Le diamant de Chiasso, une coque de forme ellipsoïde de plus de 92 m en béton projeté !

Chiasso, commune suisse du canton du Tessin située à la frontière avec l'Italie, la plus méridionale du pays est sur la grande voie de transit internationale de Bâle à Milan en passant par le massif du Saint-Gothard (le tunnel du siècle).

La commune s’est dotée dernièrement d’un centre commercial, le ‘’diamant de Chiasso’’, un véritable édifice ellipsoïde de plus de 92 m en béton projeté.

Situé à quelques mètres de la bretelle d’autoroute qui relie Chiasso à l’Italie, une position stratégique que personne ne peut manquer en raison d’une construction plutôt avant-gardiste. Au total 6 étages: 2 étages de parkings avec 450 places de parcs puis 4 étages destinés aux commerces.

Le nouveau centre commercial «Il Diamante de Chiasso» est un chantier des plus audacieux techniquement. Posé au milieu d’un plan d’eau artificiel, tel un galet au milieu de la Rivière la Breccia, le bâtiment ressemble étrangement à un diamant. Il a été conçu et dessiné par l’architecte Elio Ostinelli de Chiasso.

Même l’intérieur se veut avant-gardiste. Une structure monolithique centrale, faite d’acier et de verre, clôture la coque sur sa partie supérieure. Un puits de lumière d’une dimension importante (10 m x 5,6 m) assure une luminosité naturelle dans l’ouvrage. Celui-ci est composé d’un anneau et de profilés métalliques, posés de façon radial qui assurent une rigidité suffisante. Ils garantissent aussi une transmission optimale des efforts normaux dans la coque.

Ce projet a exigé des études et des connaissances techniques. approfondies et des produits de pointe. Tout réside dans la fameuse coque de béton projeté réalisée en collaboration étroite avec la chaire de génie civil du Professeur Mutonni et du Dr Fernandez Ruiz de Lausanne ainsi que les bureaux d’ingénieurs civils et géotechniques AB - Amsler Bombeli et Associés de Genève et de Lugano et le bureau Grignoli & Luratti Partners de Lugano. D’une finesse impressionnante pour ses dimensions imposantes, la coque d’une hauteur totale de 22,5 m, d’une largeur de 52 m pour une longueur de 92 m sans porteur intermédiaire a seulement une épaisseur de 10-12 cm: une véritable prouesse technique.

En raison de la nappe phréatique qui se trouve relativement proche du sol, il a fallu procéder par systématisation: battage de 400 m de palplanche, abaissement de la nappe phréatique par un système de canalisations composé de puits et de pompes, excavation du terrain morainique, forage d’environ 400 pieux d’un diamètre de 1 m, bétonnage du radier de 60 à 110 cm d’épaisseur, bétonnage des murs avant l’arrêt du rabattement de la nappe phréatique. A remarquer que les pieux ont été dimensionnés dans le but de reprendre les effets d’action verticaux importants et les effets d’action du séisme.

Comme les étages inférieurs sont principalement occupés par des parkings, il fallait positionner les locaux techniques de façon stratégiques. Ces derniers seront confinés au somment d’une tour extérieure de 19 m de hauteur. Les contraintes architecturales ont demandé encore une fois des exploits techniques. En effet, tous les systèmes de ventilation, composés de plusieurs monoblocs de 5 tonnes chacun, se trouvent sur la plateforme excentrée de la tour. Il a été nécessaire de mettre en place un système de précontrainte afin d’équilibrer cette tour de Babel.

C’est principalement au niveau statique que l’ensemble peut être qualifié de prouesse technique. Si la coque est composée de béton projeté dans ses zones pentues, soit env. les 70% de sa surface), elle est aussi faite de béton coulé sur ses replats. Une précontrainte circulaire est présente au niveau médian de la coque: au niveau de la zone d’inflexion de l’ellipsoïde qui ceinture la structure et qui permet d’éviter des moments parasitaires. De cette façon, la structure de la coque travaille essentiellement en membrane. Le système de vérins de la précontrainte a du être particulièrement étudié. Il fallait éviter les efforts ponctuels parasitaires de la membrane fine en béton.

Pour assurer une rigidité suffisante à l’ensemble, la coque est littéralement posée sur 64 voiles triangulaires en béton, disposées de façon radiale. Ils assurent une introduction des efforts dans la coque, de façon irréprochable. Ils garantissent une transmission parfaite des sollicitations, soit des efforts de la coque de 250 kN et des sollicitations verticales variant de 1000 kN à 10’000 kN. Les bielles de béton des voiles ont été renforcées par des armatures ancoFIX (30 mm). Elles reprennent les efforts de traction et sont complétées par des ancoPLUS posés horizontalement. Ceux-ci sont nécessaires au confinement du béton. Ils permettent d’augmenter les résistances du béton en compression. Des boîtes d’attente Comax ainsi que des coupleurs Baron assurent la liaison des murs transversaux. Les voiles sont soutenues par une dalle de transition de 65 cm d’épaisseur. Celle-ci est spécifiquement importante. Elle est précontrainte afin d'assurer des déformations minimales. Des têtes et des armatures anti-poinçonnements ANCOTECH, considérablement efficaces, assurent la sécurité nécessaire à ce type de dalle. Plus de 320 piliers préfabriqués à haute résistance de la maison SACAC ont permis de transmettre les sollicitations importantes (11’850 kN) de la dalle de transition aux pieux. Pour assurer le calcul en 3D des éléments de la coque et la stabilité de sa partie supérieure (problème lié à la compression), le programme de calculs par éléments finis Ansys a été utilisé.

Les voiles sont réparties par quatre groupes de seize qui respectent les axes d’une parfaite ellipse. Au total ce sont ainsi 4 x 16 détails de coffrages, d’armatures et de statique différents. Un travail correspondant à une véritable toile d’araignée.

Pour des questions d’équilibre, de répartition des forces statiques et de planification des travaux, le coffrage de la coque s’effectue par tiers. En raison des axes de l’ellipsoïde: axe majeur de 92,8 m, axe transversal de 51,8 m et axe de hauteur de 13,5 m à compter de la moitié du bâtiment, un système de coffrage parallèle à l’axe mineur a été choisi. Les coffrages sont alors coupés en tranches représentant des ellipses parfaites. Le 1er tiers du coffrage débute le 15 juillet de cette année. La synchronisation des coffrages de la coque permet de rejoindre conjointement les coffrages des dalles puis de la crocher dans les têtes de dalles. Pour ce faire, un système «perlynature» est mis en place. La composition fine de ses armatures croisées apporte les formes arrondies recherchées.

Les travaux de coffrage terminés, on procédera au coulage du béton et à sa projection. Si l’option du béton projeté a été retenue pour la coque, c’est pour des raisons économiques. Son épaisseur ne dépassera pas les 10 à 12 cm! Sa projection s’effectuera en étape de 2 à 3 m de hauteur circulaire et par étage. L’ensemble est finalisé par une isolation thermique de 12 cm environ, une étanchéité, un revêtement métallique ainsi qu’une structure secondaire sur laquelle viendra se fixer une nappe noire et un habillage métallique composé de 1000 hublots vitrifiés. Pour réaliser le tout, le bureau technique a transmis une géométrie de base en 3D qui correspond intrados au béton et extrados au coffrage. Un bâtiment insolite, mais performant.

Maître d’ouvrage: Swisseasy Architecte: Elio Ostinelli, Chiasso

BUREAUX D’INGÉNIEURS:

Amsler & Bombeli SA, Genève et Lugano Grignoli & Luratti Partners SA , Lugano

ENTREPRISE DE CONSTRUCTION:

Consorzio Diamante : Medici Impresa Costruzioni SA, Morbio Barella Impresa Costruzioni SA, Chiasso

FOURNISSEURS PRINCIPAUX:

ANCOTECH SA, Bulle SACAC SA, Lenzburg Stahlton SA, Zurich