Architecture / ingénierie
QUOI DE NEUF : LE GRIDSHELL
(DES JOURS MEILLEURS) ?
Pavillon du Japon. Exposition Hanovre. Architecte Shigeru Ban ©D.R.
On attribue à Otto Frei (1925-2015) l’invention du Gridshell. Cet architecte-ingénieur, lauréat du prestigieux Pritzker Price en 2015[1], déjà pionnier des structures tendues, fut le premier à avoir opéré un véritable travail scientifique sur ces coques légères et discontinues, et à réaliser en 1975, en collaboration avec l’ingénieur Edmund Happold d’Arup, un Gridshell en bois de très grande dimension (7 500 m2), le Bundesgartenschau de Mannheim.
Le développement de ce système constructif sur la base de modèles mathématiques constitue indéniablement une véritable innovation
Le principe structurel consistant à créer une voûte autoportante à partir de tiges végétales entrecroisées appartient à l’architecture vernaculaire[2], et nos ancêtres du Néolithique ont probablement été les premiers concepteurs en la matière. Néanmoins, le développement de ce système constructif sur la base de modèles mathématiques appliqués à la résistance des matériaux, ainsi que la mise au point de méthodes fiables permettant la mise en œuvre sécurisée de ces ouvrages constituent indéniablement de véritables innovations.
L’architecte Shigeru Ban a même conçu et présenté une structure de type Gridshell partiellement en carton
Il est utile de revenir sur la définition du Gridshell et ses qualités constructives. Ce terme, fabriqué par l’association de deux mots anglais grid (grille) et shell (coque), désigne une structure de type coque, en termes de forme et de comportement structurel, à double courbure constituée d’éléments unidimensionnels (des barres) et non d’une surface continue. Les qualités de ces structures tiennent à leur capacité à atteindre de grandes portées avec une très faible quantité de matière, aux possibilités de développement de formes audacieuses et, en fonction de leur principe de conception, à la simplicité et la rapidité de montage.
Le bois, parce qu’il peut être courbé élastiquement sans casser constitue un matériau de prédilection pour les Gridshell. Cependant, l’acier ou (mieux ?) les matériaux composites tels le GFRP (Glass Fiber Réinforced Polymer) sont utilisés dans leur réalisation. L’architecte Shigeru Ban a même conçu et présenté, en collaboration avec le bureau d’études Buro Happold et Otto Freï, une structure de type Gridshell partiellement en carton pour son pavillon japonais de l’exposition de Hanovre (2000).
Des structures à « flexion-active »
Les spécialistes distinguent deux types de Gridshell (pour faire simple) : ceux dont les membrures sont calculées à l’avance, tant dans leur courbure que dans leur résolution géométrique et leur fixations[3], et ceux dits à « flexion-active » qui partent d’une grille initialement plate, dont les connexions ne sont figées qu’ultérieurement à leur montage, une fois la structure établie dans sa forme architecturale.
Dans cette dernière catégorie on peut classer les deux ouvrages de surface comparable (350 m2) conçus par le laboratoire Navier de recherche de l’Ecole des Ponts avec le bureau d’études TESS : un forum pour Solidays réalisé en 2011 et la cathédrale éphémère de Créteil (2013).
Dans ces deux cas, la structure était en GFR, matériau qui présente par rapport au bois une contrainte de limite élastique trois fois plus élevée, ce qui permet des formes plus complexes à résistance ou chargement comparable. Produit industriellement, il présente des propriétés a priori plus homogènes et il résiste mieux aux agents de type corrosion, environnement agressif pollué, UV et thermites.
[1] Otto Frei décéda quelques jours avant l’annonce officielle de sa désignation comme lauréat du Pritzker. Averti avant sa disparition il s’est dit « heureux de remporter ce prix ».
[2] Cf le lobembe des pygméee d’Afrique Centrale
[3] Les barres sont prédéfinies, rigides, le système est dit à « flexion-inactive »
Texte : Claude Labbé
Image à la une : Ekilaya en concept de « salon de jardin » ©Quaternion Architectes
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