Construction métallique

Un carport reposant sur un pilier excentré

Texte : rédaction / Photos et graphiques : Mario Russi

Un espace bien défini était disponible entre ces deux terrains privés à Maienfeld. Sur la gauche se trouve la maison du maître d’ouvrage avec son entrée et son avant-toit en verre. À droite, le mur de délimitation de la parcelle voisine et un bâtiment. L’espace entre les délimitations mentionnées a une forme de trapèze. La largeur disponible à l’avant du côté de l’accès est d’environ 8,5 m, mais elle n’est plus que de 6,3 m environ côté montagnes. Le maître d’ouvrage souhaitait la structure suivante : un abri pour véhicules entièrement autonome et qui n’est pas du tout rattaché au bâtiment. Celui-ci devait en outre pouvoir accueillir deux voitures de tourisme aux dimensions généreuses et assurer un confort d’accès suffisamment large aux véhicules et à la maison.
La première solution envisagée était une tente au fronton fortement surélevé, qui aurait donné une allure très dominante à l’ouvrage. Cette idée a ensuite été développée pour proposer d’autres méthodes de construction raffinées en acier. L’ancienne structure de tente haute a alors été comprimée pour se matérialiser de manière plus discrète sous la forme d’une vitre conférant à l’ouvrage toute sa légèreté.
« Aussi sobre et léger que puisse paraître cet abri pour véhicules, son développement a été complexe », explique l’architecte Kurt Hauenstein. Et d’ajouter : « La surface trapézoïdale du toit avec une pente de seulement 2 % ainsi que le support excentré sur un seul pilier ont imposé différentes exigences à ne pas sous-estimer en termes de transfert des charges, de résistance à la déformation ainsi que de processus de fabrication et de montage afin de supporter les charges dues au vent et à la neige. Il a donc fallu beaucoup d’esprit d’innovation et d’idées pendant la phase de développement. »

 

Une construction soudée

La surface du toit présente une largeur maximale de 7,08 m et une profondeur maximale de 5,98 m. L’évacuation de l’eau est assurée par deux gouttières situées côté montagne. La construction est principalement composée d’un pilier porteur, de huit nervures rayonnant depuis le centre et d’une surface de toit relevée vers l’extérieur.
Un tube en acier épais sans soudure de qualité S 355 d’un diamètre de 406/12 mm a été utilisé pour le pilier. Il a été placé dans une fondation en béton également circulaire d’une hauteur de 0,70 m. Au niveau des fondations, trois bagues de renforcement horizontales ont été soudées au tube du pilier. Elles offrent d’une part une protection contre les déformations et garantissent d’autre part un bon maintien dans les fondations. Les huit profilés nervurés qui se propagent comme des rayons de soleil depuis le pilier sont constitués de tôles d’acier de qualité S 235 découpées au jet d’eau et supportent les quatre tôles de toiture de qualité S 355 de 10 mm d’épaisseur. Comme les nervures susmentionnées exercent un effet de levier important sur la paroi du tube, celui-ci a également été renforcé dans sa partie supérieure par deux anneaux en tôle d’acier soudés de 20 mm placés à l’intérieur. En raison des conditions locales et des possibilités de transport, Tobler Metallbau AG a décidé de livrer le carport en grande partie en pièces détachées, puis de l’assembler et de le souder sur place.

 

Un pilier fendu à son sommet

Contrairement aux apparences, les nervures mentionnées ne sont pas soudées à l’extérieur de la paroi du tube. Elles ont été introduites dans le tube à travers huit découpes longitudinales et soudées sur le chantier à l’intérieur du tube du pilier, avec pour soutien des demi-coques de renforcement verticales de 15 mm d’épaisseur. Un gabarit spécial a été utilisé pour l’alignement.
Les quatre tôles de toiture de 10 mm d’épaisseur présentent un rebord de 100 mm sur tout le pourtour et sont soudées solidement par le haut sur une nervure sur deux. Pour ces soudures, les tôles ont été pourvues, au niveau de l’assemblage, de découpes rectangulaires formant ainsi un trou oblong. La surface du toit elle-même est recouverte d’un film d’étanchéité.

 

 

« Il a fallu exercer une certaine précontrainte lors du soudage pour que les bords avant du toit restent droits et ajustés, avec ou sans charge. » Mario Russi, Cladding SA

 

Statique et montage

« Il a fallu exercer une certaine précontrainte lors du soudage pour que les bords avant du toit restent droits et ajustés, avec ou sans charge », explique Mario Russi, propriétaire de Cladding SA – Ingenieure am Seil (Landquart), chargé de la statique. « Selon les calculs, les charges propres des tôles de toiture ont déjà provoqué des flexions qu’il a fallu neutraliser au niveau des bords. En raison des différences entre les nervures et les tailles de tôle, il a fallu tenir compte de différents comportements à la traction et à la charge, et neutraliser des déformations pouvant atteindre 30 mm avant le soudage. »
Pour ce faire, chaque nervure a été ajustée à la hauteur cible prédéfinie à l’aide de treuils, puis soudée. La hauteur cible tenait compte d’une surpression pour obtenir la précontrainte requise. Après le retrait du soutènement provisoire, les bords extérieurs de la tôle étaient droits et ajustés. Toute la couverture du toit est soumise à une traction et garantit ainsi la résistance statique calculée. Sans cette précontrainte générée par surpression vers le haut, la contrainte de traction n’aurait pas eu lieu et la surface du toit aurait été instable.  ■