ou disparition n ou disparition ou

Mémoire de master
Janvier 2012
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Directeurs de mémoire
Jean-François Blassel
Guillemette Morel-Journel
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Confrontation ou disparition
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La création de couvertures vitrées de cours
intérieures dans des bâtiments existants.
Delphine Dufaye
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Delphine Dufaye
Mémoire de master
Matières à penser
Janvier 2012
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Directeurs de mémoire
Jean-François Blassel
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4.
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Bibliographie
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Introduction
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Le sujet ici traité parle des relations et confrontations qui sont sous-jacentes à la
création contemporaine au sein d’un bâtiment existant. A ce titre la spécificité de
la réalisation d’une verrière est qu’il s’agit d’un objet technique. Le rapport établit
entre la verrière et l’existant est de plusieurs ordres.
Il est en premier lieu formel : la verrière à ce titre n’a pas lieu d’être si elle ne
recouvre pas un espace cerné par plusieurs éléments bâtis. La relation à l’existant
est également technique puisque la stabilité de la verrière et le transfert de ses
charges propres s’appliquent aux bâtiments existants. Enfin cette relation est
sensible puisqu’elle juxtapose des esthétiques diverses, de par leur époque, les
matériaux utilisés, leur mise en œuvre, …
La fonction première de la verrière est de servir d’abri mais également d’apporter
de la lumière naturelle. L’usage du verre correspond à la recherche d’une
transparence maximale. Quelles que soient les démarches adoptées face à la
création d’une couverture vitrée dans une cour existante, la quête de la
transparence maximale est un objectif majeur de ces réalisations et guide les
choix de conception.
La question d’adaptation exprime la souplesse accordée par la nouvelle création à
intégrer des contraintes liées à l’espace existant. L’adéquation désigne plutôt la
finesse architecturale comme le résultat d’une recherche d’intégration, qui passe
par le respect de l’existant (formel, esthétique, patrimonial, intégrité structurelle).
La stratégie structurelle implique un positionnement face à la technique. La
performance technique est ici pensée dans un sens large. Elle englobe : la
manière de penser la conception du projet comme un tout, les stratégies
volumétriques et structurelles mises en place, la prise en compte de contraintes
d’adaptation et d’intégration ainsi que les stratégies environnementales
adoptées.
Ces couvertures vitrées sont des ouvrages techniques. En ce sens ils résultent du
travail commun des architectes et des ingénieurs. Les stratégies structurelles
choisies sont déterminantes quant à l’identité donnée à l’espace. Elles sont
directement liées à la nature de l’environnement préexistant.
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-Couvertures vitrées des Cours Marly, Puget et Khorsabad du Louvre, Paris, 1988,
Ioeh Ming Pei, RFR (Peter Rice) et Arup
-Couverture du musée historique, Hambourg, 1989, gmp Architeckten von
Gerkan, Marg & Partner, Schlaich Bergenmann & Partner
-Couverture de la cour sud de l’abbaye de Neumünster, Luxembourg, 1999, RFR
Ingénieurs
-Couverture de la cour du British Museum, Londres, 2000, Norman Foster &
Partners, Buro Happold Consulting Engineers
-Couverture de la cour du Musée Maximilian, Augsburg, 2002, Hochbauamt
Augsburg, Krippl und Schiele, Ludwig & Weiler Ingenieur
-Couverture de la cour du Smithsonian Institut, Washington, 2007, Norman Foster
& Partners, Buro Happold Consulting Engineers
(Voir fiches descriptives de chaque projet en annexe)
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Les réalisations que j’ai choisies d’étudier sont, sur une période de vingt ans,
exemplaires. En effet, le programme et les ambitions qui entourent la réalisation
de la couverture ont amené les équipes de maitrise d’œuvre à proposer des
solutions contextuelles et techniquement innovantes. De plus, elles développent
des stratégies structurelles et environnementales répondant à des enjeux et
contextes variés.
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1 - Couvertures vitrées des Cours Marly, Puget et Khorsabad du Louvre
2 - Couverture du musée historique, Hambourg
3 - Couverture de la cour sud de l’abbaye de Neumünster, Luxembourg
4 - Couverture de la cour du British Museum, Londres
5 - Couverture de la cour du Musée Maximilian, Augsburg
6 - Couverture de la cour du Smithsonian Institution, Washington
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6
Réfléchir sur le rapport entre technique et architecture autour de l’analyse des
couvertures vitrées au sein de bâtiments existants permet de voir comment la
quête ultime de la transparence et les contraintes induites par l’existant motivent
et nourrissent des innovations techniques variées. L’insertion au sein d’un
bâtiment existant d’un nouvel ouvrage, pose la question du contraste des styles,
des techniques constructives, des matériaux… Ici l’esthétique de la technique de
la verrière est confrontée à l’histoire architecturale d’un édifice.
La quête de transparence répond en premier lieu à un confort visuel, l’apport de
lumière naturelle. Les frontières sensibles entre l’intérieur et l’extérieur se
retrouvent ainsi brouillées. La transparence peut également être entendue
comme une recherche de discrétion et d’adéquation de la nouvelle architecture
avec son environnement constitué de bâtiments patrimoniaux, remarquables ou
classés. Dans les projets étudiés, la quête de la transparence passe par un travail
rigoureux et soigné du dessin de la structure. En effet, celle-ci va constituer
l’élément le plus visible de l’ouvrage compte tenu du fait que le clos couvert de la
verrière est réalisé par des éléments de verre. De plus, la contrainte de reposer sur
un bâtiment existant qui ne prévoyait pas de supporter de telles charges pousse
le travail de conception vers une recherche de légèreté. Cette légèreté s’exprimera
par la minimisation visuelle de l’ouvrage, la rationalisation des charges pour
atteindre l’utopie constructive de faire disparaître la structure.
« Les structures légères stimulent l’ingénieur parce qu’elles s’adressent autant à
son savoir, à ses capacités et à son expérience qu’à son imagination et à son
intuition. Elles sont pour lui l’occasion de proposer des solutions constructives
originales et pertinentes et d’apporter ainsi une contribution notable à la culture
architecturale. »1
1 Jörg Schlaich, Leicht Weit - lignht structures, 2005, ed. Prestel, Munich, p : 10
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Les verrières sont donc ici abordées par les équipes de maîtrise d’œuvre comme
un défit technique mais également esthétique. Le projet est abordé comme une
recherche expérimentale appliquée à une commande.
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Mon travail s’est organisé autour de l’analyse de ces six réalisations en confrontant
les différentes stratégies adoptées. La question de confrontation et du rapport à
l’existant établit par le nouvel ouvrage peut être questionné selon trois
thématiques auxquelles je soumets mon corpus à travers une grille d’analyses
(voir tableau en annexe, page 67). Ces trois axes de questionnement interrogent
l’insertion dans un bâtiment existant, le passage du statut de la cour d’espace
extérieur à celui d’espace intérieur et les préoccupations induites par l’usage du
verre comme couverture. Ces trois axes sont détaillés ci-après. Ils ne constituent
pas mon plan de mémoire mais une hiérarchie de questionnements.
La géométrie spatiale, la forme architecturale :
Le questionnement est ici relatif aux choix de conception, d’ambiance et à la
recherche d’un idéal.
- A quoi fait référence la géométrie ?
- Sur quelle stratégie d’intégration s’appuie-t-elle ? Comment s’effectue
l’adaptation de la forme de la couverture à la géométrie existante ? Comment ont
été interprétées les contraintes du bâtiment existant ?
- Comment est traitée la limite entre l’existant et l’élément rapporté ? De quelles
manières la verrière entre en contact avec l’architecture existante (juxtaposition,
fusion…) ?
- Comment est donnée à lire cette nouvelle toiture ? Quel est le rôle de la verrière
en termes d’ambiance ?
La stratégie structurelle :
Les choix structurels donnent lieu à des innovations et prouesses techniques. Les
prouesses sont ici motivées par la quête d’un idéal.
- Quel schéma statique est mis en place ? Comment travaillent les matériaux
employés (flexion, traction, compression) ?
- La verrière est-elle autonome structurellement ? Comment cette autonomie
est-elle exprimée architecturalement ? (revendication, mise en scène, discrétion,
dissimulation)
- Comment les charges sont-elles transmises au bâtiment existant ? Quelle est le
dessin de l’appui ? Permet-il d’intégrer d’autres solutions, ambitions portées par le
projet tel que le confort ?
- Comment travaille le verre ? Comment est-il maintenu ? Comment se fait la
jonction entre les éléments (verre/verre, structure/verre) ?
La prise en compte de la dimension environnementale :
Il sera principalement question du contrôle thermique de l’espace lié à la manière
dont est filtrée la lumière naturelle mais également de l’acoustique, de l’isolation
et de l’étanchéité du nouvel espace créé.
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- Quelle ambiance climatique est recherchée sous l’espace recréé ?
- Comment sont traités les sujets du confort thermique, acoustique et visuel
(apport de lumière directe) dans la conception de la structure rapportée ? Quels
systèmes sont mis en place ? Quelle est leur ampleur et comment s’intègrent-ils
au dessin général de la verrière ?
Les ambitions techniques et architecturales posées par la construction d’une
couverture vitrée ne sont pas nouvelles. La volonté de trouver une transparence
physique maximale, de minimiser la structure en réalisant des ouvrages de grande
portée et se confronter à une architecture maçonnée, sont des thématiques
abordées au XIXème. Les créations des passages couverts et des serres ont offert
aux architectes et aux ingénieurs un champ de recherche et d’innovation dans la
construction d’ouvrages performant alliant acier et verre.
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Premiers usages du verre comme couverture de grande
dimension. Recherche d’une optimisation du rapport quantité de
structure métallique et quantité d’apport de lumière naturelle.
1 Goum de Moscou,Vladimir Shukhov, 1893
www.shukhov.org
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2. Galerie Victor Emmanuel II, Milan, Giuseppe Mengoni, 1878
www.visitialy.com
3. Galerie d’Orléans, Paris, François Fontaine,1830
www.parisenimages.fr
4. The Great Conservatory, Chatsworth, Joseph Paxton, 1836
The glass house, p :88
Le passage est un espace public protégé : petite rue bordée de boutiques, ateliers
et restaurants mis à l’abri des intempéries par une couverture à deux pentes ou en
arc, à ossature métallique et recouvrement en verre. On peut noter le travail de
l’ingénieur Vladimir Shukhov pour la verrière du Goum de Moscou (1890-1893).
Cette rue couverte, pour bénéficier d’une grande quantité de lumière, est
couverte d’une verrière constituée de plus de 20 000 panneaux de verre. Il s’agit
d’une structure composée de minces arcs sous rendus par un réseau de câbles en
roue de bicyclette. La verrière semi-cylindrique fonctionne en coque et porte sur
14 mètre. Le système est répété sur une longueur de plus de 250 mètres. Au
même titre l’on peut citer le passage Victor Emmanuel II à Milan, réalisé par
l’architecte Giuseppe Mengoni (1867-1878) ou encore la galerie d’Orléans
construite à Paris par François Fontaine (1828 -1830).
Les serres sont les 1ers ouvrages intégralement recouvert de verre. Les serres
permettent de créer un espace tempéré pour les développements d’espèces
végétales importées des pays plus chauds. La serre forme une bulle de verre, où
règne un micro climat. L’apport de chaleur est d’autant plus important si les
rayons du soleil frappent le verre perpendiculairement à la surface, les serres se
composent de surfaces à double courbure suivant les mouvements du soleil. Ainsi
au XIXème siècle, les serres constituent un réel champ technique opératoire dans
la conception couplée du verre et de l’acier pour réaliser des ouvrages favorisant
un maximum d’éclairage naturel.
La construction des serres se veut didactique ; chaque élément rempli une
fonction précise. Un maximum de pièces est standardisé et préfabriqué. La
structure s’affine au maximum pour laisser une plus large place aux surfaces
vitrée. « Il n’y a rien que l’on puisse comprendre aussitôt jusque dans le moindre
détail »1
Le contexte de la création des couvertures vitrées au sein de bâtiment existant
amène à se demander comment la stratégie structurelle permet-elle l’adaptation
et l’adéquation avec l’existant ?
1 Propos d’ Alfred Gotthold Meyer 1907 extrait de construire en verre, p : 21
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Pour cela dans une première partie j’essaierai de montrer les besoins et
préoccupations liés à une intervention dans l’existant, qu’ils soient éthiques,
programmatiques ou architecturaux. Puis j’approfondirai ce sujet autour de la
position spécifique de la technique face à l’existant, autour des questions de
perception visuelle mais également de son impact sur le confort de l’espace.
Ensuite j’étudierai les stratégies structurelles et les outils d’optimisation des
ambitions techniques adoptées pour ces différentes verrières. Et enfin je
développerai une partie sur la démarche conceptuelle appliquée au dessin de la
verrière, comme résultat de solutions locales découlant d’une pensée globale.
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Intervenir dans l’existant
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1.1
Confronter plusieurs époques.
Que le bâtiment investi soit patrimonial ou simplement remarquable, la
réalisation d’une adjonction contemporaine pose des questions d’éthique dans la
démarche engagée. Cependant, il n’est pas question de respecter l’ancien en
réalisant un pastiche ou un ouvrage à la manière de ce qu’il aurait été fait au
moment de sa construction.
L’enjeu premier est que l’adjonction ne mette pas en péril la stabilité du bâtiment
existant. De plus, l’histoire, la géométrie, les usages passés… influencent le
rapport de l’ouvrage à l’existant. Ainsi l’intervention contemporaine tisse des liens,
loin de tout mimétisme, avec son support ancien. Toutefois chaque intervention
est datée et identifiable comme élément distinct.
L’objet technique s’identifie, en contraste avec son environnement, distinguant le
passé du présent. Il ne s’agit pas ici d’une réfection à l’identique puisque les
verrières n’étaient pas prévues à l’origine du bâtiment. Leur création répond à un
besoin nouveau qui s’inscrit dans le cadre de réaménagement, de reconversion
ou de réhabilitation du bâtiment existant. Dans tous les cas, il s’agit d’actualiser et
d’améliorer les façons d’occuper un espace au sens physique et social du terme. «
L’intervention dans l’existant relève de l’activité patrimoniale : il s’agit de « gérer »
un patrimoine dont il faut non seulement conserver les qualités, mais aussi
constamment le transformer et l’actualiser pour qu’il reste en accord avec
l’évolution des pratiques sociales – notamment les pratiques économiques
(production et consommation) et les pratiques techniques (conditions de
production et de consommation). »1 Il ne s’agit pas non plus de conception ex
nihilo mais bien d’une intervention qui se met en dialogue avec son
environnement.
La création des verrières dans ces cours est une commande de la maîtrise
d’ouvrage. Ces travaux s’inscrivent dans des démarches à différentes échelles sur
le bâti existant. Il s’agit d’améliorer, de bonifier un patrimoine. La création d’une
verrière affirme un changement d’occupation de l’espace nécessitant la
construction d’un ouvrage spécifique.
1 Michel Tilmant, avant-propos, Concevoir dans l’existant, p : V
1.2
La continuité d’usage – besoin programmatique
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La légitimité de la création d’une adjonction à un bâtiment existant est en
premier lieu programmatique. Le choix des maîtres d’ouvrage de créer une
couverture vitrée au sein d’un bâtiment est fait à la suite de la reconversion ou à
l’occasion de grands travaux de réaménagement. Les bâtiments où sont situées
les verrières, sont des espaces culturels, des musées. L’accueil du public y est donc
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important. La création d’une couverture au-dessus d’une cour permet de créer un
espace alternatif entre intérieur et extérieur. Ainsi l’espace nouvellement créé
profite de la lumière naturelle. L’usage du lieu est multiple, il peut permettre
d’accueillir des expositions ou des manifestations ponctuelles telles que des
concerts. Il peut même devenir un espace public qui ponctue un cheminement
dans la ville comme c’est le cas pour le projet du British Museum.
La verrière définit un nouvel espace. La continuité et la fluidité des circulations
menant à cet espace garantissent l’appartenance et l’assimilation du nouveau
volume comme un espace intérieur. De plus, la requalification de l’espace
accompagnant la création de la verrière comme c’est le cas pour l’aile Richelieu du
Louvre, l’absence de fracture physique, l’agrandissement des passages, la
continuité et l’homogénéité du sol offrent la possibilité de cheminer librement.
Cela participe au confort de l’espace couvert comme élément faisant partie
prenante de la muséographie.
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Ainsi la création d’une verrière peut comme dans les trois cours du Louvre et le
British Museum s’inscrire dans une démarche de grande ampleur sur l’existant.
L’intervention se veut alors autant culturelle, programmatique qu’architecturale.
Le réaménagement de l’aile Richelieu correspond à la 3ème et dernière phase de
transformation du projet du Grand Louvre initié par François Mitterrand en 1981.
Depuis plus d’un siècle les locaux de l’aile étaient occupés par les bureaux du
ministère des finances. Les cours servaient de parking aux employés du ministère.
Le projet prévoyait donc le réaménagement et la muséographie de l’aile pour
accueillir les collections de sculptures du musée. La création de trois verrières
pour recouvrir les cours Marly, Puget et Khorsabad, permet d’exposer les œuvres,
sculptures dans un espace alternatif, à la lumière du jour mais protégé des
intempéries.
Pour le British museum, le programme prévoyait, dans le cadre de son
réaménagement global visant à dé-saturer l’espace contraint par sa haute
fréquentation, que la Great court du bâtiment devienne le cœur du musée. Au fil
des années et des besoins, la salle de lecture positionnée au centre de la cour a
été entourée par de nombreux bâtiments sans caractère qui abritaient les
réserves de livres. Le projet de Foster consiste à se débarrasser de tout ce surplus
afin de redonner à la salle de lecture et aux façades de la cour tout leur éclat. Le
volume ainsi libéré offre un large espace public couvert d’une verrière. Cet espace
distribue l’ensemble du musée et propose de nouveaux services (un café, une
boutique, un auditorium…).
De manière similaire mais à plus petite échelle les projets du Maximilian museum
et de l’abbaye de Neumünster prévoient dans le cadre du réaménagement de ces
espaces culturels la création d’une verrière pour accueillir des expositions et
animations dans un espace entre intérieurs et extérieurs, protégés des
intempéries.
La verrière du musée de Hambourg suit, elle la continuité programmatique
d’origine. En effet à la construction du bâtiment entre 1914 et 1923 il était prévu
une verrière qui, faute de budget n’a pas été réalisée, l’équipe de Jörg Schlaich a
donc pu terminer le projet initial en apportant son savoir technique.
Enfin pour le musée de Washington, la cour du Smithsonian institut était à
l’origine utilisée comme jardin. La maîtrise d’ouvrage a souhaité recouvrir cette
cour d’une verrière et réaliser un traitement paysagé de l’espace afin de l’intégrer
au fonctionnement du musée. Cet ouvrage donne à la cour un nouveau statut
d’espace public au cœur du musée. Il y sont organisés des évènements festifs ou
des expositions.
Intervenir dans l’existant
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La création de couvertures vitrées de cours intérieurs de bâtiments existants · Delphine Dufaye
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1.3
Le volume et les échelles.
La création de la verrière définit une nouvelle limite à l’espace de la cour. Notre
regard vers le ciel s’arrête donc sur la verrière ou passe au travers de celle-ci. Ainsi
l’on peut identifier les limites du nouvel espace créé. La verrière donne une unité
formelle dans le recouvrement faisant le lien entre les rives du bâtiment existant
avec un point culminant au centre de la cour. La géométrie de la verrière est
définie en fonction des dimensions de la cour. Généralement le périmètre de la
verrière épouse le périmètre de la cour. Le volume de la verrière dépend de la
géométrie donnée aux éléments porteurs. Il peut s’agir de simples ou de doubles
courbures. C’est la répétition d’un système qui crée un volume ou l’adaptation
d’une surface qui épouse la géométrie de la cour.
De plus, la forme dessinée par la verrière oriente l’espace. C’est le cas pour le
British Museum où notre regard suit la verrière pour se poser sur la salle de
lecture, au centre du système.
On peut noter le caractère exceptionnel du volume créé qui, parfois est de très
grande dimension. L’échelle du volume, les hauteurs contrastent avec les volumes
intérieurs du bâtiment. La cour du British museum mesure 92 par 73 mètres et
dont la verrière culmine à plus de 19 mètres de haut. C’est la plus grande cour
couverte d’Europe. La cour du Smithsonian institut mesure elle, 39 par 84 mètres
et sa verrière culmine à plus de 21 mètres de haut. Ainsi le statut et le sentiment
d’extériorité est amplifié par la grande dimension des ouvrages.
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Position de la technique face à
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Verrières des cours du Louvre
1. Ombres partiellement diffusent de la structure
projetée sur la façade de la cour.
2. Lumière homogène et absence d’ombre
projetée.
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3. Cour du Maximilian Museum
4. Cour du musée de Hambourg
Schéma de non visibilité des rives de la verrière
qui lui donne l’impression de planner au dessus
de la cour.
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Intervenir dans l’existant demande aux maîtres d’œuvre de se positionner sur les
caractéristiques résultantes de technique constructive choisie. En effet le rapport
qui va s’établir entre les deux ouvrages va caractériser l’espace,
volumétriquement, visuellement ainsi que son niveau de confort.
2.1
La perception visuelle – l’identification de l’intervention
L’insertion d’un nouvel ouvrage dans l’existant questionne le rapport visuel
recherché entre les deux entités.
La quête de la disparition
La verrière brouille les frontières sensibles entre l’intérieur et l’extérieur.
L’impression d’extériorité est causée par la grande quantité de lumière que la
couverture laisse passer et la volonté de diminuer au maximum l’impact visuel de
la structure. La recherche de la disparition inclut un travail sur la minimisation
visuelle et la discrétion de la structure.
La perception de la verrière passe également par la manière dont elle modifie la
lumière. En effet en plus de filtrer la lumière, elle produit des ombres projetées sur
les façades de la cour ou sur le sol. Dans le projet du Louvre un soin particulier a
été donné à la minimisation de ces impacts visuels. Ainsi, des brise-soleil
intérieurs, appelés paralumes constitués de tubes en aluminium qui diffractent la
lumière. De cette manière ils diminuent, atténuent les jours de grand soleil voir
d’effacer lors de temps mitigés toutes ombres projetées de la structure sur les
façades de la cour intérieure. Par ailleurs les paralumes créent une unité visuelle
de surface de la couverture car ils s’alignent parfaitement avec les plans de la
structure et ne nous permettent pas de distinguer clairement la structure
secondaire et la surface du verre positionné en arrière à 30 centimètres.
De plus, le rapport géométrique entre la verrière et le bâtiment existant permet
de lire et d’identifier une continuité ou une discontinuité de surface entre les deux
éléments. Ainsi pour les projets du musée de Hambourg, du Maximilian museum
et de l’abbaye de Neumünster, la finesse de l’ouvrage couplée à la position de la
Position de la technique face à l’existant
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La création de couvertures vitrées de cours intérieurs de bâtiments existants · Delphine Dufaye
23
rive de la verrière en retrait par rapport au chéneau de la toiture existante,
déconnecte les deux ouvrages. Ainsi le visiteur positionné dans la cour ne peut
pas identifier la limite périphérique de la verrière et sa connexion avec le bâtiment
existant. Ce parti pris accentue l’effet de légèreté et donne l’impression que la
couverture flotte au-dessus de la cour. Le spectateur est donc laissé ignorant
quant à la nature du lien qui est créé entre les deux ouvrages.
Mais la quête de la disparition peut aller plus loin comme c’est le cas pour le
Maximilian Museum. Ici l’emploi du verre structurel permet de restreindre le
nombre d’éléments de construction. La verrière se compose de panneaux de
verre connectés par des capots métalliques de serrage positionnés aux quatre
angles de ceux-ci, des câbles en acier assurent le contreventement et la
précontrainte. Le tout est liaisonné en rive par un profilé métallique tubulaire peu
ou pas visible depuis le bas de la cour. L’absence d’éléments structurels continus
visibles permet une dématérialisation de la verrière et une vision totale du ciel.
Par ailleurs, la non compréhension, le mystère qui entoure la stabilité de système,
la légèreté apparente, voire la disparition visuelle par la dématérialisation de la
structure attire, fascine le spectateur. Le contraste est saisissant avec le bâtiment
existant qui lui, est constitué de façades maçonnées régies par des règles
architecturales, ordonnancées et ornementées.
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La structure comme identité visuelle
Le cas de la verrière du British Museum dessiné par Norman Foster et Buro
Happold est opposé aux exemples précédents. En effet il n’est pas recherché une
disparition de la verrière mais plutôt une confrontation avec le bâtiment existant.
Ici le dessin de la verrière traduit une volonté de voir l’ossature participer en
temps qu’éléments distincts à l’organisation et au langage architectural du nouvel
espace créé par la cour. Le dessin de la structure de la verrière de par la quantité
des membrures métalliques qui la composent et le motif qu’elles créent, a un
impact visuel fort dans l’espace de la cour. Ce motif géométrique en rosace est
généré par la décomposition de la surface par trois types de lignes génératrices
qui relient les contours de la cour à celui circulaire de la salle de lecture
positionnée au centre de la cour. Cette forme est prégnante visuellement par sa
densité mais également par son contraste avec la hiérarchie et l’ordre
architectural des façades des bâtiments entourant la cour. La création du motif
structurel donne une identité visuelle au lieu. La structure peut être lue comme
un ornement. Elle caractérise et devient le nouveau symbole du musée, au même
titre que la pyramide de I. M. Pei pour le musée du Louvre.
2
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1. Verrière du Maximilian Museum
L’usage du verre structurel répond au désire de
voir l’ouvrage disparaître. La minimisation des
éléments composants la verrière permet de créer
une transparence totale.
Glass structure, p : 14
2. Verrière du British Museum
Le motif structurel de la verrière contraste
avec l’architecture classique ordonnancée
des bâtiments constituant la cour. Ce motif
structurel caractérise l’espace lui donne une
identité visuelle.
D’A, n°108, janvier/février, p : 32
2.2
Le rôle technique de l’espace
On peut identifier deux positionnements distincts de l’ouvrage technique vis-à-vis
de l’espace créé. La stratégie adoptée influe sur le statut et les qualités spatiales
du nouveau volume.
La création de couvertures vitrées de cours intérieurs de bâtiments existants · Delphine Dufaye
Position de la technique face à l’existant
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Contrôler l’espace
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La création de la verrière clos l’espace de la cour et en fait un espace intérieur.
Pour répondre à des besoins liés à ce statut, le projet intègre un contrôle du
confort : quantité de lumière naturelle, éclairage artificiel, traitement acoustique,
contrôle thermique, ventilation naturelle ou mécanique. De plus, la verrière
constitue un abri étanche aux intempéries. A ce titre l’écoulement des eaux de
pluie devient une autre problématique que la verrière doit intégrer.
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Verrière de la cour Marly du Louvre
Les paralumes permettent en plus d’homogénéiser
la sous face des verrières en dissimulant la structure,
de contrôler l’apport de lumière et les paramètres
acoustiques.
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La verrière clos un système et est support de technologies. Celles-ci sont intégrées
au dessin de la verrière. Dans certaines réalisations étudiées, ce contrôle passe par
une maîtrise totale des paramètres de conforts à l’intérieur du volume. Cela peut
se traduire par différents types de dispositifs.
Tout d’abord, il peut s’agir d’un élément rapporté à la structure dont le dessin
spécifique permet de répondre à des ambitions précises. Ainsi dans le projet des
verrières du Louvre, ce contrôle passe en partie par la création des paralumes. Cet
objet technique a un rôle multiple : en plus de participer à la lisibilité de l’espace
en constituant une unité de surface, il réduit l’effet de serre en servant de brisesoleil et il permet d’augmenter le confort acoustique. Le système est répété de
manière à suivre la géométrie variable de la structure et de façon à ne pas
marquer l’irrégularité géométrique des trois cours. Le contrôle de la lumière est
double car il doit empêcher l’éblouissement et en même temps réduire les
ombres portées de la verrière sur le bâtiment existant et les œuvres. La lumière
est filtrée et diffractée par les tubes en aluminium de 32 millimètres de diamètre,
positionnés avec un entraxe de 53 millimètres. Le traitement acoustique est
assuré par des fentes le long des tubes de deux largeurs, 6 et 8 millimètres remplis
d’une mousse isolante. Le paralume agit ainsi comme un résonateur absorbant
différentes fréquences en fonction de la dimension de la fente.
A l’inverse la maîtrise des paramètres de conforts peut être intégrée, localement
au dessin de la verrière. Par exemple pour la verrière du British Museum les
systèmes de ventilation naturelle et mécanique, l’éclairage artificiel, la
récupération des eaux de pluie sont assurés localement. C’est dans le dessin de
l’appui de la verrière, au point de jonction avec l’existant que sont intégrés ces
paramètres. Ainsi ils disparaissent dans le dessin général et ne sont pas clairement
identifiables. De la même façon pour la verrière du Smithsonian Institut, ces
paramètres sont intégrés au dessin de la verrière mais ici à celui de la structure. En
effet les membrures structurelles jouent des rôles multiples. Elles définissent une
trame porteuse structurelle et intègrent un système de récupération et
d’écoulement des eaux de pluie pour les faire cheminer jusqu’aux huit poteaux.
Les faces intérieures intègrent un double système d’isolation acoustique et un
réseau de lumière artificielle.
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La création de couvertures vitrées de cours intérieurs de bâtiments existants · Delphine Dufaye
Position de la technique face à l’existant
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REALISE PARREALISE
UN PRODUIT
BUT EDUCATIF
PAR AUTODESK
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REALISE PARREALISE
UN PRODUIT
BUT EDUCATIF
PAR AUTODESK
UN PRODUITAAUTODESK
A BUT EDUCATIF
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Schéma de principe du fonctionnement
environnemental de la verrière
Ces schémas expliquent le rôle multiple qu’assure le
soulèvement de la verrière par rapport au bâtiment
existant dans le contrôle de l’environnement (Maximilian
Museum, Abbaye de Neumünster, Musée de Hambourg).
1. Filtrer la lumière naturelle.
2. Permettre la ventilation naturelle.
3. Récupérer les eaux de pluie dans le chéneau existant.
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La création de la verrière peut répondre à des ambitions plus modestes : créer un
espace à l’abri des intempéries et préserver l’apport de lumière naturelle.
Tout d’abord cela se traduit dans les démarches constructives employées. Pour les
ouvrages de l’abbaye de Neumünster, du Maximilian Museum et du musée de
Hambourg, même si les traductions constructives sont différentes, les ambitions
sont les mêmes.
Ainsi la manière de résoudre les objectifs programmatiques est appréhendée en
minimisant chaque démarche :
- optimiser le travail des matériaux utilisés, coupler l’usage d’éléments en
compression (structure primaire) et d’éléments en traction (câbles) pour alléger la
structure.
- opter pour un système répétitif avec possibilité de variantes pour permettre des
adaptations géométriques et formelles.
- impacter au minimum la structure existante en réduisant le nombre de points
d’appui.
- utiliser le minimum d’éléments de construction, pour minimiser l’intrusion visuelle
d’éléments dans le cadre historique.
- favoriser la multiplication du même élément afin de garantir l’homogénéité de
l’ouvrage plutôt que des détails variés et spécifiques.
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REALISE PAR UN PRODUIT AUTODESK A BUT EDUCATIF
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REALISE PAR UN PRODUIT AUTODESK A BUT EDUCATIF
REALISE PAR UN PRODUIT AUTODESK A BUT EDUCATIF
RODUIT AUTODESK A BUT EDUCATIF
REALISE PAR UN PRODUIT AUTODESK A BUT EDUCATIF
REALISE PAR UN PRODUIT AUTODESK A BUT EDUCATIF
Minimiser l’impact, s’effacer et répondre aux besoins primaires.
De plus le projet n’a pas pour but de maîtriser tous les paramètres de confort avec
précision. Ainsi en ne fermant pas totalement le volume de la cour, il se crée un
espace alternatif entre le dedans et le dehors. Une des particularités de ces
verrières est que leurs rives sont déconnectées de la toiture existante. Il existe donc
un jour respectivement de 50 centimètres pour l’abbaye de Neumünster, de 50
centimètres pour le Maximilian museum et de 15 centimètres pour le musée de
Hambourg qui file sur le tour de la verrière. Cette simple démarche de décollement
permet de résoudre plusieurs problématiques.
Tout d’abord, ce dispositif permet de ventiler naturellement le volume de la cour.
Cela a pour effet de réguler la température intérieure de la cour. Ainsi pour l’abbaye
de Neumünster, l’air chaud est évacué par les larges fentes en rive tandis que l’air
frais provient des ouvertures au niveau du sol. Il se crée alors des mouvements de
convection capables de contrôler le climat intérieur. La surface ouverte d’un total
de 50 m² assure la ventilation qui limite l’augmentation de la température
intérieure de seulement +0.5°C 1 par rapport à la température extérieure. Le public
évolue dans l’espace tout en conservant la sensation du plein air.
Par ailleurs ce décollement de la verrière permet, en plus de ne pas impacter la
toiture existante de l’utiliser pour récupérer les eaux de pluie. En effet les eaux
s’écoulant sur la verrière se déversent sur la partie inférieure de la toiture existante
puis sont récupérées par le chéneau d’origine.
La définition d’un ouvrage technique dans l’existant questionne sa relation
esthétique avec son environnement (entre prégnance visuelle ou recherche de la
disparition). L’adjonction d’une nouvelle enveloppe à l’espace interroge la nature
de la valeur ajoutée qui lui est donnée en terme de confort environnemental.
1 info : Baldassini Nicolas (chef de projet RFR), Construction métallique n°2, 2004
REALISE PAR UN PRODUIT AUTODES
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Recherches structurelles et outils
d’optimisation
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La verrière en temps qu’objet technique explore le champ de la structure qui ici à
la spécificité de s’inséré dans un bâtiment existant. Cette exploration passe par la
recherche de principes constructifs adaptés dont l’optimisation répond à une
idéalisation de la démarche.
3.1 Ambition
structurelle
L’ambition structurelle première de la verrière est de porter une surface continue
entre deux façades existantes sans appuis intermédiaires. Une des stratégies
permettant de rentabiliser et de solliciter au maximum la matière est de résister à
la flexion en favorisant la compression et la précontrainte. Il est donc recherché
une résistance de forme. Par ailleurs une certaine légèreté de la structure (tant
physique que visuelle) est recherchée. Il est bon de noter que la légèreté d’une
structure dépend de la prise en compte du rapport entre les deux principaux
types de chargements auxquels elle est soumise : les chargements permanents (le
poids propre) et les chargements variables (le vent, la neige ou les charges liées à
l’exploitation de l’ouvrage). Les premières sont permanentes et constantes,
parfaitement connues contrairement aux secondes. Plus le poids propre est faible
en comparaison des charges variables, plus la structure est dite légère. Dans ce
cas, les conséquences des charges variables (dans le temps et de natures
différentes) ont un plus grand impact sur la structure, sur le dimensionnement de
l’ouvrage qui complique le travail de conception. La conception d’une structure
légère devient donc dans le cas de la couverture de cour existante, un défi
technique.1
Ce qui motive les équipes de maîtrise d’œuvre à concevoir des structures légères
est de plusieurs ordres.
Tout d’abord d’un point de vue écologique, l’allégement de la structure entraine
une économie de matière. De plus, du fait que ce type de structures est constitué
d’éléments décomposés il est plus facile de les démonter et potentiellement de
les recycler.
Par ailleurs d’un point de vue économique, leur conception demande le
1 info générales : Douthe Cyril, Etude de structures élancées précontraintes en matériaux composites : application à la
conception des gridshells
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La création de couvertures vitrées de cours intérieurs de bâtiments existants · Delphine Dufaye
Recherches structurelles et outils d’optimisation
Les principes structurels
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L’ingénieur allemand Jörg Schlaich est un personnage important dans la création
de couvertures vitrées contemporaines. Il dégage de ses recherches quatre
directions de travail dans la conception de structures légères :
- La flexion dans les éléments doit être évitée car elle ne permet pas une
sollicitation maximale de la matière.
- Les matériaux employés doivent être choisis en fonction de la nature des efforts
qu’ils subissent, leurs propriétés physiques et mécaniques relatives.
- L’usage de la précontrainte permet d’obtenir une meilleure résistance des
matériaux. Les éléments tendus précontraint apportent une raideur géométrique
à la construction.
- La forme et la courbure de la structure sont source de rigidité, ainsi une surface
plane a moins de résistance qu’une surface à simple courbure, qui elle, en a moins
qu’une surface à double courbure. 1
- La coque en treillis est un système réticulé, la surface est divisée en section. Ce
système permet à l’inverse des précédents d’aller plus loin dans le rapport
géométrique entre la structure et le verre. En effet ces structures supposent une
conception des verrières en deux couches : la première structurelle et l’autre
constituant le plan du verre ; les deux strates étant reliées par un châssis. Ici la
facettisation de la structure en une succession de plan juxtaposé permet
d’appliqué le même principe à la surface vitrée. Les deux éléments ont ainsi la
même géométrie surfacique et peuvent se superposer par simple jointement.
- La construction en gridshell, permet de générer une surface à double courbure à
partir de la déformation d’une trame structurelle (grille). L’avantage d’un tel
système est qu’il est économe en matière et permet une construction constituée
d’espacement constant entre chaque nœud. Toutefois il pose le problème de son
recouvrement, dont la géométrie est variable.1
la
développement de détails et de modes de construction d’une haute technicité
entraînant le travail d’une main d’œuvre qualifiée.
Enfin d’un point de vue culturel, ces ouvrages innovant constituent une richesse
pour la société et développent des savoir-faire.
Une verrière est un ouvrage décomposé en deux systèmes : des éléments
porteurs et des éléments de remplissage. Cette distinction correspond à l’usage
de deux matériaux. La structure porteuse est constituée d’éléments métalliques
de plusieurs natures (profilés, câbles, pièces d’assemblage…) et la peau est, elle
en verre, gage de transparence. La quête de légèreté, se traduit par des
recherches de finesse appliquées au dessin de la structure porteuse. Celle-ci peut
être de plusieurs géométries et s’organise comme un système répétitif ou comme
l’assemblage d’éléments spécifiques.
On peut répertorier ces structures selon deux familles, les structures simples en
arc et en coque à simple ou double courbures et les structures réticulées du type
coque en treillis et gridshell.
- La construction en arc fait travailler le matériau en compression selon une
direction. Elle possède l’avantage de pouvoir se déformer légèrement sous la
contrainte (absorbant les déformations du verre du à la chaleur ou au mouvement
du bâtiment existant).
- La construction en coque permet d’optimiser la sollicitation de la matière en
résistant à la flexion, avec la reprise de son poids propre. La structure en coque
travaille en compression. La rigidité du système peut être amplifiée par un réseau
de câbles précontraints qui permet de trianguler le maillage. La coque peut
prendre plusieurs formes et être générée de différentes façons : par répétition,
translation, homothétie, croisement d’arcs qui constituent ainsi une surface à
simple ou a double courbure.
Ec
1 info générales : The work of Jörg Schlaich and his team
team,, chapitre 6 : glass grid roofs
31
Applications
Les verrières étudiées utilisent des systèmes constructifs variés ; simple
adaptation ou combinaison de plusieurs principes.
Pour la verrière de l’abbaye de Neumünster, l’équipe de maitrise d’œuvre réalise
une coque hybride. La particularité de cet ouvrage est qu’il combine l’utilisation
d’arcs et de câbles. Les arcs, profilés rond de 80 millimètres de diamètres, portent
suivant une seule direction, diagonale de 60° par rapport au plan des façades
longitudinales. Ces arcs assurent la fonction porteuse primaire sur une longueur
de 19 mètres et sont reliés par un système bidirectionnel de câbles en acier
inoxydable de 16 millimètres qui assure la continuité structurelle. Ce réseau crée
un maillage triangulaire équilatéral constituant une coque. L’hybridation de la
structure par la mise en précontrainte des câbles permet de remplacer des barres
en compression qui auraient eu une plus grande prégnance visuelle. La
précontrainte réalisé par les câbles diffère de précontrainte traditionnelle qui
consiste à réaliser une pré-tension à l’extrémité des câbles. Ici la pré-tension
s’effectue radialement à l’arc, c’est-à-dire dans un plan vertical, orthogonalement
à sa direction. La couverture de la cour est organisée selon trois parties : la zone
centrale où la courbure des arcs est constante et recouverte de panneaux de verre
plan en forme de losange, et les deux extrémités de la verrière où les arcs se
répètent homothétiquement pour former une surface à double courbure,
recouverte de panneaux de verre plan triangulaires.
La liaison et le transfère des charges de la verrière au bâtiment est réalisé avec le
plus de discrétion. Une rive en acier transfère la poussée des arcs aux structures
en béton armé renforçant les planchers du dernier étage de l’abbaye. Cette
structure est dissimulée à l’intérieur de la toiture existante afin de préserver le
profil de la couverture.2
1 Info générales : Construire en verre, chapitre : le matériau verre, résistance et comportement portant
2 info : Baldassini Nicolas (chef de projet RFR), Construction métallique n°2, 2004
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La création de couvertures vitrées de cours intérieurs de bâtiments existants · Delphine Dufaye
Recherches structurelles et outils d’optimisation
33
La verrière du musée de Hambourg conçue par Jörg Schlaich est l’une de ses
premières applications de structure réticulée à grande échelle. L’ambition est de
créer une toiture qui soit à la fois légère, transparente et fluide. La verrière se
décompose en trois parties, compte tenu de la géométrie spécifique de la cour en
L. Le plus simple, vu la configuration de la cour est de créer deux systèmes
structurels distincts. Ainsi chaque partie d’aile de la cour est recouverte d’une
couverture en voute en berceau. Elle est constituée d’un ensemble d’arcs semicirculaires assemblés et liés par une poutre de rive longitudinale et un réseau de
câbles diagonaux. Cet assemblage dessine une trame orthogonale, d’un maillage
constant de 117 centimètres. Cette structure est composée de profilés en acier de
60X40 millimètres et contreventée par un réseau de doubles câbles parallèles
placés en diagonale sur l’ensemble de la maille. Les ailes ainsi recouvertes, le
problème reste de les liaisonner. Jörg Schlaich réalise que le gridshell est la
solution la plus adaptée pour ce bâtiment. Ainsi il crée une surface à double
courbure résultant de la rencontre de deux sphères. Le maillage se déforme en
passant du carré au losange tout en conservant des membrures constantes de
117 centimètres de coté.
Pour porter sur 14 ou 17 mètres et optimiser les sections de la structure, un
système de raidisseurs est indispensable à la stabilité de l’ouvrage. Ce sont des
câbles rayonnants travaillant en traction et convergeant vers des nœuds qui
assurent cette stabilité. Les voûtes sont ainsi raidies par la précontrainte des
câbles tout en préservant une légèreté visuelle.
La décomposition de la coque en un système réticulé permet de s’affranchir
d’éléments intermédiaires entre la structure et le vitrage. Cette décomposition
permet de générer des surfaces planes et d’atteindre un haut degré de précision
de la structure. Un joint plastique intermédiaire est alors simplement nécessaire.
Cela diminue encore la quantité de matière et le nombre d’éléments constituant
la verrière.
Le transfert des charges au bâtiment existant se fait par l’intermédiaire d’une
poutre de rive de 16 centimètres de section. Elle est positionnée à environ 15
centimètres au-dessus du toit existant et reprend les poussées horizontales de la
verrière. Des appuies ponctuels constitués de tubes en acier de 12,6 centimètres
de diamètres passent au travers du bâtiment existant pour répartir les charges
horizontalement sur les murs et plafonds en béton armé du bâtiment existant.
La mixité de technique constructive permet de créer une verrière avec une
continuité de la surface malgré la géométrie complexe de la cour.1
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Gridshell
Coques simples
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2. Verrière du musée de Hambourg
Axonométrie structurelle, décomposition de la
verrière en deux coques simples et un gridshell
Construire en verre, p : 316
3. Verrière du Smithsonian Institut
La structure de la verrière est constituée d’une
drille qui se déforme pour créer un gridshell. En
sous face la structure forme des caissons.
www.fosterandpartners.com
4. Verrière du Smithsonian Institut
En surface, les panneaux de verre à géométrie
constante s’orientent dans les trois dimensions
pour épouser la géométrie complexe de la
surface générée par la structure.
www.fosterandpartners.com
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1. Verrière de l’abbaye de Neumünster
Principe de mise en précontrainte radiale des
câbles diagonaux
Construction métallique, n°2, 2004, p : 23
La couverture du Smithonian Institut est une verrière de grande dimension
puisqu’elle recouvre une cour de 39 X 84 mètres. L’équipe de maîtrise d’œuvre fait
le choix de réaliser cette couverture en gridshell métallique. La forme de la
verrière a été géométriquement calculée par ordinateur. Elle est constituée d’une
grille diagonale structurelle et d’un remplissage par des panneaux de verre. La
nappe se déforme en trois voutes qui lui donnent sa résistance de forme et
permet à la matière de travailler en compression plutôt qu’en flexion. Les
courbures créées ont une amplitude de 5,80 mètres. La verrière est un système
1 infos : The work of Jörg Schlaich and his team, chapitre 6 : glass grid roofs + www.sbp.de
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La création de couvertures vitrées de cours intérieurs de bâtiments existants · Delphine Dufaye
Recherches structurelles et outils d’optimisation
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dont l’épaisseur constante est d’environ 56 centimètres et dont la partie
supérieure supporte le verre. Ainsi depuis l’intérieur, la verrière dessine des
caissons. Le gridshell est décomposé en une succession de membrures
structurelles. Elles se composent d’une poutre en acier tubulaire de 10
centimètres de section, surmontée de membrures dont la larguer varie de 18 à 43
centimètres en fonction de l’intensité des efforts cheminant localement. La
surface créée latéralement permet d’intégrer le système de traitement acoustique
tandis que la partie supérieure permet la fixation du verre.
L’intégralité de la verrière repose sur huit poteaux de 21 mètres de haut, le
bâtiment existant ne pouvait pas supporter des charges supplémentaires. Les
poteaux sont en acier tubulaire d’un diamètre de 85 centimètres, creux ce qui
permet d’intégrer le système de descente des eaux de pluie.
La particularité de ce gridshell est qu’il est paramétré pour que la grille puisse être
remplie de panneaux de verre à dimension constante (1.20 mètres environ) mais
dont l’orientation selon les trois dimensions peut varier de façon à épouser la
géométrie de la structure. C’est le châssis en aluminium dont la géométrie est
variable qui permet cette adaptation formelle.1
Visuellement, le toit paraît soulevé au-dessus des murs du bâtiment existant, cela
permet d’identifier clairement le nouveau et l’ancien.
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2. Projet de dome sur Manhattan,
BuckMinster Fuller, photomontage, 1960
Projet utopique de création d’un dome de très
grande dimension qui crée un micro climat dans
la ville de Manhattan
Buckminster Fuller : Designing for mobility, p : 188
3. Dome géodésique, exposition universelle,
Montréal,1967, BuckMinster Fuller
Application à grande échelle de structures
stridimentionnelles qui forme un sphère abritant
un espace protégé des intempéries.
Buckminster Fuller : Designing for mobility, p : 172
4. Dome géodésique, exposition universelle,
Montréal,1967, BuckMinster Fuller
Depuis l’intérieur, la légèreté de la structure
permet l’apport de lumière naturelle et la vue
sur l’environnement du dome ce qui donne une
impression d’extériorité à l’espace.
Buckminster Fuller : Designing for mobility, p : 173
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1. Bulle de savon
Forme optimale du rapport volume / surface.
www.flickr.com
3.2
La quête d’une forme optimale
La quête d’une forme optimale consiste à définir géométriquement une surface
minimum. Le modèle géométrique idéal issu de la nature est la bulle de savon.
Les contours de celle-ci sont définis de façon à générer un volume maximum à
partir d’une surface minimum tout en conservant une continuité géométrique. La
continuité géométrique correspond à l’unité de la surface.
En construction cela est rendu possible par la décomposition de la surface en
éléments finis. Il peut s’agir de polyèdres réguliers comme l’hexagone, le carré, le
losange, le triangle (formes récurrentes) ou des polygones irréguliers comme le
quadrangle (quadrilatère aux cotés non égaux et non parallèles).
D’un point de vue structurel, cet optimum signifie la création d’un maximum de
volume avec un minimum de matière, en constituant une structure autoportante,
qui ne nécessite pas d’appuis (poteaux, poutres) intermédiaires. Le travail de
BuckMinster Fuller sur les structures tri-dimensionnelles s’inscrit dans ce champ
de recherche. Il crée des structures à partir d’éléments assemblés et positionnés
dans l’espace de façon à créer de l’inertie. Ces structures réticulées ont l’avantage
de pouvoir être recouvertes par des éléments surfaciques plans. On peut citer
parmi ces applications les plus remarquables, le dôme géodésique du pavillon
Américain de l’exposition universelle de 1967 à Montréal. La quête de la
transparence et de la légèreté entraîne une décomposition structurelle et la
dématérialisation de l’enveloppe. «Depuis l’intérieur il n’y aura aucune
ininterruption visuelle avec le monde extérieur. Le soleil et la lune brilleront dans
le paysage et le ciel sera complètement visible, mais les effets désagréables du
climat, chaleur, poussière, insectes, éblouissement… seront modulés par la peau
1 Info : www.josef-gartner.de (charpentier allemand spécialisé en façade acier, aluminium et verre.)
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La création de couvertures vitrées de cours intérieurs de bâtiments existants · Delphine Dufaye
Recherches structurelles et outils d’optimisation
37
pour créer un jardin d’Eden intérieur. «1
Fuller exprime ici sa volonté de créer un espace contrôlé qui reste en contact
visuel avec l’environnement extérieur, tout en jouissant d’un espace intérieur
privilégié. Cette réalisation de Fuller est issue de recherche plus utopique comme
son projet de1960 qui consiste à mettre sous verre une partie entière de
Manhattan, sous un dôme de verre de 2 miles de diamètre. Ce projet traduit l’idée
de créer un micro environnement.
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Le travail de Norman Foster pour le British Museum fait directement référence à la
géométrie de la bulle de savon et au travail de Fuller sur la ville sous verre. La
recherche de La forme optimale correspond à la recherche d’une l’efficacité
structurelle et géométrique adaptée aux dimensions de la cour. En effet, pour le
British museum, l’optimisation de la forme de la verrière passe par une stratégie
d’adaptation à la géométrie complexe et contraignante de la cour. La verrière fait
le lien entre le plan circulaire de la salle de lecture de 42 mètres de diamètre et le
plan rectangulaire des façades cadrant la cour de 92X73 mètres. Une particularité
géométrique de l’espace est que la salle de lecture n’est pas positionnée au centre
de la cour mais est décentrée de 5 m vers le nord, ce qui empêche tout travail de
symétrie.
Le film de savon a été la base des recherches menées par Chris Williams de
l’Université de Bath pour ce projet. Cette surface à double courbure est générée
par un système de trois lignes directrices qui se croisent en reliant le plan
circulaire au plan rectangulaire. Ces croisements forment un motif toroïdal qui
définit des triangles aux dimensions variées. L’espacement et le dessin de ces
lignes ont été générés informatiquement pour former une coque dont la taille des
triangles ne dépasse pas les surfaces standards de vitrage avec les caractéristiques
souhaitées. Ces lignes directrices sont matérialisées par la structure de la verrière.
Elles sont constituées de membrures en profilés métalliques dont la largeur de 80
millimètres est constante mais dont la hauteur varie de 80 à 200 millimètres en
fonction de l’intensité des efforts qui cheminent localement. Ces 4878 membrures
d’acier, toutes différentes, sont connectées par 1566 nœuds à six branches qui
permettent de fixer leur position dans l’espace. La structure est recouverte de
3312 panneaux vitrés plans dont les dimensions sont toutes spécifiques.
Le transfert des charges de la verrière est transmis de deux façons distinctes entre
la périphérie de la cour et de celle de la salle de lecture. Sur le pourtour de cour,
une poutre de rive en acier continue, permet de transférer les poussées
horizontales de la verrière à la structure du bâtiment existant par l’intermédiaire
d’une poutre en béton de renforcement. Inversement les poussées en périphérie
de la salle de lecture ne sont pas reprises par la structure existante compte tenu
de sa fragilité. Une trame de vingt poteaux de 19 mètres de haut en acier et d’une
section de 45,7 centimètres de diamètre rempli de béton est disposée le long de
REALISE PAR UN PRODUIT AUTODESK A BUT EDUCATIF
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REALISE PAR UN PRODUIT AUTODESK A BUT EDUCATIF
REALISE PAR UN PRODUIT AUTODESK A BUT EDUCATIF
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REALISE PAR UN PRODUIT AUTODESK A BUT EDUCATIF
REALISE PAR UN PRODUIT AUTODESK A BUT EDUCATIF
1. Verrière du British Museum
La verrière doit s’adapter aux contraintes
géométriques de la cour et faire la connexion
entre un plan rectangulaire et un cylindrique.
Work 4, Norman Foster, p : 511
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REALISE PAR UN PRODUIT AUTODESK A BUT EDUCATIF
REALISE PAR UN PRODUIT AUTODESK A BUT EDUCATIF
REALISE PAR UN PRODUIT AUTODESK A BUT EDUCATIF
2. Verrière du British Museum
Décomposition de la surface de la verrière par trois
lignes directrices structurelles qui forment une coque
à maillage triangulaire.
DD
1 Jan Wurn, Glass structure, p :23.
« From the inside there will be uninterrupted visual contact with the exterior world. The sun and moon will shine in
the landscape, and the sky will be completely visible, but the unpleasant effects of climate, heat, dust, bugs, glare etc.
will be modulated by the skin to provide a Garden of Eden interior.”
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La création de couvertures vitrées de cours intérieurs de bâtiments existants · Delphine Dufaye
Recherches structurelles et outils d’optimisation
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Pour les couvertures des cours du Louvre, l’optimisation géométrique à été un
enjeu majeur du projet. Une des contraintes du projet est que les trois cours ne
sont pas rectangulaires, leurs façades ne sont pas parallèles et forment des
trapèzes irréguliers. De plus, afin de ne pas être visible depuis la rue de Rivoli la
verrière ne peut pas dépasser une certaine altimétrie limitant son amplitude à 7
mètres.
Le choix de l’équipe de maîtrise d’œuvre a donc été de chercher une rationalité
qui n’accentue pas l’irrégularité géométrique de la cour et qui dessine une
structure la plus légère possible. La verrière se décompose en deux plans. Tout
d’abord la structure tubulaire en arc cintré de 14 centimètres de diamètre à trame
régulière mais aux courbures variées qui constitue une coque amortissant la
déformation de la cour. Puis la surface à facette du vitrage qui est décomposée
en éléments plans de 170 centimètres par 210 centimètres en moyenne. La
légèreté visuelle de la structure est due à la faible section des arcs dont un sur
deux est sous tendu par un réseau de câbles en inox de 2,5 centimètres section
rayonnant et des tirants pleins de 5,5 centimètres de diamètre. Ces câbles
rigidifient l’ensemble de la couverture et empêchent que la résultante des forces
ne tende à écarter les murs des façades existantes.
La liaison entre les deux plans de la verrière est réalisée par une pièce moulée.
Pour s’adapter aux variations de géométrie, cette pièce comprend un système
réglable constitué d’une tige filetée et d’une douille qui sont reliées à des étriers
soudés à la charpente (aux arcs de 14 centimètres de diamètre ou aux pannes de
11,5 centimètres de diamètre. Cette pièce permet d’amortir les déformations et
les mouvements différentiels qui ne sont pas identiques entre la coque
structurelle et la peau de verre.1
De plus, il est intéressant de noter ses caractéristiques mécaniques. Il s’agit d’un
matériau dur, très résistant à la compression (jusqu’à 500N/mm²) mais à une faible
résistance à la traction. Le verre, une fois usiné sous forme de panneau possède
des points de faiblesse : les bords sont fragilisés lors de sa découpe, de même que
les zones qui entourent tout point de forage où peuvent apparaître des micros
fissures. Une des principales caractéristiques structurelles du verre c’est qu’il ne
prévient pas avant de se briser. La manière dont il est sollicité, les efforts qui lui
sont appliqués doivent être contrôlés pour prévenir tous risque de ruine
spontanée de la structure. La technologie du verre, sa composition et son
traitement de surface permettent en plus de sa qualité de transparence de
répondre à de nombreuses ambitions, contraintes de confort et exigences de
sécurité qui sont spécifiques à chaque ouvrage.
la
la salle de lecture. Ils sont reliés par une poutre en acier profilée de 36 centimètres
de section. Elle fonctionne comme un diaphragme récupérant les charges de
poussée de la verrière et les transférant aux poteaux. L’ensemble est dissimulé
derrière une façade maçonnée non porteuse qui donne l’illusion que la verrière se
pose sur la salle de lecture.
L’optimisation de la forme des verrières passe par une adaptation géométrique de
leur structure qui permet l’insertion dans l’existant avec un maximum d’efficacité.
39
Le verre comme revêtement
La décomposition de la verrière se fait en éléments structurels couplés à un
élément de remplissage. La structure pouvant être réduite à un minimum, le
remplissage devient un élément important, vecteur qualitatif de l’espace.
Ainsi pour des raisons économiques et afin de limiter la complexité de fabrication,
on peut distinguer plusieurs stratégies dans l’usage du verre :
- L’usage du verre courbe, comme recouvrement d’une structure en gridshell
(utilisé par Jörg Schlaich pour le projet de la piscine de Neckarsulm) ; ce procédé
est coûteux en raison du caractère unique de chaque pièce.
- L’usage du verre plan mais à la géométrie spécifique, taillé pour s’adapter au
dessin de son support (la structure), c’est le cas pour le British Museum. On a ici
des pertes de matière causées par la découpe qui ne peut être standardisée.
- L’usage de verre plan de format standard, qui va donner davantage de liberté
mais donne de la complexité dans la structure et/ou dans ses pièces de fixation
qui doivent s’adapter à la géométrie générale de la verrière ou permettre des
mouvements différentiels.
Le verre comme structure
Dans la conception de la verrière, l’usage du verre est prédominant, son rôle est
structurel ou simplement surfacique. Le verre utilisé sous forme de panneaux
peut, de par sa composition inclure d’autres variables. Il garantit l’étanchéité si
l’assemblage se fait par des joints. Il isole thermiquement selon l’épaisseur du
verre ou si le panneau est constitué d’un double vitrage (deux feuilles de verre
encadrant un vide). Il filtre la lumière par traitement dans la masse (teinte) ou de
surface (sérigraphie).
« Actuellement, la plupart des règlements de construction interdisent le verre
structurel, la structure métallique doit être stable indépendamment de sa
couverture. Avant la pose de cette dernière, on a donc à faire à une résille, une
grille métallique dont la forme et la rigidité sont celle d’une coque dont la surface
est discrète au lieu d’être continue. »1
Toutefois l’exemple de la verrière du Maximilian museum d’Augsburg est un
modèle d’usage du verre comme structure. Le verre lorsqu’il est utilisé
structurellement travaille en compression. Il s’agit de plaques de verre de 116 par
95 centimètres qui, mises bout à bout, forment un arc qui porte entre les deux
façades du bâtiment existant sur 14 mètres. Cette forme répétée permet de créer
une couverture en tonneau de 37 mètres de long. Des plaques de serrages
métalliques moulées permettent de connecter les panneaux entre eux par leurs
1 info : the Arup journal 2/1994
1 Douthe Cyril, Etude de structures élancées précontraintes en matériaux composites : application à la conception des
Le travail du verre
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3.3
gridshells
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La création de couvertures vitrées de cours intérieurs de bâtiments existants · Delphine Dufaye
Recherches structurelles et outils d’optimisation
41
quatre angles, ce qui garantit la continuité surfacique de la structure. La
précontrainte de la structure est assurée par des câbles en traction rayonnant vers
un nœud de serrage. Ces nœuds en acier permettent d’assurer le verrouillage
mécanique et sont positionnés tous les 4 à 5 trames. De plus un réseau de câbles
diagonaux permet de contreventer la coque et assure sa stabilité.
Une structure tubulaire de 19 centimètres de section termine la rive de la verrière
et reprend les poussées horizontales. Elle les transfère par l’intermédiaire de petits
poteaux tous les 4,5 mètres à la structure du dernier étage du bâtiment existant.
Afin de répondre aux conditions de sécurité, un prototype à l’échelle 1:1 a été
réalisé sur une travée de quatre arcs, constituée de 56 panneaux de verre. Il a ainsi
pu être testé différentes situations auxquelles la structure doit résister sans mettre
en péril la vie des visiteurs.
- Cas de charges asymétriques, inégalement réparties.
- Cas de charges symétriques, uniformément réparties.
- Cas de charges symétriques avec destruction de plusieurs panneaux.
La validation de ces cas de charge a permis de réaliser cet ouvrage en verre
structurel de façon pérenne. 1
La minimisation et l’usage prédominant d’éléments structurels en câble ou de
petites sections, permet une dématérialisation de l’enveloppe, rapprochant
l’ouvrage de la transparence totale.
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Poutre de rive
Panneau de verre structurel
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Précontrainte de la structure par des
roues de câbles en traction
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Les ambitions structurelles adoptées par les équipes de maîtrise d’œuvre
permettent des stratégies d’adaptation (géométrique, formelle, esthétique). Cela
se traduit par la définition de formes spécifiques, par une mise en œuvre de la
matière variée et la sollicitation des matériaux employés qui correspond à une
traduction architecturale (légèreté, transparence, unité, continuité,
décomposition).
2
1. Verrière Maximilian Museum
Principe constructif répétitif de la verrière en
verre structurel
Glas 2/2000, p : 20
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2. Verrière Maximilian Museum
Essais de cas de charge sur un prototype à
l’échelle 1:1 de la verrière.
Glas 2/2000, p : 24
1 info : Glas 2/2000
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Dessin : pensée globale et pensée
locale
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Panneau de verre structurel
Câbles de précontrainte
à
Câbles diagonaux de
stabilisation de la coque
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Poutre de rive
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Noeud de serrage des câbles
de précontrainte
1
1. Verrière du Maximilian Museum
Lisibilité et identification des éléments composants la verrière.
www.seele.com
Arc unidirectionnel
Câble prétendu diagonal
Vitrage plan en losange
Câble prétendu longitudinal
Serre-câbles
Vitrage plan triangulaire
Patte de fixation du verre
Point d’appui au bâtiment existant
Ec
2. Verrière de L’abbaye de Neumünster
Lisibilité et identification des éléments composants la verrière.
RFR
2
Le dessin de la verrière répond à une démarche intellectuelle et constructive
menée par les équipes de maîtrise d’œuvre. Ainsi leur manière d’aborder la
question constructive inscrite dans l’existant relève de différentes philosophies et
méthodes de conception.
La définition des qualités spatiales, la stratégie structurelle et le dessin des
éléments de détails constituent un tout qui reflète la façon dont est abordée la
dimension technique de l’ouvrage.
4.1 Organisation
lisible et descriptible
La manière dont est constituée la verrière, le nombre d’éléments, leurs positions,
leurs dimensions… permet aux spectateurs initiés de pouvoir décrypter la
démarche constructive adoptée par les concepteurs.
Décomposition de la structure
La verrière recherchant par principe à être le plus transparent possible, la
structure et les éléments de fixation deviennent donc l’objet de l’attention
visuelle du spectateur.
Certaines verrières sont conçues comme des ouvrages décomposés (structure
primaire, structure secondaire, verre, pièce de connexion …) l’ensemble des
éléments les constituant sont lisibles.
. Ils sont pensés et conçus comme des éléments visibles. La construction des
verrières est dite didactique. Le nombre d’éléments distincts est réduit au
minimum. On peut lire la hiérarchie des composants et comprendre la manière
dont ils travaillent (tubes en compressions, câble en traction, pièces de
connexion…).
Ainsi, les verrières de l’abbaye de Neumünster et du Maximilian Museum ne
dissimulent rien de leur structure, chacun des éléments les constituant est visible.
De la même façon, pour les serres de la Villette, réalisées par Peter Rice, la
hiérarchie des composants de la verrière est fondamentale et lisible. Peu
d’éléments sont mis en œuvre mais chacun a son rôle. Ainsi certaines pièces
La création de couvertures vitrées de cours intérieurs de bâtiments existants · Delphine Dufaye
Dessin : pensée globale et pensée locale
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nécessitent une fabrication spécifique car elles répondent à une contrainte
précise qui peut être optimisé par rapport aux standards existants.
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Expression du cheminement des efforts.
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La géométrie des verrières et leur degré de complexité impliquent une
sollicitation de la matière non homogène. Une traduction de cette hétérogénéité
est de dessiner la géométrie des éléments structurels en fonction des
sollicitations qui lui sont appliquées. Ainsi dans les deux projets de Norman Foster
en collaboration avec Buro Happold, on peut voir à travers la variation des
sections des éléments structurels l’intensité, le cheminement des forces et leur
convergence. La quantité de matière est liée à la quantité d’efforts qui cheminent
localement. Ainsi les simulations de cas de charge, les moments de la structure
permettent de rationaliser les quantités de matière et d’optimiser leur répartition.
Toutefois cela implique une non standardisation des pièces. Les éléments
structurels sont donc à géométries variables, réalisés sur mesure.
Ainsi dans le projet de Smithsonian institut les membrures sont d’une hauteur
constante de 56 centimètres mais leur largueur en partie haute varie entre 18 et
43 centimètres. Ainsi les membrures entourant les poteaux sont plus larges,
l’ensemble des charges de la verrière converge vers les huit poteaux.
De façon similaire dans le projet du British museum, les membrures ont une
largeur constante de 80 millimètres mais leur hauteur varie de 80 à 200
millimètres. Ainsi au plus proche de la salle de lecture la hauteur des membrures
est de 80 millimètres tandis qu’elle augmente à mesure que la structure
s’approche de la périphérie de la cour et plus particulièrement dans les angles. 1
Ec
Verrière de Smisthsonian institut
Augmentation de la dimension des membrures, lisibilité de l’intensité des
efforts qui convergent vers le poteau.
www.flickr.com
4.2
Haute technicité, standardisation et création en série.
L’objet technique que constitue la verrière répond à un ensemble de
problématiques qui sont intégrées à son dessin général. Les questions de
conception, le rapport entre la forme et les fonctions se fait à différentes échelles.
La manière d’aborder le rapport entre le dessin général de l’enveloppe, celui de la
structure et les matériaux utilisés questionne l’équilibre entre le spécifique et le
sur mesure.
Tout d’abord on peut voir plusieurs stratégies quant au rapport entre le verre, ses
dimensions et la structure primaire :
- Répétitions exactes des panneaux de verre en concordance avec la structure,
adaptation du dessin de la fixation (Abbaye de Neumünster deux dimensions de
verre, Maximilian museum verre structurel)
- Répétitions exactes des panneaux de verre, indépendance de la géométrie
structurelle, connexions spécifiques sur mesure (Smithonian Institut)
- Répétitions exactes des panneaux de verre en concordance avec la structure,
adaptation locale du verre et de la structure, le cas de la double courbure. (Musée
de Hambourg)
- Optimisation des variantes : verres, arcs, attaches (Cours du Louvre)
1 infos : www.burohappold.com
La création de couvertures vitrées de cours intérieurs de bâtiments existants · Delphine Dufaye
Dessin : pensée globale et pensée locale
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- Spécificité de chaque élément pour répondre à une optimisation de la
géométrie globale (British Museum)
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De plus, certains projets étudiés comme la verrière de l’abbaye de Neumünster
recherchent une minimisation du nombre d’éléments constituant la verrière,
combiné à l’usage en série des éléments la constituant. Cette quête de rationalité
incite les maîtres d’œuvre à trouver des solutions dans le dessin de pièces
spécifiques qui répondent aux besoins du projet.
La conception de la structure mixte en arcs et en câbles de la verrière de l’abbaye
implique un fonctionnement différent des structures en coque usuelle. Ici
l’amplitude des efforts et les mouvements différentiels ont amené l’équipe de RFR
à redéfinir plusieurs détails clé assurant le fonctionnement correct de la structure.
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2. Verrière de l’abbaye de Neumünster
Détail de la connexion des vitrages qui permet le
mouvement angulaire.
Construction métallique, n°2, 2004, p : 23
3. 4. Verrière du musée de Hambourg
Détail du nœud de serrage des câbles de
précontrainte.
Construire en verre, p : 317
www.seele.com
5. 6. Verrière du Maximilian Museum
Détail du nœud de serrage des câbles de
précontrainte.
Glas 2/2000, p : 23
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1. Verrière de l’abbaye de Neumünster
Détail de serre-câbles assurant la précontrainte
radiale des câbles.
Construction métallique, n°2, 2004, p : 29
Les serre-câbles :
Les câbles sont une partie du maillage triangulé assurant la stabilité de la coque.
Leurs serre-câbles permettent de leur appliquer une précontrainte ; ils
transmettent donc des efforts importants. Chaque serre-câbles permet
d’appliquer à deux câbles (un transversal et un longitudinal) de la précontrainte
différente, indépendamment l’un de l’autre.
Les serre-câbles sont constitués par deux disques usinés qui serrent les câbles par
l’intermédiaire de quatre boulons. Les deux disques se superposent. Ainsi la
surface de frottement des câbles est doublée, ce qui permet d’augmenter
l’efficacité du serrage et de limiter la dimension des pièces. Une échancrure
permet de serrer les câbles indépendamment l’un de l’autre.
Les connections vitrage :
Le verre est connecté à la structure par des points d’attaches ponctuels. Compte
tenu du caractère hybride de la structure, ces attaches doivent permettre des
mouvements relatifs entre vitrage et structure plus important que pour une
construction standard. Il n’a pas été possible d’utiliser des éléments du commerce
car ils ne répondent pas aux attentes de cette structure. La solution développée
ici permet que l’axe de la rotule soit articulé à sa base, au niveau de la patte de
fixation à la structure. Ainsi la rotule agit comme une bielle bi-articulée qui
effectue des rotations de +/- 4°, ce qui correspond à un mouvement de la tête de
la rotule de +/- 6 millimètres.
Par ailleurs une règle géométrique permet d’établir la position des pattes de
fixation sur les arcs. Toutefois, cela ne règle pas l’inclinaison de la rotule par
rapport à la surface du panneau vitré qui est variable compte tenu de la
géométrie de la verrière. C’est la rotule elle-même qui, grâce à un angle de
débattement de 20° (bien supérieur aux quelques degrés usuels) permet
l’adaptation géométrique.
De plus pour éviter tout risque de bris du verre au niveau du point de fixation, les
deux disques de fixation ont un diamètre important de 80 millimètre et pincent le
verre uniformément autour du percement.
La recherche de finesse et de discrétion ainsi que la minimisation du nombre
Dessin : pensée globale et pensée locale
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La création de couvertures vitrées de cours intérieurs de bâtiments existants · Delphine Dufaye
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d’éléments constructifs de la verrière en a permis de créer un espace où la
légèreté structurelle et l’immatérialité de la peau s’intègrent visuellement au
bâtiment existant.1
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Rive de la salle de lecture
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De façon similaire, les verrières de Maximilian Museum et du musée de Hambourg
ont nécessité un dessin spécifique des nœuds de serrage. Compte tenu de la
régularité de la verrière ces éléments ont été appliqués de façon systématique à la
structure.
Pour le Maximilian Museum, la précontrainte par sous tension de câbles
rayonnants est réalisée toutes les quatre travées par un système de deux serrecâbles connectés. Ces nœuds relient huit câbles fixés à leur autre extrémité à un
sabot de fixation du verre structurel.
Pour le musée de Hambourg, trois serre-câbles répartis sur les parties de verrière
en coque simple assurent leur stabilité. Ils connectent chacun dix-neuf câbles liés
aux nœuds de serrage du vitrage et deux câbles fixés à la façade maçonnée du
bâtiment existant.
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Rive de la périphérie
de la cour
Le dessin spécifique de certaines pièces du projet permet de trouver une solution
locale adaptée aux ambitions propre à chaque verrière. La répétition de cet
élément spécifique (par création en série) permet une uniformité de l’ouvrage et
répond à une conception globale de la verrière.
1
Double vitrage sécurité sérigraphié à 56 %
Plaque de capotage silicone
Joint de fixation silicone
Plaque de silicone
Joint de silicone extrudé collé à l’acier
Membrure acier
Garniture silicone
Noeud structurel
1. Verrière du British Museum
Vue depuis la cour qui explicite l’absence de
lisibilité de la complexité des appuis de la
verrière sur le bâtiment existant pour favoriser
l’homogénéité et la continuité formelle.
AMC, n°114, mars 2001, p 55
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2. Verrière du British Museum
Décomposition des éléments sur mesure qui
constituent la surface continue de la verrière.
AMC, n°114, mars 2001, p 59
4.3 Des assemblages résolvant plusieurs contraintes dans un
même élément.
La verrière en plus d’être un ouvrage structurel intègre des paramètres
environnementaux. Ceux-ci sont pris en compte dès la conception de l’ouvrage.
Ainsi une des postures adoptées par les maîtres d’œuvre est d’intégrer un
maximum de fonctions dans un minimum d’éléments. L’objet technique est alors
fabriqué par mode d’addition. Il en résulte un dessin complexe de certaines
parties de l’ouvrage où différentes fonctions sont intrinsèquement liées.
Pour la verrière du British museum c’est la géométrie formelle, l’image de la bulle
de savon, qui relie le plan rectangulaire au plan circulaire de la cour qui régit
l’ensemble du projet. Pour répondre à ce parti pris tous les éléments de la verrière
sont spécifiques. La verrière est constituée de 5162 membrures en acier de
longueurs et de sections différentes, de1826 nœuds structurels à six branches
dont l’orientation selon X, Y et Z varie et de 3312 panneaux de verre triangulaires
aux dimensions différentes. L’ensemble de ses pièces a été fabriqué sur mesure,
hors site à partir de logiciel puis assemblé sur le chantier. L’intégration des enjeux
environnementaux n’est pas résolue par ce dessin, cet idéalisme formel. Ainsi tous
les paramètres de confort sont dissimulés au point d’appui de la verrière. Ils sont
peu ou pas visibles depuis la cour car dissimulé derrière les corniches et frontons
du bâtiment existant ou derrière la façade maçonnée nouvellement créée autour
1 info : Baldassini Nicolas (chef de projet RFR), Construction métallique n°2, 2004
Dessin : pensée globale et pensée locale
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La création de couvertures vitrées de cours intérieurs de bâtiments existants · Delphine Dufaye
51
de la salle de lecture.
Le dessin du point d’appui de la verrière reprend et transfère verticalement les
efforts horizontaux de poussée de la coque. Mais en plus, la décomposition des
éléments structurels permet d’intégrer des éléments techniques de confort.
Pour l’appui en périphérie de la cour, La verrière repose sur un tube en acier de
350/150 millimètres qui supporte également un chéneau pour récupérer la moitié
des écoulements d’eau de la verrière. Cette poutre de rive est reprise par des
petits poteaux en tube d’acier de 120/120 millimètres qui reposent sur d’autres
poteaux en béton armé. Le jour entre les poteaux permet d’intégrer des clapets
ouvrants qui assurent la ventilation naturelle de la cour ou des parties vitrées
fixes. L’ensemble est connecté à l’existant par un ancrage périphérique en béton
armé. Il n’est pas visible depuis l’intérieur de la cour les éléments de section fine,
ou vitrés. Le reste de la composition du point d’appui est dissimulé dernière une
corniche maçonnée.
Le dessin du point d’appui de la verrière sur la salle de lecture est différent. Les
charges de la verrière sont récupérées par une poutre circulaire en acier de
360/360 millimètres. Elle fonctionne comme un diaphragme et transfère les
charges aux vingt poteaux en acier de 250 millimètres de diamètre. La poutre
permet la suspension d’un éclairage artificiel. La différence de géométrie, entre la
couverture en coupole de la salle de lecture et le nouveau mur maçonné
constituant depuis l’intérieur la nouvelle façade de la salle de lecture, définit un
espace qui a été mis à profit comme espace technique. Une partie de cet espace
est accessible par une personne qui accède à la toiture par une échelle de
révision, glissée entre l’ancienne et la nouvelle façade de la salle de lecture. Un
réseau de gaine de ventilation permet le renouvellement et l’extraction
mécanique de l’air par des grilles situées sur la partie supérieure de la nouvelle
façade. Un système de rideau de protection contre le feu a pu être ajouté au droit
des fenêtres de la salle de lecture. Le tout n’est pas visible depuis la cour, dissimulé
derrière la nouvelle façade de la salle de lecture.1
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Double vitrage sécurité sérigraphie à 56 %
Garde corps
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Poutre acier 350/150 mm
Chéneau
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Vitrage simple fixe
Poteau acier 120/120 mm
Support téflon
Corniche maçonnée
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Clapet ouvrant aluminium
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Poteau béton armé
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Ancrage périphérique en béton
Bâtiment existant
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Vue
Entrée d’air
Vue
1. Verrière du British Museum
Dessin de l’appui de la verrière sur le
bâtiment existant.
Echelle 1:50
Détail, n°6, 2001, p 1047
Limites de l’appui
2. Verrière du British Museum
Ampleur du dessin de l’appui, partie
visible et non visible.
DD d’après Détail, n°6, 2001, p 1047
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3. Verrière du British Museum
Paramètres de confort intégrés.
DD d’après Détail, n°6, 2001, p 1047
La verrière du Smithsonian institut a été générée à partir du principe constructif
des gridshell. En effet, la structure en a la forme mais puisqu’il s’agisse d’une
structure métallique les liaisons entre les membrures sont réalisées par soudure et
non par une articulation. La grille est formée par assemblage de membrures.
Norman Foster et Buro Happold ont fait le choix d’en faire un point central de la
conception. Ainsi ces membrures ont un rôle structurel car elles composent le
maillage qui se déforme pour porter comme une nappe sur 39X84 mètres.
L’extrusion de la structure forme des membrures allongées qui, comme des
caissons, intègrent un double dispositif acoustique. Cedispositif se compose de
panneaux d’isolation en jeans recyclé, recouvert d’un bardage en tubes
d’aluminium de 15 mm de section. A la jonction entre quatre membrures est
installé un spot de lumière artificielle. Elles soutiennent le cadre de fixation du
vitrage. Enfin, elles permettent de récupérer les eaux de pluie de la toiture et les
font cheminer jusqu’aux descentes. Ce principe est répété et adapté aux
différentes géométries de membrure qui varient en fonction de leur
1 info : Norman Foster, Work 4
Dessin : pensée globale et pensée locale
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La création de couvertures vitrées de cours intérieurs de bâtiments existants · Delphine Dufaye
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Double vitrage sécurité sérigraphie à 56 %
à
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Châssis de fixation du vitrage
à dimension variable
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Nouvelle façade maçonnée
Gaine de ventilation
Bardage acoustique aluminium
de 15 mm de section
Joint silicone
Couvertine aluminium
Eclairage artificiel
Poutre acier 360/360 mm
Vitrage simple fixe
Poteau acier 250 mm de diamètre
Ventilation mécanique
Sortie d’air
Coupole maçonnée existante
Double vitrage clair
Façade originale de la salle de lecture
Rideau coupe feu
1
Châssis de fixation du vitrage
à dimension variable
Panneau acoutique (jeans recyclés)
Fenêtre de la salle de lecture
Profilé aluminium 125/50 mm
Poutre acier 555 mm de section
1
EP
Vue
Vue
2
Poutre caisson acier 800/400/2 mm
Isolant acoustique
Toiture bâtiment existant
1. Verrière du British Museum
Dessin de l’appui de la verrière sur
la salle de lecture.
Echelle 1:50
Détail, n°6, 2001, p 1048
Extraction d’air
2. Verrière du British Museum
Ampleur du dessin de l’appui,
partie visible et non visible.
DD d’après Détail, n°6, 2001, p 1048
Ec
Limites de l’appui
Event
3
3. Verrière du British Museum
Paramètres de confort intégrés.
DD d’après Détail, n°6, 2001, p 1048
1. Verrière du Smithsonian Institut
Dessin de la membrure et de la connexion à la toiture
du bâtiment existant, intégration des paramètres
environnementaux.
Echelle 1:20
Détail, n°1/2, 2009, p 86
La création de couvertures vitrées de cours intérieurs de bâtiments existants · Delphine Dufaye
Dessin : pensée globale et pensée locale
Va
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M
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positionnement sur le dessin général de la nappe structurelle. L’ensemble est
traité uniformément comme un ensemble esthétiquement qui garantit
l’impression de fluidité donnée par le mouvement de la structure.
De plus, à la manière de la verrière du British museum, le dessin de la rive permet
d’intégrer et de dissimuler une partie des outils de contrôle environnementaux.
ire
s
à
A l’inverse des deux projets précédents, la complexité de l’ouvrage demande des
adaptations locales du dessin. La démarche globale du projet ne permet pas de
résoudre un problème soulevé localement. Le dessin d’une pièce spécifique qui,
ponctuellement stabilise l’organisation générale de la verrière, est nécessaire.
C’est le cas pour les pièces qui permettent la sous-tension de la verrière par un
réseau de câbles.
Ainsi pour la verrière du Louvre, la structure primaire en arc est sous-tendue par
un ensemble de câbles. Ils sont fixés à la structure à intervalles réguliers et
convergent vers les nœuds de serrage positionnés sous la cime de la verrière. Ces
nœuds concentrent les efforts, ils sont peut nombreux et constituent un élément
complexes. En effet chaque verrière comporte quatre nœuds qui serrent les
câbles provenant de trois directions différentes.
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1
2
Ec
1. 2. Nœudde serrage verrière du Louvre
Ces nœuds sont peu nombreux mais leur complexité permet d’optimiser le
moyen de précontraindre les arcs structurels de la verrière.
Viry France
Le dessin de la verrière est capable d’intégrer des contraintes supplémentaires
liées aux paramètres environnementaux et de confort. Les partis-pris adopté par
la maîtrise d’ouvrage sont opposés, Il s’agit de faire participer au dessin de la
verrière ou de les dissimuler dans le point d’appui de la verrière, donnent une
lecture architecturale différente de la verrière et ne laisse pas apparaître de la
même façon la complexité de l’ouvrage.
Entre la pensée globale du projet, constituée d’éléments qui définissent un tout et
la pensée locale comme solution précise à un enjeu technique ou à
problématique environnemental, la définition par le dessin de détails adaptés au
projet permet l’adaptation et l’adéquation avec l’existant.
Conclusion
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Conclusion
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La création de couvertures vitrées de cours intérieurs de bâtiments existants · Delphine Dufaye
Ec
56
La manière dont s’effectue l’insertion d’un objet contemporain dans un bâtiment
existant est le sujet de ce mémoire. Le cas de la verrière est spécifique puisqu’il
s’agit d’un objet technique. Le postulat de départ de ces verrières est qu’elles ne
cherchent pas à constituer un pastiche ou à imiter le style architectural du
bâtiment dans lequel elles s’insèrent.
La création de ces verrières est la réponse à un besoin qui découle de la volonté
des maîtres d’ouvrage de voir l’usage de leurs locaux évoluer ou se modifier. Le
bâtiment d’origine a été conçu sans couverture, ainsi la verrière est un objet
technique qui se greffe à l’existant. L’enjeu de l’insertion est de trouver un moyen
de dialoguer et de se mettre en contact avec l’existant (physiquement et
visuellement).
La qualité de cette insertion dépend de la capacité d’adaptation de la verrière et
de l’adéquation qui se met en place entre le nouveau et l’ancien.
La couverture vitrée, en tant qu’objet technique a la capacité à travers de l’usage
de stratégies structurelles variées de répondre à cette problématique d’insertion.
La démarche conceptuelle, dont la stratégie structurelle est le premier outil,
caractérise la position de la verrière par rapport au bâtiment existant.
Quelle que soit l’expression architecturale, les ouvrages étudiés cherchent à
s’adapter à l’existant. Cela correspond à la prise en compte et à l’assimilation des
conditions et contraintes données par l’existant :
- Sa géométrie (forme de la cour, amplitude possible).
- S’appuyer sur l’existant sans mettre en péril sa stabilité.
- Prendre position sur la manière de traiter le confort environnemental de l’espace
de la cour.
L’adéquation relève plus de la recherche d’une posture esthétique de la verrière
par rapport à son environnement.
La manière dont la verrière va être perçue correspond à la recherche d’une
idéalisation, d’une harmonie entre l’ancien et le nouveau dans la réponse
apportée. Les réponses apportées à ce rapport esthétique questionnent plusieurs
paramètres, hypothèses :
- La forme et son mode de génération.
- L’unité, la continuité visuelle et constructive.
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La création de couvertures vitrées de cours intérieurs de bâtiments existants · Delphine Dufaye
Conclusion
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- La quête de la disparition (minimisation visuelle, décomposition fonctionnel,
finesse structurelle…)
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M
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La nature de l’intégration est spécifique à chaque projet et se traduit par
différentes manières d’aborder la démarche constructive. Il peut s’agir de
remanier des principes constructifs connus, d’en combiner plusieurs ou d’innover
en définissant un nouveau modèle. Chaque démarche est ambitieuse. Toutes
illustrent la quête d’une idéologie (conceptuelle, technique et esthétique). Le
projet est abordé comme un laboratoire, qui permet la production de techniques
améliorées et innovantes.
On peut noter la variation dans le mode d’existence des objets techniques. Ainsi la
manière de concevoir le projet est abordé différemment, la technique comme
outil d’une conception globale ou la technique comme modèle d’une esthétique.
On peut noter deux extrêmes, tout d’abord la verrière du Maximilian museum
d’Augsbourg où l’intégration avec l’existant passe par la quête de la disparition.
La recherche de la transparence absolue est appliquée à la démarche
constructive.
Ainsi l’usage prédominant du verre en lui donnant un rôle structurel constitue
une réponse absolue à cette ambition. La restriction du nombre d’éléments et de
leur dimension permet de créer une continuité matérielle de la verrière par
l’usage du verre structurel. La verrière forme une membrane non perceptible.
A l’inverse pour la verrière du British Museum c’est la forme qui dicte l’ensemble
des décisions de conception. L’idée d’une couverture, qui, à l’image d’une bulle de
savon, relie la périphérie des bâtiments constituant la cours, est matérialisée par
un film tendu. Cet idéal formel est construit par un treillis structurel qui donne à
voir une surface unifiée. Cette impression d’unité est accentuée par le fait que
l’ensemble des autres paramètres techniques est intégré au point d’appui avec
l’existant, dissimulé de manière à ce que cela ne soit pas visible par le spectateur.
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Le corpus étudié permet de montrer que la recherche d’intégration des verrières
mobilise d’autres enjeux techniques comme :
- L’usage optimum de la matière (son rôle structurel ou la définition de détails qui
répondent à plusieurs fonctions).
- La quête de la finesse et de la légèreté.
- L’économie de moyen, la différence entre l’usage de standard (qui impacte la
forme) ou le sur-mesure (qui découle d’une optimisation de la forme).
- Le dessin de détails complexes qui assurent plusieurs fonctions, qui répond à la
spécificité constructive mise en place.
Ces verrières donnent une présence nouvelle à l’espace de la cour, qui
contrastent avec l’existant et qui fascinent par le mystère et l’audace de leur mise
en œuvre. La technique est un véhicule de contraste esthétique par la nature des
matériaux utilisés et la manière dont ils sont composés.
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La création de couvertures vitrées de cours intérieurs de bâtiments existants · Delphine Dufaye
Annexe : fiches des projets
Couvertures vitrées des Cours Marly,
Puget et Khorsabad du Louvre - Paris -
Couverture du musée historique
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- Hambourg -
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Année :1988
architecte : Ioeh Ming Pei
Ingénieur : RFR (Peter Rice),
Arup
Vue générale de la verrière - DD
Vue générale de la verrière - www.gmp-architekten.de
Plan de toiture - sans échelle - www.gmp-architekten.de
Plan de toiture - sans échelle- Google map
Ec
Coupe longitudinale - sans échelle - www.pcf-p.com
61
la
60
Coupe longitudinale - sans échelle - www.gmp-architekten.de
Année :1989
Architecte:
gmp Architeckten von
Gerkan, Marg & Partner
Ingénieur : Schlaich
Bergenmann & Partner
La création de couvertures vitrées de cours intérieurs de bâtiments existants · Delphine Dufaye
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Annexe : fiches des projets
Couverture de la cour du British
Museum - Londres -
M
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Couverture de la cour sud de l’abbaye
de Neumünster - Luxembourg -
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Année: 1999
Maître d’oeuvre :
RFR Ingénieurs
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Vue générale de la verrière - www.rfr-group.com
Vue générale de la verrière - Norman Foster Works 4
Plan de toiture - sans échelle - RFR
Ec
Coupe transversale isolée sur la verrière - sans échelle - RFR
63
Plan de toiture - sans échelle - Norman Foster Works 4
Coupe longitudinale - sans échelle - Norman Foster Works 4
Année : 2000
Architecte :
Norman Foster & Partners
Ingénieur :
Buro Happold Consulting
Engineers
La création de couvertures vitrées de cours intérieurs de bâtiments existants · Delphine Dufaye
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Annexe : fiches des projets
Couverture de la cour du Smithsonian
Institut - Washington -
M
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Couverture de la cour du Musée
Maximilian - Augsburg -
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Année :2002
Architecte : Hochbauamt
Augsburg, Krippl und Schiele
Ingénieur : Ludwig & Weiler
Ingenieure
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Vue générale de la verrière - www.seele.com
Vue générale de la verrière - www.npg.si.edu/
Coupe longitudinale - sans échelle- Architectural record 03.08
Plan de toiture - sans échelle - GLAS2 /2000
Coupe longitudinale - sans échelle - Détail n°5, 2001
Ec
Coupe transversale - sans échelle GLAS 2 /2000
65
Plan de toiture- sans échelle - Google map
Année : 2007
Architecte :
Norman Foster & Partners
Ingénieur :
Buro Happold Consulting
Engineers
La création de couvertures vitrées de cours intérieurs de bâtiments existants · Delphine Dufaye
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Annexe : tableau d’analyse
France / Paris
Pays/ville
Pays/ville
France / Paris
M
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Couverture des cours du
Cour du British Museum
Verrière de l'abbaye de
Cour Musée Maximilian
Cour du Smithsonian institut Hambourg cour du musée
Bilan - Remarques
Couverture des cours du
Cour du British Museum
Verrière de l'abbaye de
Cour Musée Maximilian
Cour du Smithsonian institut Hambourg cour du musée
Bilan - Remarques
Louvre
Neumünster
Louvre
Neumünster
Londres /Royaume Uni
Luxemburg / Neumünster
Augsburg / Allemagne
Washington DC /Etats Unis
Hambourg / Allemagne
Londres /Royaume Uni
Luxemburg / Neumünster
Augsburg / Allemagne
Washington DC /Etats Unis
Hambourg / Allemagne
2000
1999
1999-2000
2004-2007
1989
(production sur 20 ans)
1988-1993
2000
1999
1999-2000
2004-2007
1989
(production sur 20 ans)
Foster et Partner
RFR : Design/concept
Hochbauamt Augsburg
Foster et Partner
gpm, Architectes von Gerkan
Ioeh Ming Pei
Foster et Partner
RFR : Design/concept
Hochbauamt Augsburg
Foster et Partner
gpm, Architectes von Gerkan
ARUP : Etudes confort
Marg und Partner
Michel Macary
ARUP : Etudes confort
Marg und Partner
thermique
R. Provost
thermique
Bureau d'études (par RFR Peter Rice
Buro Happold (structure)
Ludwig & Weiler Ingénieure
Buro Happold
Schlaich Bergermann und
Bureau d'études (par RFR Peter Rice
Buro Happold (structure)
Ludwig & Weiler Ingénieure
Buro Happold
Schlaich Bergermann und
Arup
Zenkner & Handel
Krippl und Schiele
Emmer Pfenninger Partner
Partner
lots)
Krippl und Schiele
Arup
Zenkner & Handel
Emmer Pfenninger Partner
Partner
lots)
Ingennieurgemeinschaft für
Ingennieurgemeinschaft für
Bauwesen (vitrage)
Bauwesen (vitrage)
Maitrise d'ouvrage
Etablissement public du Grand Trustees of the British Museum
Administration des bâtiments Ville d'Augsburg
Maitrise d'ouvrage
Etablissement public du Grand Trustees of the British Museum
Administration des bâtiments Ville d'Augsburg
Louvre
publics du Luxembourg
Acteurs
Louvre
publics du Luxembourg
Association des amis du
Association des amis du
musée historique d'Hambourg
musée historique d'Hambourg
te
Acteurs
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Année (livraison)
1988-1993
Année (livraison)
Architectes
Ioeh Ming Pei
Architectes
Michel Macary
R. Provost
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Entreprises (par lots) Viry (charpente)
Waagner Biro AG ( construction Helmut Fisher GMBH
Seele (verre)
Josef Gartner (charpente,
Helmut Fisher GMBH
Entreprises (par lots) Viry (charpente)
Waagner Biro AG ( construction Helmut Fisher GMBH
Seele (verre)
Josef Gartner (charpente,
Helmut Fisher GMBH
Dutemple (Miroiterie)
métallique et en verre)
Stahlbau Wegscheid
vitrage et bardage acoutique) (structure acier)
Stahlbau Wegscheid
Dutemple (Miroiterie)
métallique et en verre)
vitrage et bardage acoutique) (structure acier)
SN Quatre Chemins (profils
Pilkington Ltd (fabrication du
(structure métallique)
Vegla (verre)
SN Quatre Chemins (profils
Pilkington Ltd (fabrication du
Vegla (verre)
(structure métallique)
aluminium)
verre)
aluminium)
verre)
PMB (paralume)
PMB (paralume)
Année/courant archi
1857
Année/courant archi
1823-1850
Néo-classique
1823-1850
Néo-classique
XVIII siècle
XVIII siècle
XVI Renaissance
1836-1867
XVI Renaissance
Néo-classique
1836-1867
Néo-classique
Louis Visconti (sous Napoléon Sir Robert Smirke
Architecte
Louis Visconti (sous Napoléon Sir Robert Smirke
III) puis Lefuel
III) puis Lefuel
Architecte
Nature de la façade
Pierre de taille
Nature de la façade
(matériaux, rôle
(matériaux, rôle
structurel ?)
structurel ?)
Pierre de taille
Ailes : maçonnerie
Plancher du dernier étage
Ailes : maçonnerie
Plancher du dernier étage
renforcé avec une structure en
Salle de lecture : structure
Salle de lecture : structure
renforcé avec une structure en
métallique avec remplissage
béton armé, toiture en
métallique avec remplissage
béton armé, toiture en
maçonné.
charpente bois.
maçonné.
charpente bois.
Bâtiment
investi
Programme
avant
A l'origine palais du roi, depuis Musée dont la cour était envahie Abbaye (puis équipement
Musée
Programme avant
A l'origine palais du roi, depuis Musée dont la cour était envahie Abbaye (puis équipement
création de la verrière 1880-1890 l'aile Richelieu est par de nombreuses constructions militaire, hopital, prison)
création de la verrière 1880-1890 l'aile Richelieu est par de nombreuses constructions militaire, hopital, prison)
utilisée comme bureaux pour
abritant des archives.
utilisée comme bureaux pour
abritant des archives.
le ministère des finances, les
le ministère des finances, les
cours servaient de parking
cours servaient de parking
Nouvel usage
Musée
1914-1923
1914-1923
Fritz Schumacher
Fritz Schumacher
Pierre
Pierre
Mur de béton armé avec
Mur de béton armé avec
parement de brique, charpente
parement de brique, charpente
bois,couverture de tuiles
bois,couverture de tuiles
1958 le bâtiment devient un
Musée
1958 le bâtiment devient un
musée
musée
Musée
Espace d'exposition pour les
Espace de distribution, espace
Espace de manifestations
Espace d'exposition de
Espace public qui acceuil des Espace d'exposition de
Espace public d'exposition ou lieu
Nouvel usage
Espace d'exposition pour les
Espace de distribution, espace
Espace de manifestations
Espace d'exposition de
Espace public qui acceuil des Espace d'exposition de
Espace public d'exposition ou lieu
public, cœur du musée, café +
œuvres d'art en plein air,
ponctuelles.
sculptures sous un espace
manifestations ponctuelles
sculpture sous un espace
d'évènements ponctuels.
œuvres d'art en plein air,
public, cœur du musée, café +
ponctuelles.
sculptures sous un espace
manifestations ponctuelles
sculpture sous un espace
d'évènements ponctuels.
sculptures
protégé
protégé
boutique
sculptures
boutique
protégé
protégé
Ec
Bâtiment investi
1857
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La création de couvertures vitrées de cours intérieurs de bâtiments existants · Delphine Dufaye
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Annexe : tableau d’analyse
Pays/ville
M
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ne
la
cours
du British Museum
Verrière
Cour Musée Maximilian
Cour du
Smithsonian
institut
du musée
Bilan - Remarques
Couverture des Couverture
cours du desCour
dudu
British Cour
Museum
Verrière de l'abbaye
de de l'abbaye
Cour de
Musée Maximilian
Cour du Smithsonian
institut
Hambourg
courHambourg
du musée courBilan
- Remarques
Louvre
Neumünster
Louvre
Neumünster
Pays/ville
Londres
Uni
Luxemburg / Neumünster
Augsburg / Allemagne
/Etats Unis/ Allemagne
Hambourg / Allemagne
France / Paris France / Paris Londres /Royaume
Uni /RoyaumeLuxemburg
/ Neumünster
Augsburg / Allemagne
Washington DC Washington
/Etats Unis DCHambourg
Acteurs
Maitrise Etablissement
d'ouvrage
Etablissement
du Grand
Trustees
of the British
Museum des
Administration
Maitrise d'ouvrage
public
du Grand public
Trustees
of the British
Museum
Administration
bâtiments des
Villebâtiments
d'Augsburg Ville d'Augsburg
Louvre
publics du Luxembourg
Louvre
publics du Luxembourg
des amis du
Association des Association
amis du
historique d'Hambourg
musée historiquemusée
d'Hambourg
te
Acteurs
rri
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à
Année (livraison)
1988-1993
2000
1999
1999-2000
2004-2007
1989
(production
sur 20 ans)
Année (livraison)
1988-1993
2000
1999
1999-2000
2004-2007
1989
(production sur 20
ans)
Architectes
RFR : Design/concept
Hochbauamt Augsburg
Architectes von Gerkan
Architectes
Ioeh Ming Pei Ioeh Ming Pei Foster et PartnerFoster et Partner RFR : Design/concept
Hochbauamt Augsburg
Foster et PartnerFoster et Partnergpm, Architectesgpm,
von Gerkan
ARUP : Etudes confort
Marg und Partner
Michel Macary Michel Macary
ARUP : Etudes confort
Marg und Partner
R. Provost
thermique
R. Provost
thermique
(par
Buro Happold (structure)
& WeilerBuro
Ingénieure
Schlaich
Bureau d'étudesBureau
(par d'études
RFR Peter
Rice RFR Peter Rice Buro Happold (structure)
Ludwig & WeilerLudwig
Ingénieure
Happold Buro Happold Schlaich Bergermann
undBergermann und
Arup
Zenkner & Handel
Krippl und Schiele
Emmer
Pfenninger
Partner
Partner
lots)
Arup
Zenkner & Handel
Krippl und Schiele
Emmer Pfenninger
Partner
Partner
lots)
Ingennieurgemeinschaft
für
Ingennieurgemeinschaft
für
Bauwesen (vitrage)
Bauwesen (vitrage)
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lots) Viry (charpente)Waagner Biro AG
Waagner
Biro AG Helmut
( construction
Helmut Fisher GMBH
Josef Gartner (charpente,
Helmut Fisher GMBH
Entreprises (parEntreprises
lots) Viry(par
(charpente)
( construction
Fisher GMBH
Seele (verre) Seele (verre) Josef Gartner (charpente,
Helmut Fisher GMBH
Dutemple (Miroiterie)
et en verre)
Stahlbau Wegscheid
vitrage
et bardage
acoutique)
Dutemple (Miroiterie)
métallique et en métallique
verre)
Stahlbau Wegscheid
vitrage et bardage
acoutique)
(structure
acier) (structure acier)
SN Quatre
(profils
Pilkingtondu
Ltd (fabrication du
(structure métallique)
SN Quatre Chemins
(profilsChemins
Pilkington
Ltd (fabrication
(structure métallique)
Vegla (verre) Vegla (verre)
aluminium)
verre)
aluminium)
verre)
PMB (paralume)PMB (paralume)
Année/courant
Année/courant archi
1857 archi
Architecte
1857
1823-1850
1823-1850
Néo-classique Néo-classique
XVIII siècle
XVIII siècle
1836-1867
XVI RenaissanceXVI Renaissance
1836-1867
1914-1923
Néo-classique Néo-classique
Architecte
LouisNapoléon
Visconti (sous
Napoléon
Sir Robert Smirke
Louis Visconti (sous
Sir Robert
Smirke
III) puis Lefuel III) puis Lefuel
Nature de
la façade
Ailes : maçonneriePlancher du dernier
Plancher
Nature de la façade
Pierre
de taille Pierre de taille Ailes : maçonnerie
étagedu dernier étage
de lecture : structure
renforcé
avec
Salle de lecture :Salle
structure
renforcé avec une
structure
enune structure en
(matériaux, rôle(matériaux, rôle
métallique avec remplissage
béton
structurel ?)
métallique avec remplissage
béton armé, toiture
en armé, toiture en
structurel ?)
maçonné.
maçonné.
charpente bois. charpente bois.
Bâtiment investiBâtiment investi
Programme
avant palaisAdul'origine
palaisMusée
du roi,dont
depuis
Musée
la courAbbaye
était envahie
Abbaye (puis équipement
Programme avant
A l'origine
roi, depuis
la cour
étaitdont
envahie
(puis équipement
Musée
l'ailepar
Richelieu
est par constructions
de nombreusesmilitaire,
constructions
création 1880-1890
de la verrière
l'aile 1880-1890
Richelieu est
de nombreuses
hopital, militaire,
prison) hopital, prison)
création de la verrière
utilisée comme
pourarchives.
abritant des archives.
utilisée comme bureaux
pour bureaux
abritant des
ministère
le ministère des le
finances,
lesdes finances, les
cours
servaient de parking
cours servaient de
parking
Musée
1914-1923
Fritz Schumacher
Fritz Schumacher
Pierre
Pierre
Muravec
de béton armé avec
Mur de béton armé
parement
de brique, charpente
parement de brique,
charpente
bois,couverture
de tuiles
bois,couverture de
tuiles
le bâtiment
devient un
1958 le bâtiment1958
devient
un
Musée
musée
musée
Musée
Ec
Espace
pourdeles
Espace espace
de distribution,
espace
Espace de manifestations
Espace
de public qui
Espace
acceuil
des Espace
de public d'exposition
Espace public
d'exposition ou lieu
Nouvel usage Nouvel usage
Espace d'exposition
pourd'exposition
les
Espace
distribution,
Espace
de manifestations
Espace d'exposition
de d'exposition
Espace
acceuilpublic
des qui
Espace
d'exposition
de d'exposition
Espace
ou lieu
plein air,
public, cœur
café +
ponctuelles.
sculptures
un espace
manifestations ponctuelles
sculpture
espace
d'évènements ponctuels.
œuvres d'art en œuvres
plein air,d'art en public,
cœur du musée,
café +du musée,
ponctuelles.
sculptures sous un
espace sous manifestations
ponctuelles
sculpture sous un
espace sous un
d'évènements
ponctuels.
sculptures
boutique
protégé
protégé
sculptures
boutique
protégé
protégé
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La création de couvertures vitrées de cours intérieurs de bâtiments existants · Delphine Dufaye
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Annexe : tableau d’analyse
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Année (livraison)Année (livraison)
1988-1993
Architectes
Architectes
Ioeh Ming Pei
Michel Macary
R. Provost
France / ParisLondres /Royaume
Londres
Uni
Luxemburg / Neumünster
Augsburg / Allemagne
Washington
/Etats Unis
Hambourg / Allemagne
Uni /Royaume
Luxemburg
/ Neumünster
Augsburg / Allemagne
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1988-1993
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sur 20 ans)
2000
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1999-2000
2004-2007
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(production sur 20(production
ans)
Ioeh Ming Pei Foster et Partner Foster et Partner RFR : Design/concept
RFR : Design/concept
Hochbauamt Augsburg
gpm,Gerkan
Architectes von Gerkan
Hochbauamt Augsburg
Foster et Partner Foster et Partner
gpm, Architectes von
Michel Macary
ARUP : Etudes confort
ARUP : Etudes confort
Marg und PartnerMarg und Partner
R. Provost
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Pays/ville
France / Paris
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Cour du British Museum
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Cour Musée Maximilian
Cour institut
du Smithsonian
institut
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du musée
Bilan - Remarques
Couverture des cours
du
Cour
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British Museum
Verrière de l'abbaye
de de l'abbaye
Cour Musée
Maximilian
Cour du Smithsonian
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- Remarques
Louvre
Neumünster
Louvre
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MaitriseEtablissement
d'ouvrage public
Etablissement
public du of
Grand
Trustees
of the British
Museum desAdministration
des bâtiments
Maitrise d'ouvrage
du Grand Trustees
the British
Museum
Administration
bâtiments Ville
d'Augsburg Ville d'Augsburg
Acteurs
Louvre
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Louvre
publics du Luxembourg
Association
des amis du
Association des amis
du
historique d'Hambourg
musée historique musée
d'Hambourg
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Acteurs
Ludwig & Weiler
Ingénieure
Buro Happold Schlaich Bergermann
Schlaich
Ludwig & Weiler Ingénieure
Buro
Happold
und Bergermann und
Emmer
Pfenninger
Partner
Partner
Krippl und SchieleKrippl und Schiele
Emmer Pfenninger
Partner
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Buro Happold (structure)
Bureau d'études Bureau
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Arup
lots) Arup
Zenkner & HandelZenkner & Handel
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Ingennieurgemeinschaft
für
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für
Bauwesen (vitrage)
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(par lots) Viry (charpente)
Biro AGHelmut
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Helmut Fisher GMBH
Seele (verre) Josef Gartner (charpente,
Josef Gartner Helmut
(charpente,
Helmut Fisher GMBH
Entreprises (par Entreprises
lots) Viry (charpente)
Waagner Biro AGWaagner
( construction
Fisher GMBH
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Fisher GMBH
Dutemple (Miroiterie)
métallique et en verre)
Stahlbau Wegscheid
et bardage
acoutique)
Dutemple (Miroiterie)
métallique et en verre)
Stahlbau Wegscheid
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acier) (structure acier)
SN (profils
Quatre Chemins
(profils
Pilkington
(structure métallique)
Vegla (verre)
SN Quatre Chemins
Pilkington
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(structure métallique)
Vegla (verre)
aluminium)
verre)
aluminium)
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PMB (paralume) PMB (paralume)
Année/courant
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1857 archi
Architecte
1857
1823-1850
Néo-classique
1823-1850
Néo-classique
XVIII siècle
XVIII siècle
XVI Renaissance XVI Renaissance
1836-1867
Néo-classique
Architecte
Louis
Visconti (sous
Napoléon
Louis Visconti (sous
Napoléon
Sir Robert
SmirkeSir Robert Smirke
III) puis Lefuel III) puis Lefuel
Nature de
la façade
Nature de la façade
Pierre
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(matériaux, rôle (matériaux, rôle
structurel ?)
structurel ?)
Pierre de taille Ailes : maçonnerieAiles : maçonnerie
Plancher
Plancher du dernier
étage du dernier étage
Salle de lecture : renforcé
structureavec unerenforcé
Salle de lecture : structure
structureavec
en une structure en
métallique avec remplissage
béton
métallique avec remplissage
béton armé, toiture
en armé, toiture en
maçonné.
maçonné.
charpente bois. charpente bois.
Bâtiment investi Bâtiment investi
Programme
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A l'origine
palais
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depuis
Musée
dont la cour
était envahie
Abbaye (puis équipement
Programme avant
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roi, depuis
Musée
dont
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était envahie
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(puis équipement
Musée
1880-1890
Richelieu
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de nombreuses
constructions
militaire, hopital, prison)
création1880-1890
de la verrière
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par
de nombreuses
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création de la verrière
utiliséepour
commeabritant
bureauxdes
pour
abritant des archives.
utilisée comme bureaux
archives.
le ministère
le ministère des finances,
les des finances, les
servaient de parking
cours servaient decours
parking
Musée
1914-1923
Fritz SchumacherFritz Schumacher
Pierre
Pierre
Mur
de béton armé avec
Mur de béton armé
avec
parement
de brique, charpente
parement de brique,
charpente
de tuiles
bois,couverture debois,couverture
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le un
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devient un
1958 le bâtiment 1958
devient
Musée
musée
musée
Musée
Nouvel Espace
usage d'exposition
Espace
pour
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de distribution,
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Espace
depublic quiEspace
acceuil
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Espace public
d'exposition ou lieu
pour d'exposition
les
Espace
de les
distribution,
Espaceespace
de manifestations
Espace d'exposition
de d'exposition
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acceuil public
des qui
Espace
d'exposition
de d'exposition
Espace
ou lieu
œuvres
plein air,
public, café
cœur+ du musée,
café +
ponctuelles. sculptures sous un
sculptures
un espace ponctuelles
manifestations sculpture
ponctuelles
un espace
d'évènements ponctuels.
œuvres d'art en plein
air, d'art enpublic,
cœur du musée,
ponctuelles.
espace sousmanifestations
sous unsculpture
espace sous d'évènements
ponctuels.
sculptures
boutique
protégé
protégé
sculptures
boutique
protégé
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Nouvel usage
1836-1867
1914-1923
Néo-classique
La création de couvertures vitrées de cours intérieurs de bâtiments existants · Delphine Dufaye
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sur 20 ans)
2000
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(production sur 20(production
ans)
Ioeh Ming Pei Foster et Partner Foster et Partner RFR : Design/concept
RFR : Design/concept
Hochbauamt Augsburg
gpm,Gerkan
Architectes von Gerkan
Hochbauamt Augsburg
Foster et Partner Foster et Partner
gpm, Architectes von
Michel Macary
ARUP : Etudes confort
ARUP : Etudes confort
Marg und PartnerMarg und Partner
R. Provost
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Année (livraison)Année (livraison)
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Architectes
Architectes
Ioeh Ming Pei
Michel Macary
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France / ParisLondres /Royaume
Londres
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Luxemburg / Neumünster
Augsburg / Allemagne
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Hambourg / Allemagne
Uni /Royaume
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France / Paris
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Cour
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British Museum
Verrière de l'abbaye
de de l'abbaye
Cour Musée
Maximilian
Cour du Smithsonian
Hambourg
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Neumünster
Louvre
Neumünster
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Grand
Trustees
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Maitrise d'ouvrage
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the British
Museum
Administration
bâtiments Ville
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Acteurs
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publics du Luxembourg
Louvre
publics du Luxembourg
Association
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musée historique musée
d'Hambourg
te
Acteurs
Ludwig & Weiler
Ingénieure
Buro Happold Schlaich Bergermann
Schlaich
Ludwig & Weiler Ingénieure
Buro
Happold
und Bergermann und
Emmer
Pfenninger
Partner
Partner
Krippl und SchieleKrippl und Schiele
Emmer Pfenninger
Partner
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d'études
Buro Happold (structure)
Bureau d'études Bureau
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lots) Arup
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lots)
Ingennieurgemeinschaft
für
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für
Bauwesen (vitrage)
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Seele (verre) Josef Gartner (charpente,
Josef Gartner Helmut
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Helmut Fisher GMBH
Entreprises (par Entreprises
lots) Viry (charpente)
Waagner Biro AGWaagner
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Fisher GMBH
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Fisher GMBH
Dutemple (Miroiterie)
métallique et en verre)
Stahlbau Wegscheid
et bardage
acoutique)
Dutemple (Miroiterie)
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acier) (structure acier)
SN (profils
Quatre Chemins
(profils
Pilkington
(structure métallique)
Vegla (verre)
SN Quatre Chemins
Pilkington
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(structure métallique)
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PMB (paralume) PMB (paralume)
Année/courant
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1857 archi
1857
1823-1850
Néo-classique
1823-1850
Néo-classique
XVIII siècle
XVIII siècle
XVI Renaissance XVI Renaissance
1836-1867
Néo-classique
1836-1867
1914-1923
Néo-classique
Architecte
Louis
Visconti (sous
Napoléon
Louis Visconti (sous
Napoléon
Sir Robert
SmirkeSir Robert Smirke
III) puis Lefuel III) puis Lefuel
Architecte
Nature de
la façade
Nature de la façade
Pierre
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(matériaux, rôle (matériaux, rôle
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Pierre de taille Ailes : maçonnerieAiles : maçonnerie
Plancher
Plancher du dernier
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Salle de lecture : renforcé
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dont
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Musée
1880-1890
Richelieu
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de nombreuses
constructions
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manifestations sculpture
ponctuelles
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cœur du musée,
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Nouvel usage
Musée
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Bibliographie
Va
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e
La création de couvertures vitrées de cours intérieurs de bâtiments existants · Delphine Dufaye
Ec
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Ouvrages généraux :
Verres :
Hix John, The glasshouse, Phaidon Press Limited, 1996
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Douthe Cyril, J.-F. Caron (dir. thèse), Etude de structures élancées précontraintes en
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novembre 2007, p : 39-58
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Va
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e
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« RFR techniques singulières », AMC, n°100, septembre 1999, p : 103-116
- Picon Antoine, « De l’ambiguïté en ingénierie », p : 104-105
- RFR, « La technique n’est pas neutre », p : 106-116
s
à
Ouvrages spécifiques au corpus :
Baldassini Nicolas, S. Menerat, « la couverture vitrée de la cour principale de l’abbaye
de Neumünster », Construction métallique, n°2, 2004, p : 18-37
C. S. –P., ““Norman Foster – British Museum, Great Court - Londres “, AMC, n°114, mars
2001, p : 54-59
Cheruette Patrick, « Le Louvre fait peau neuve », Les cahiers techniques du
bâtiment, n° 125 avril 1991, p : 52-56
Desveaux Delphine, « British Museum Foster tout en résille », D’Architectures, n°108,
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Gabriel Jacques, « Trois verrières à géométrie variable », Les cahiers techniques du
bâtiment, n°139, novembre 1992, p : 83-85
Lother Klaus, Rudolph Wolfgang, « The Canopy at the Smithsonian Institution’s
Kogod Courtyard in Washington D.C. », Détail, n°1/2, janvier/février 2009, p : 84-90
Ménard Jean-Pierre, « Grandes verrières », AMC, n°137, 2003, p : 95-115
Schittich Christian, «Maximilianmuseum in Augsburg», Détail, juillet/août 2001, p :
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Schittich Christian, « Courtyard Roof Covering in München », Détail, octobre 2004, p
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Schittich Christian, «British Museum courtyard in London», Détail, n°6, 2001, p :
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Sudjic Deyan, Norman Foster Works 4, ed. Prestel, Londres, 2004, 579 pages
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Sites internet consultés
www.arup.com (contact avec Amy Lewis : envoi d’un article publié dans « the
Arup journal » 2/1994)
www.baunetzwissen.de
www.burohappold.com
www.fosterandpartners.com
www.gmp-architekten.de
www.okalux.de
www.pcf-p.com
www.perterkulka.de
www.ludwig-weiler.de (contact avec Simon Hauck : envoi article de la revue « Glas
» 2/2000)
www.sbd.de (Schlaich Bergermann und partner)
www.seele.com (Mail envoyé à : [email protected])
www.viryfrance.com (contact avec Denis Fisher, ingénieur d’étude : envoi plans,
coupes et détails format papier A0)