LA TECHNIQUE DE COFFRAGE DU COMPLEXE «HOCHZWEI» DE LUCERNE
La technique du coffrage grimpant complété par un écran de protection hydraulique abritant trois étages contre le vent et par un nouveau système de translation des panneaux destiné à faciliter le travail avait déjà été mise en œuvre lors de la construction de la Prime Tower de Zurich. Ces dispositifs sont maintenant égaIement utilisés avec succès dans le cadre du projet lucernois «Hochzwei». Au niveau du gros-œuvre, ces dispositifs permettent de construire un étage entier en quatre jours avec un personnel limité au minimum. Grâce à une technique de construction des plus rationnelles, le premier bâtiment du complexe, d'une hauteur de 88 m, a pu être édifié en avance sur le programme prévu et le gros-œuvre des 27 étages du deuxième bâtiment est désormais achevé.
La partie principale du projet de l'Allmend est constituée de deux immeubles d'habitation de grande hauteur «Hochzwei» conçus en forme de trèfle à quatre feuilles. La concrétisation architectonique d'un vaste complexe dédié aux sports (avec piscine, double halle de gymnastique, etc.) ainsi que des deux immeubles d'habitation «Hochzwei» est réalisée sur la base de la planification globale élaborée par la communauté d'architectes Marques & Iwan Bühler de Lucerne. Un investissement de 320 millions de francs a été concédé pour cette construction. Le groupe des investisseurs est composé de la société Stadion Luzern AG, la ville de Lucerne (pour ce qui concerne la partie dédiée à l'athlétisme et aux sports de loisirs) ainsi que par deux fonds d'investissements immobiliers du Credit Suisse, alors que l'entrepreneur général est le consortium Halter/Eberli, de Zurich/Sarnen. L'exécution des travaux est confiée au consortium Allmend do Anliker AG, Emmenbrücke. Dans la mesure où, dans ce projet, des bâtiments publics sont en partie financés et construits par des investisseurs privés, l'ensemble du complexe est réalisé selon un modèle de partenariat public-privé. Les deux tours d'habitation seront définitivement occupés à partir de l'automne 2012.
LA CONCEPTION STATIQUE TIENT COMPTE DES RISQUES SISMIQUES
Le concept de construction des deux tours d'habitation de grande hauteur, qui comptent deux sous-sols, un rez-de-chaussée et 30 (respectivement 27 étages) repose sur une ossaturesquelette traditionnelle réalisée en béton armé. Selon le projet du bureau d'ingénieurs BlessHess AG Lucerne, les dalles plates symétriques en béton, coulées sur place, ont une portée de 7 m et une épaisseur de 26 cm. Les charges verticales sont supportées par un noyau carré en béton armé mesurant 9 x 9 x 0,5 m et par 12 pylônes de support implantés derrière les façades. Ces éléments porteurs se déploient à partir du premier sous-sol et leur diamètre va en diminuant au fur et à mesure qu'ils s'élèvent. La statique des fondations est assurée par une structure haute de deux étages et faite de poutres en caisson formée par les radiers traversants du deuxième sous-sol, combinés avec les parois en verre blindé et les dalles des plafonds. La charge que représentent les parois du noyau et les pylônes de support est répartie sur des pieux de grandes dimensions (jusqu'à 1,5 m de diamètre) enfichés dans la roche du sous-sol. Dans ce type de construction, l'épaisseur des radiers n'est en fait que de 50 cm.
Selon les indications du rapport des ingénieurs, en cas de fort vent ou de tremblement de terre, la stabilisation des tours d'habitation est assurée par une zone centrale clairement définie et construite en béton C50/60 à haute résistance. Les différentes zones de la construction qui se trouvent affaiblies par les nombreuses ouvertures dues aux exigences de la domotique sont reliées, à chaque section des parois du noyau, par un câble exerçant un effet statique. Des tests des flux venteux locaux et des analyses des éventuels tremblements de terre susceptibles de se produire sur le site de l'Allmend ont permis d'étudier les conséquences induites par de tels phénomènes en termes de statique des bâtiments.
La poussée verticale liée à la nappe phréatique située sous les édifices a également nécessité une attention particulière. Pour parer à toute éventualité, des mesures ont été prises contre toute flottation éventuelle des deux quadrants non édifiés du deuxième sous-sol en les assurant au moyen d'ancrages permanents et de pieux forés. En l'état normal, les tirants exercent une pré-tension sur les pieux forés afin de les maintenir toujours légèrement en tension et de les protéger de la corrosion. En cas (rare) de montée des eaux, les ancrages et les pieux se mettent alors en tension complète. Selon les ingénieurs, ce système rigide permet de réduire au minimum les déformations verticales de l'édifice et ceci également lorsque le niveau de la nappe phréatique est au plus bas.
LES TRAVAUX AVANCENT À UN RYTHME HEBDOMADAIRE ET SANS ÉCHAFAUDAGES
Afin de procéder à une construction rationnelle des deux noyaux de béton et de la totalité des 58 étages des gratte-ciels jumeaux, le consortium Allmend piloté par l'entreprise générale Anliker AG a décidé d'opter, en accord avec l'entreprise générale Halter/Eberli, pour un système de coffrage proposé par l'entreprise Holzco-Doka. Ce système est constitué d'un coffrage grimpant et d'un écran de protection contre le vent, composé de 19 éléments et qui entoure les trois étages supérieurs qui sont en phase de construction. La longueur développée de ce dispositif de protection est de 106 m. A son extrémité supérieure, on trouve un encorbellement d'1,5 m qui sert d'espace de travail. Un système de translation des panneaux, courant sur quatre étages, a été intégré par Doka à l'écran périphérique de protection contre le vent, ce qui constitue une nouveauté. Ce dispositif fonctionne comme un ascenseur extérieur auto-grimpant. L'ensemble du système est déplacé hydrauliquement de 2,74 m à chaque étage, progressant par pas d'environ 30 cm toutes les demi-journées de travail. Après chaque étape de travail, le dispositif de soulèvement des panneaux est préalablement rehaussé afin d'être à nouveau disponible au début du prochain jour prévu pour le coffrage. Comme l'explique lors de la visite du chantier Ricardo Martins, chef de chantier diplômé, responsable pour Anliker de ce chantier de grande hauteur: «Grâce à ce système, engagé pour la première fois au monde, les panneaux peuvent être mis en place de façon sûre et rationnelle, sans l'aide d'une grue et indépendamment des conditions météorologiques.». Selon le dossier d'appel d'offre, la planification du consortium Halter/Eberli prévoyait, pour des raisons de temps, de procéder à la construction du gros-œuvre au moyen de deux dispositifs identiques engagés en parallèle sur les deux tours. C'est lors de l'évaluation du système de coffrage qu'Anliker SA s'est décidé, pour des raisons économiques, d'opter pour le système auto-grimpant avec protection intégrée proposé par Holzco-Doka. C'est à la mi-juin, soit en avance sur le programme prévu et après que la première tour ait atteint sa hauteur finale de 88 m, que le système de coffrage auto-grimpant et la protection contre le vent ont été mis en œuvre sur la seconde tour. Etant donné que les parois du noyau de base dépassaient déjà de trois étages le niveau planifié, les travaux de coffrage ont pu être commencés déjà à la mi-mai. Selon les indications fournies par le chef de chantier, la construction du gros-œuvre du second édifice, identique à la première tour et d'une hauteur totale de 77 m, a pu être ainsi accélérée et le bétonnage de la dernière dalle a été réalisé à fin octobre.
UNE SOLUTION INNOVANTE POUR LE COFFRAGE DU NOYAU ET DES DALLES
Le coffrage du noyau, d'une surface considérable, a nécessité l'emploi des cornières charnières Framax de Doka, qui ont été solidement vissées. Pour couler le béton, douze unités de levage autogrimpantes SKE-50plus avec module de commande et quatre systèmes SKE-100 ont été engagés. Sur le chantier, un système de garde-corps de 2 m de haut garantit le respect de standards élevés en matière de sécurité. De grande plateformes de travail permettent en outre d'ajuster confortablement le coffrage mis en place. Afin de réaliser la forme de trèfle à quatre feuilles prévue, il a été fait usage aussi bien de panneaux Dokamatic normaux que de panneaux fabriqués expressément en fonction des besoins. Les panneaux pré-montés étaient déplacés au moyen d'un chariot électrique DoKart. Grâce à cet engin très polyvalent et flexible, il suffit d'une seule personne pour mettre en place le coffrage des dalles de plafond. Quant aux travaux de coffrage du noyau, ils sont réalisés par 3 à 4 personnes. La mise en place du coffrage des dalles de plafond a nécessité 5 personnes alors que deux autres ouvriers s'occupaient des travaux de finition.
UN STANDARD DE SÉCURITÉ ÉLEVÉ ET UNE LOGISTIQUE RATlONNALISÉE
Selon ses dires, Ricardo Martins, chef de chantier pour l'entreprise Anliker, a réalisé jusqu'à présent de bonnes expériences avec le concept de coffrage proposé par Holzco-Doka. L'effet de répétition du processus de travail a agit positivement sur une équipe bien rôdée qui a ainsi pu œuvrer de façon toujours plus rationnelle au fur et à mesure de l'avancée de la construction des étages. Les avantages de l'écran de protection contre le vent ont été particulièrement évidents durant l'hiver passé: le bétonnage hebdomadaire a en effet pu être effectué sans interruptions, même en cas de basses températures. «Avec l'expérience, le déroulement des processus a même permis d'atteindre une cadence de quatre jours par cycle de travail», se réjouit le chef de chantier. Les effets de la rationalisation ainsi obtenue étaient particulièrement marqués, grâce notamment à l'utilisation du chariot de translation DoKart et du système de déplacement des panneaux, qui permettaient de travailler sans grue. Sur ce chantier de grande hauteur, une attention toute particulière a été portée à la sécurité au travail, dont les normes ont été expressément définies avec l'accord de la SUVA. Il est à noter que, dans la zone du coffrage, les garde-corps de 2 m de haut incorporés aux systèmes autogrimpants SKE contribuent de façon remarquable à la sécurité. Des Lifelines de Spanset ont également été installées, à titre de sécurité antichute, sur les colonnes portantes situées à chaque angle des dalles, afin de permettre d'assurer les personnes travaillant en façade. Grâce à l'ensemble des mesures de sécurité prises, le chantier n'a eu à déplorer aucun accident important jusqu'à présent.
DES EXIGENCES ÉLEVÉES AU NIVEAU DU BÉTON
Jusqu'au dixième étage, soit à 30 m de hauteur, le béton a été amené par pompage. Pour les étages situés plus haut, il a été fait usage d'une grue équipée d'une benne de 2 m3 et d'un tuyau de déchargement. Il a fallu 132,5 m3 de béton pour chaque dalle de 625 m2 et chaque étape de la construction du noyau a nécessité 52,5 m3 de béton. Le béton C50/60 prêt à l'emploi et partiellement auto-compactant était amené tous les mercredis et tous les vendredis depuis Horw par l'entreprise de transport de béton Luzern TLB. Quant à la production du béton nécessaire à la construction des douze piliers en béton centrifugé que compte chaque étage, elle était assurée en flux tendu par l'entreprise Alphabeton AG. Les grues utilisées pour l'édification des deux tours d'habitation sont une Litronic type 250 EC-B 12 de Liebherr avec une portée de 60 m et une hauteur sous crochet de 87,5 m et une grue modèle 200 EB-B affichant une portée de 35 m et une hauteur de 75 m. A une telle hauteur, toutes deux sont autonomes. La surélévation à 106 et respectivement 96 m indispensable pour atteindre la partie supérieure de la construction a été réalisé par haubanage.
ENVELOPPE DES BÂTIMENTS ET FAÇADES
La façade enveloppante des édifices conçus en forme de trèfle à quatre feuilles est de type monocouche suspendu avec protection externe contre le soleil (stores). Les profilés en aluminium sont isolés thermiquement. Le vitrage, dont la hauteur correspond à celle des pièces, est constitué d'un triple verre de protection thermique, qui joue également, à l'extérieur, un rôle de verre de sécurité laminé. Ce type de verre est également utilisé pour les balustrades des balcons. Pour permettre l'aération des pièces, les fenêtres peuvent être ouvertes en abattant jusqu'à un maximum de 12 cm. Les stores à lamelles qui équipent les fenêtres sont commandés électriquement. Pour des raisons de sécurité, en cas de fortes intempéries, chaque store peut être piloté individuellement, court-circuitant ainsi la commande centrale. Les systèmes de nettoyage des façades et certaines installations techniques sont placés sur le toit plat des édifices.
DES FAÇADES SANS ANGLES EN MÉTAL LÉGER
Les façades des deux tours d'habitation ont une surface totale de 24 000 m2. Elles se composent de 8580 éléments de profilés d'aluminium isolé, revêtus à l'intérieur comme à l'extérieur d'un enduit bicolore et équipés d'un vitrage isolant triple de 60 mm d'épaisseur. Ce concept de façade a été élaboré par l'entreprise Yuanda Europe Ltd. à Bâle. Les façades des nombreux gratte-ciel que cette entreprise chinoise a réalisés à Shanghai et à Pékin lui ont permis de se forger une grande expérience en la matière. A ce titre, c'est elle qui a fabriqué dans ses ateliers les éléments de façade pour le chantier de Lucerne et qui a procédé à leur pose. Ainsi que l'explique Patrik von Rotz, responsable des installations chez Yuanda Bâle: «Lors du montage, chacun des éléments est fixé à deux sous-constructions en acier. Les éléments sont étanchéifiés au moyen de joints verticaux et horizontaux en caoutchouc. Le montage est réalisé étage par étage et nécessite environ une semaine pour chaque étage. Les passages entre chaque étages sont en outre isolés au moyen de matériaux anti-incendie.»
