Construire avec du métal 

Avant-toit réfléchissant au-dessus du porche

Texte : Rédaction

Construit en 1915 pour abriter un sanatorium, le Blatter’s Arosa Hotel est un hôtel familial de catégorie supérieure situé sur le versant sud de la montagne, à environ un kilomètre au-dessus de la gare d’Arosa. En hiver, son entrée principale et son porche étaient constamment recouverts de neige et de glace, ce qui compliquait le passage des hôtes et des véhicules. Aussi les propriétaires et les exploitants ont-ils décidé de protéger la zone d’entrée en y ajoutant un porche supplémentaire qui surplombe en partie le toit existant. La réalisation a été confiée à l’entreprise Merkle Metallbau AG, de Coire.

 

Volumineux, mais visuellement léger

Si l’on prend quelques mètres de recul par rapport à l’entrée pour contempler l’avant-toit, on est d’emblée impressionné par la plaque de métal imposante, mais visuellement légère, qui, vue en plan, ressemble à un trapèze. Ce phénomène est provoqué par le pourtour du toit qui monte de manière oblique à partir de la sousface et par le diamètre réduit des consoles de liaison entre les poteaux et la sousface. La plaque de 12,4 m x 8,3 m et de 625 mm de haut est supportée par trois imposants poteaux en tubes ronds en acier soudés en spirale, d’un diamètre impressionnant de 610 mm et d’une épaisseur de paroi de 6,3 mm. Tandis que les deux poteaux extérieurs transfèrent les forces directement aux fondations du sol, le troisième repose sur l’avant-toit en béton existant, qui est à son tour supporté par la colonne qui se poursuit visuellement. Les eaux météoriques sont évacuées sur l’avant-toit existant par un écoulement pour toiture séparé.  

 

Structure porteuse en acier

« Dès la phase d’offre, nous avons déterminé comment et sous quelle forme transporter cette structure complexe en acier d’environ 10 tonnes de Coire à Arosa », explique Roman Stalder, chef de projet chez Merkle Metallbau AG. Et d’ajouter : « Nous avions à cœur de maximiser l’apport de valeur ajoutée au sein de notre atelier pour réduire le plus possible le travail sur le site de montage. Nous avons décidé de réaliser en usine toute la structure en acier, y compris toutes les stries et les cadres, mais de les diviser en cinq unités vissables d’environ 3 m de large. Par conséquent, les poutres métalliques primaires ont dû être reliées avec des vis spéciales résistantes à la flexion. »
La structure en acier de l’avant-toit (en général en qualité d’acier S 355) est dimensionnée pour une charge de neige de 910 kg/m². Deux poutres en acier horizontales (HEB 300) qui se croisent en X absorbent les charges de toute la surface du toit et les transfèrent aux trois poteaux en acier.
Cette croix porteuse est entourée d’un cadre périphérique en UPE 300. Des stries en acier soudées en IPE 300 relient la croix en acier au cadre extérieur et forment ainsi la structure primaire.
Le pourtour du toit présente une forme montante qui s’affine vers l’extérieur. La structure de base est constituée de stries individuelles en tôles d’acier de 10 mm d’épaisseur découpées au laser disposées de manière régulière et soudées à l’UPE 300. Le pourtour du toit est constitué d’une tôle d’acier de 150 x 5 mm.

 

« Nous avons décidé de réaliser en usine toute la structure en acier, y compris toutes les stries et les cadres, mais de les diviser en cinq unités vissables d’environ 3 m de large. » Roman Stalder, chef de projet chez Merkle Metallbau AG

 

Particularités statiques

« Comme la structure devait être transportée en cinq éléments individuels préfabriqués, les raccords en acier devaient être à même de supporter les charges les plus élevées », explique Mario Russi, ingénieur chargé par Merkle de la statique de la construction. « En effet, les raccords entre les poutres doivent pouvoir absorber des moments de flexion importants. Les logiciels AxisVM et IDEA StatiCa ont permis d’attester la liaison complète avec la rigidité rotationnelle et l’accroissement de la flexion qui en résulte. Une poutre avec un joint vissé est toujours un peu plus souple qu’une poutre ininterrompue. L’objectif est d’obtenir un joint de poutre dont la rigidité minimise l’accroissement de la déformation en raison du joint de poutre. On parle alors de joints de poutres résistants à la flexion. Des calculs complexes ont mis en évidence une flexion accrue d’environ 57 mm au lieu de 47 mm en raison des joints de poutres. Dans le cas présent, une telle flexion était acceptable. »

 

 

 

Habillage en tôle – différents matériaux

La sousface horizontale a été réalisée en tôle d’acier inoxydable Finish 2R de Kohler de 2 mm d’épaisseur. Le revêtement en tôle a été conçu pour que les tôles d’acier inoxydable puissent conserver leur forme plate sans pliage, afin d’éviter d’éventuels gauchissements susceptibles d’avoir un effet négatif sur l’image du miroir. La fixation des tôles a été réalisée avec des rivets à grande tête en acier inoxydable, qui offrent une liberté de contrainte pour les dilatations calculées.
Des tôles d’aluminium thermolaquées de 3 mm d’épaisseur ont été utilisées pour le pourtour vertical et oblique du toit. Pour les coins arrondis, des tôles plates laminées en arc ont été soudées à des arcs de tôle découpés au laser pour former des unités. Sur place, on a veillé à ce que les segments de sousface arrondis ne soient pas déformés. Des jonctions ouvertes et munies de grilles de protection contre les insectes entre la sousface et le pourtour du toit assurent une ventilation permanente de la cavité creuse de l’avant-toit.

 

Assemblage et montage

Les cinq éléments mentionnés et les poteaux ont été acheminés couchés, par transport spécial, jusqu’à Arosa. Les différents éléments ont été assemblés par vissage, sousface vers le haut, sur le grand parking de l’hôtel.
On a ensuite posé et fixé les tôles réfléchissantes en acier inoxydable, avant de monter le pourtour du toit en aluminium.
S’en est suivi un véritable défi : après le montage des deux premiers poteaux, toute la structure de toit a été relevée à l’aide d’une grue. Pas sur la face large, mais de chant, ce qui a fait monter le pourtour pointu du toit à plus de 10 m de hauteur.

 

 

Pour éviter que le toit ne glisse sur le côté large inférieur ou ne soit écrasé ou déformé par son propre poids, Merkle a développé et construit une structure auxiliaire spéciale pour la fixation.
Une fois atteint le point culminant en hauteur, le toit a été soulevé, tourné sur son axe et redéposé lentement. Les sangles ont ensuite été accrochées pour procéder au levage en position horizontale ainsi qu’à la pose sur les poteaux et au vissage. ■