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23/05/2011

Musée des Confluences: Polybatic témoigne

Lyon Confluence est un projet urbain majeur composé de logements, de bureaux, d’un Pôle Loisirs, de l’Hôtel de Région et du Musée des Confluences.

Longtemps consacré à l’industrie et aux transports, ce territoire situé au Sud de la presqu’île lyonnaise fait aujourd’hui l’objet d’un projet de renouvellement urbain sans précédent. L’aménagement progressif met en valeur un espace d’exception et des paysages uniques. Il permettra à terme de doubler la superficie de l’hyper centre de l’agglomération : un projet rare en Europe, un enjeu fort pour la métropole et une chance pour les habitants. Musée des Confluences: Polybatic témoigne

Compte tenu de l’importance du projet, nombre de nos utilisateurs y travaillent, notamment les Bureaux d’Etudes Polybatic et Plantier qui ont travaillé à l’élaboration du Pôle Loisirs et de l’Hôtel de Région (chantiers en cours de fi nalisation) et qui s’attèle actuellement au Musée des Confluences (gros oeuvre prévu en juin et pose de la charpente prévue pour lafin d’année).

A l’arrêt depuis près de deux ans, la construction du Musée des Confluences est désormais confiée au groupe français de BTP VINCI.

Le concours d'architecte en 2001 avait été remporté par le cabinet viennois Coop-Himmelblau, avec un projet complexe et ambitieux baptisé "Cristal-Nuage" : un bâtiment sur pilotis associant une sphère métallique et une verrière acérée.

La société Bec Frères (groupe Fayat), initialement chargée de coordonner le gros oeuvre, avait rencontré des difficultés pour faire aboutir les études, et s'était retirée en décembre 2008.

Musée des Confluences - modèle de calcul


Le Musée en quelques chiffres :


Longueur : 180 m 27 000 m2 de SHON
Largeur : 90 m 46 500 m2 de surface totale (SHOB)
Hauteur : 37 m 3 ans de travaux
Superficie du jardin : 24 400 m2 6 mois à 1 an d’aménagement intérieur
20 000 m2 de surfaces utiles

500 000 visiteurs attendus par an



Mr Gérard DELLA DORA, Responsable du Bureau d’Etudes Polybatic et Mandataire du groupement des Bureaux d’Etudes Béton pour le Musée des Confluences, nous parle de cet ouvrage d’envergure.


Pouvez-vous nous donner un bref descriptif de ce projet ?
Ce projet est composé de 14 poteaux monumentaux de 15 à 20 mètres de haut à inertie variable et de 3 piles creuses de contreventement qui portent la structure métallique du “nuage”.
Toute la partie technique est regroupée dans le socle qui comprend 2 niveaux et dont la partie supérieure constitue le parvis accessible au public.
Par ailleurs, l’ordre de grandeur des charges se situe entre 2000 et 6000 tonnes par poteau et les efforts horizontaux sont approximativement de 670 tonnes réparties sur les poteaux et 1260 tonnes sur les piles.

Avez-vous rencontré des problèmes particuliers sur ce projet ?
Musée des Confluences: Polybatic témoigne Les problèmes sont essentiellement liés à la complexité et à la grandeur du projet.
Sur ce projet particulièrement, la réussite des études est basée sur l’organisation mise en place par VINCI ainsi que sur la qualité des interlocuteurs.
Au niveau du calcul de la structure, le projet a été bien défini et délimité par des documents d’hypothèses et de méthodologies précis, constituant une sorte de fil rouge. Ce dernier a été ponctué par des points de passage qui ont permis de valider chaque étape du projet par le groupement, par la maîtrise d’oeuvre, et par les contrôleurs techniques.

Comment allez-vous procéder dans cet environnement hétérogène en termes de Bureaux d’études et donc de logiciels ?
En effet, différents Bureaux d’Etudes travaillent sur ce projet, notamment Jaillet-Rouby qui a la charge du modèle général et du calcul de la charpente métallique, et le groupement Polybatic Plantier qui a la charge du calcul des ouvrages béton.
Cette situation n’est pas idéale puisque chaque Bureau d’Etudes travaille sur des logiciels différents et cela peut poser des problèmes.
Jaillet-Rouby travaille sur Hergos (une émanation du logiciel Hercules) alors que nous travaillons sur Advance Design.

Musée des Confluences - modèle de calcul

Nous avons réalisé une modélisation des éléments béton à base de filaires et de surfaciques, et notre modélisation a été exportée via un fichier texte comportant les coordonnées et les paramètres de chaque élément et de chaque maille, pour être intégrée dans le modèle général bâti sur Hergos. Les efforts de chaque cas de charge à l’interface acier béton ont été ensuite déterminés dans le calcul du modèle global, puis nous ont été transmis via un tableur Excel pour être “traités” puis injectés dans notre modèle de calcul initial.

Cependant, il était nécessaire que la modélisation du béton sur Hergos et sur Advance Design donne des résultats comparables. En effet, s’agissant de deux programmes différents, nous nous attendions à des différences de fonctionnement entre notre modèle (modèle source) et leur modèle clone, étant donné l’impossibilité d’effectuer une exportation directe.
Nous avons donc effectué une phase de test de validation préalable et avons été agréablement surpris de constater que les différences étaient minimes.
A cet effet, nous avons effectué un test sur chaque poteau monumental et sur chacune des trois piles en placant successivement en tête les six composantes d’un torseur choisi. Les vérifications ont porté sur les réactions d’appuis et les déplacements au sommet.
Les résultats comparables à 5% près, ont donc permis la validation des modèles.

Quelle est votre démarche pour ce projet et comment allez-vous travailler ?
Tous les ouvrages du socle qui ne dépendent pas de la superstructure du “nuage” et du “cristal” ont été calculés et dessinés indépendamment du reste des structures : cette partie incombe au Bureau d’Etudes Plantier. Musée des Confluences: Polybatic témoigne
Ensuite, une phase de vérification des fondations existantes a du être réalisée, puisque ces dernières avaient été presque toutes réalisées par le groupement précédent. Le premier objectif a donc été de donner une descente de charges définitive très rapidement. A partir de là, nous avons effectué une vérification de tous les ouvrages de fondations ce qui a conduit à la réalisation de fondations complémentaires et de renforcements.
Enfin, à partir des valeurs définitives de la descente de charges générale et des modèles validés, nous avons fait tous les calculs d’appuis monumentaux sur Advance Design (plus de 8000 combinaisons, réduites après post-traitement sur la base d’enveloppes à 2518 pour les piles et 1424 pour chaque poteau). Le ferraillage des piles (composées essentiellement de surfaciques) a été obtenu par exploitation directe des cartographies d’acier fournies par Advance Design.
Les aciers des poteaux ont été obtenus à partir de courbes d’interaction 3D à l’intérieur desquelles nous avons placé les nuages de points correspondants à chaque combinaison. Les ferraillages ELU et ELS étaient réputés satisfaisants lorsque tous les points étaient contenus dans l’enveloppe d’interaction.

Musée des Confluences - déformée du modèle

Les calculs de stabilité de forme (ELSF) ont été faits à partir d’un logiciel différent d’Advance Design, permettant un calcul itératif sur la base d’un comportement nonlinéaire matériau et géométrique.

Comment utilisez-vous nos solutions ?
Advance Design nous a apporté sur le Musée, ce qu’il nous apporte sur tous les autres projets. C’est un logiciel moderne et parfaitement adapté pour ce type de projet.
Musée des Confluences: Polybatic témoigne Nous utilisons également le logiciel Arche mais pour ce projet, Advance Design était plus adéquat.
Pour chaque projet que nous étudions, nous avons pour culture de modéliser la structure de manière à avoir en permanence la mémoire du calcul. De ce fait, nous pouvons, à n’importe quel moment, retrouver sur le modèle un effort, une explication sur ce qui a été fait. De plus, nous effectuons un contrôle permanent du travail de nos ingénieurs : chaque modèle est récupéré pour vérifier s’il n’y a pas d’erreurs. Les modifications significatives liées à l’évolution du projet sont systématiquement intégrées, ce qui permet de mieux gérer leurs incidences et de toujours avoir un modèle à jour.

Quels bénéfices retirez-vous de l’utilisation de nos logiciels ?
Les principaux bénéfices de l’utilisation d’Advance Design sont de pouvoir modéliser un projet dans son intégralité.
Concernant Arche, nous utilisons surtout les modules Arche Poutre et Arche Poteau et ponctuellement le module Arche Voile. Dès qu’il s’agit de calculs plus complexes, de plaques par exemple, nous les exportons directement vers Advance Design.

Musée des Confluences - maillage du modèle

Par ailleurs, le module Arche Semelle fonctionne bien, notamment pour les bâtiments industriels dont la descente de charges peut être réalisée avec Arche Ossature, Effel ou Advance Design et ensuite automatiquement exportée vers Arche Semelle.
En définitive, les logiciels GRAITEC sont des outils performants qui nous font gagner un temps précieux. Notre partenariat avec GRAITEC nous permet d’être plus compétitif et de consacrer notre énergie à la conception et l’optimisation des projets.