Bachelorarbeit John Alexandre Sinclair Magnin

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Diplomé
John Alexandre Sinclair Magnin
Professeur
Thierry Delémont, Ing. civil dipl. EPF/SIA
Experts
André Flückiger, Ing. civil dipl. EPF; Patrick Magnin, 
Architecte dipl. HES; Nadir Moussaoui, Ing. civil dipl. EPF/EWE; 
Eric Tonicello, Ing. civil dipl. HES/UTS; Rafael Villar, Ing. civil dipl. HES
Discipline
Construction métallique
Année
2010
Protéger les cyclistes olympiques
Etude de la couverture d’un vélodrome olympique
Un vélodrome aux dimensions olympiques, planifié par un architecte, manque encore une couverture. Ce travail a pour but de trouver une solution optimale pour la toiture. Le bâtiment, d’une surface notable, doit être couvert sans piliers avec une construction la plus légère possible. Parmi les autres exigences figurent une haute qualité architectonique de l’espace créé, un éclairage zénithal de la piste et de bonnes qualités d’isolation.

L’ouvrage de forme elliptique d’environ 100 m par 130 m extérieurs est situé au centre d’un parc à une altitude de 500 m. Ce vélodrome pourra accueillir jusqu’à 6000 spectateurs répartis dans des gradins en escalier et comportera une piste de 250 m de long par 8 m de large.

Données du projet et démarche
Les 16 appuis disposés par l’architecte sont répartis de manière non régulière autour d’une ellipse de 90 par 120 m. Les deux extrémités sont dépourvues d’appuis pour faire place aux entrées. Au sud, un avant-toit en porte-à-faux d’une trentaine de mètres marque l’entrée du stade. La première étape dans la conception a été l’analyse des plans fournis par l’architecte. En effet, il est primordial de s’imprégner de toutes les particularités et complexités d’un projet afin de pouvoir trouver une solution adaptée. A travers le dialogue et une étude d’ouvrages analogues permettant de se rendre compte de ce qui a été réalisé pour des ouvrages similaires, mais surtout de ce qui est réalisable, il a été possible d’élaborer huit hypothèses de variantes représentant divers concepts structuraux.

La variante de tous les défis

Parmi ces concepts, deux ont ensuite été retenus par le préjury: l’un, une structure composée de poutres à sous-tirants disposées de manière radiale, et l’autre, une structure composée de deux arcs à tirant.
Après un prédimensionnement et une comparaison économique, il s’est avéré que les deux solutions étaient semblables. Néanmoins, la variante à sous-tirants a été écartée, car elle offrait un espace moins intéressant et aurait pu donner une impression d’oppression due à la faible hauteur. La solution en arc fut donc retenue pour la qualité de l’espace créé, son architecture particulière et également pour le défi qu’elle représentait.

Structure portante
L’étude du projet aspire à créer un ouvrage qui soit un «landmark» tout en étant fidèle au développement durable. Cette forme originale qui peut aussi bien rappeler une courbe mathématique qu’un casque de cycliste permet d’utiliser l’acier à son optimum et offre une solution légère et aérée. Les avantages de cette toiture sont l’acier, matériau 100 % recyclable, un éclairage zénithal offrant trois fois plus de lumière qu’une surface verticale et un système d’isolation en panneau sandwich possédant d’excellentes qualités.
Les deux arcs d’une longueur de 120 m et d’une hauteur de 22 m correspondent à ceux d’un pont type bow-string. Le bow-string est un système statique utilisé dans les ouvrages d’art, qui consiste en un arc dont les extrémités son reliées par un tirant, idéal pour des portées de 50 à 300 m. Le choix de cette direction du système porteur principal favorise la continuité avec le porte-à-faux. Ces arcs possèdent des appuis fixes d’un côté et glissants de l’autre pour réduire les efforts horizontaux transmis au socle.
La trame des éléments secondaires, d’une portée allant jusqu’à 36 m, est de 6 m. Ceux-ci portent depuis l’arc jusqu’à un sommier de répartition périphérique situé à l’aplomb des colonnes. A cause des grandes déformations et pour une lecture agréable de la structure, un système d’assemblage par rotule a été choisi. Le faible espacement des éléments secondaires permet l’utilisation directe d’une tôle porteuse.
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