Innovations dans le domaine du béton à l'Université Carleton

 Par Doron Meinhard, B.Arch

Le nouveau siège de la Sprott School of Business de l'Université Carleton d'Ottawa est un bâtiment emblématique situé à un carrefour prestigieux du campus. La forme incurvée, tant à l'intérieur qu'à l'extérieur, est un geste enveloppant qui traduit l'ambition de l'école de nourrir et d'inspirer sa communauté. D'audacieux ailerons verticaux en béton préfabriqué encerclent les six étages et accentuent sa silhouette.

Cette structure hybride présente une base large qui se rétrécit jusqu'à un sommet élancé. Les trois premiers étages accueillent une capacité élevée dans de grands espaces nécessitant une dalle de plancher profonde. Cette activité s'articule autour d'une ruche de trois étages autour de laquelle rayonnent l'amphithéâtre, les espaces de rassemblement et les salles de classe. Les trois étages supérieurs abritent des bureaux moins nombreux, pour lesquels une dalle de plancher peu profonde a été aménagée, offrant un meilleur accès à la lumière naturelle.

Le podium a été construit en béton coulé sur place afin de faciliter les transferts nécessaires au-dessus du système de tunnels piétonniers du campus et entre le rez-de-chaussée et le deuxième étage. Les longues portées requises dans les grandes salles de classe ont été compensées par l'utilisation de BubbleDeck dans les dalles en béton coulé sur place.

La structure des étages supérieurs, qui privilégiait l'acier, est ensuite passée du béton à l'acier pour un allègement accru. L'utilisation de l'acier aux étages supérieurs a également permis de réduire le nombre de colonnes nécessaires pour soutenir les plateaux des bureaux, libérant ainsi de l'espace utilisable.

Ces méthodes ont permis de réduire la masse du béton d'environ 27 pour cent et, en consolidant le poids du bâtiment près de la base, de le rendre également beaucoup plus efficace pour réduire les forces sismiques.

Afin de fixer les fondations au roc, la profondeur requise a permis d'implanter les systèmes mécaniques au sous-sol plutôt qu'au penthouse. La majeure partie de la population et des locaux étant situés aux étages inférieurs, cela a permis de réduire les conduits nécessaires et de réaliser des économies d'énergie estimées à 13 %.

À l'extérieur, de profonds ailerons articulés en béton préfabriqué réduisent l'éblouissement et les apports solaires. Associés au système de vitrage haute performance, ils offrent au bâtiment Nicol une structure distinctive et durable. Le rythme modulaire des ailerons qui ceinturent la structure réduit le taux de vitrage à moins de 40 %, tout en offrant de grandes fenêtres éclairées par la lumière naturelle tous les 1,8 mètre.

L'objectif ambitieux de 4,5 Green Globes pour le bâtiment Nicol témoigne d'une approche entièrement intégrée de la conception durable qui place le projet comme un modèle d'efficacité à l'Université Carleton, pour laquelle la mise en œuvre du béton contribue à un large éventail de caractéristiques d'économie d'énergie qui s'harmonisent parfaitement avec l'esthétique globale de la conception.
Doron Meinhard B.Arch est associé chez Hariri Pontarini Architects.

FAITS ET CHIFFRES SUR LE BÉTON PRÉFABRIQUÉ

• Production : environ 14 semaines
• Installation : environ 8 semaines
• Panneaux muraux préfabriqués : quantité 22, superficie environ 149 mètres carrés (1 604 pieds carrés)
• Le plus grand panneau mural était courbé : 2,640 mètres (8 pieds) de large x 3 mètres (10 pieds) de haut, 2 330 kilogrammes (5 136,8 livres)
• Ailerons préfabriqués : quantité : 365, superficie d'environ 3 450 mètres carrés (37 135 pieds carrés)
• Chaque ailette en béton préfabriqué mesure 550 millimètres (1,8 pied) de profondeur et 160 millimètres (6,3 pouces) de largeur ; la plus grande ailette : 10,878 mètres (32,6 pieds) de hauteur, poids 2 345 kilogrammes (5 169,8 livres)
• En moyenne 10 pièces/jour pour l'installation des ailerons.
  

Réalisation des murs et des ailerons

 Par Joe Zito

Le bâtiment de six étages est constitué de panneaux architecturaux préfabriqués en béton au rez-de-chaussée et de nervures en béton préfabriqué avec mur-rideau vitré aux niveaux supérieurs. Les deux bords de la face avant de la nervure ont un rayon de 60 millimètres (2,36 pouces), et toute la profondeur des deux côtés et de la face avant est exposée. Des coffrages en caoutchouc ont été utilisés pour obtenir la section et la finition requises, et le béton a été vibré à l'intérieur du coffrage selon une technique différente de celle des panneaux muraux en béton préfabriqué.

Lors de la fabrication des panneaux muraux, le mélange de parement de 40 millimètres (1,57 pouce) d'épaisseur a été coulé dans le coffrage, le béton a été vibré à l'aide d'une plaque vibrante, la cage d'armature avec la quincaillerie a été mise en place, puis le reste du coffrage a été rempli de béton et vibré. Le dos des panneaux a été lissé à la truelle.

La fabrication des ailerons a nécessité une procédure différente : la cage d'armature et les ferrures ont été placées dans le coffrage en caoutchouc, puis le béton a été coulé et vibré à l'aide d'un vibrateur à crayon qui a fonctionné pendant le remplissage du coffrage. Du sable grossier a été utilisé pour obtenir une finition sablée intense.

Les ailettes hautes et fines ont compliqué la conception des connexions. Au sommet de l'ailette, une barre de cisaillement a été conçue pour supporter la charge gravitationnelle de chaque ailette, ainsi que la charge latérale de l'ailette et de celle située au-dessus. La barre de cisaillement a également été conçue pour résister à la charge sismique.

Chaque ailette possède trois points de connexion : un - en haut pour la connexion gravitationnelle/latérale/sismique de l'ailette à la dalle structurelle ou au mur de cisaillement ; deux - au milieu de la connexion latérale de l'ailette à la dalle structurelle et/ou au mur de cisaillement, et trois - en bas de l'ailette pour la connexion latérale au sommet de l'ailette en dessous.

 Joe Zito est chef de projet chez Central Precast.

 PHOTOS : Hariri Pontarini Architects et Central Precast