Foamglas : Construction de la toiture du Centre Aquatique et Franchissement à Saint-Denis (93)
Unique au monde, la toiture du Centre Aquatique à Saint-Denis est dotée d’une structure légère en bois, comprenant des catènes de 90 mètres de portée, d’une surface dépassant les 10 000 m2, avec des pentes jusqu’à 38 % aux points hauts. Elle supporte près de 2 255 modules photovoltaïques destinés à produire 805 kWc. Difficulté supplémentaire : l’atmosphère intérieure est celle d’un bâtiment à très forte hygrométrie.
Présentation de la toiture et rôles de l’isolation en verre cellulaire FOAMGLAS®
La toiture du Centre Aquatique à Saint-Denis se caractérise par une architecture ambitieuse axée sur une conception durable et à faible impact environnemental. Elle abrite une grande halle bassin proposant au public 2 500 places nettes extensible jusqu’à 5 000 places avec un dispositif d’adaptation simple. Sa structure primaire, 100 % en bois, est constituée de catènes de section 50 x 20 cm arborant une forme concave afin de réduire le volume d’air à chauffer dans la halle du bassin.
Sa structure secondaire (composée de tasseaux posés sur une volige) est également en bois. Une isolation acoustique est positionnée entre les tasseaux. Les bacs acier, éléments porteurs de la toiture, sont fixés sur les tasseaux. Au-dessus des bacs acier est disposé un pare-vapeur adhésif pour des raisons pratiques. L’isolation thermique en verre cellulaire FOAMGLAS® est collée à chaud, puis les étanchéités, constituées d’une membrane bitumineuse et d’une membrane synthétique, sont thermosoudées, chacune en pleine adhérence. Aux points hauts de la toiture, la pente atteint 38 %. C’est sur cette toiture légère que sont intégrés 2 255 modules photovoltaïques.
La difficulté cruciale, sans précédent jusqu’à présent, a été de concevoir la fixation des modules photovoltaïques non étanches sur une toiture solaire caractérisée par de fortes inclinaisons.Cette toiture a été développée en suivant un processus rigoureux comprenant un Avis Technique d’Expérimentation (ATEX) du CSTB, déposé par Bouygues Bâtiment Ile-de-France, et a également fait l’objet de nombreux essais en laboratoire. L’ensemble de la conception a nécessité la contribution d’experts issus de diverses disciplines telles que la structure, l’étanchéité, les fluides, la thermique, l’aéraulique, l’acoustique…
L’ensemble des travaux de conception a été récompensé par le Prix Construction et Aménagement dans le cadre du Grand Prix de l’ingénierie remis par la Syntec en 2021. La seconde belle récompense a été la bonne élévation de cet ouvrage remarquable dans le respect du planning prévu.
Rôle de l’isolation en verre cellulaire FOAMGLAS® et de ses plaquettes de fixation
Le FOAMGLAS® a pour fonction d’assurer une isolation thermique de la toiture de la construction en utilisant un matériau écologique reconnu pour sa durabilité et sa contribution à une économie circulaire. Mais le couple FOAMGLAS® + plaquettes PC® SP 150 x 150, c’est bien plus encore...
Le FOAMGLAS® est constitué de petites bulles de verre étanches les unes par rapport aux autres. Fabriquées à partir de verre recyclé (60 %), elles forment une mousse isolante très rigide et imperméable. Les plaques isolantes sont collées sur leur support et entre elles, formant une couche isolante étanche et pare-vapeur dans la masse. La rigidité et la résistance à la compression sans tassement du FOAMGLAS® permettent d’intégrer des plaquettes crantées, elles-mêmes supports de fixation. C’est ce qui a permis de gérer les contraintes de fluage au regard des pentes importantes de l’ouvrage.
Principales qualités du verre cellulaire FOAMGLAS® concourant à la bonne réalisation de cet ouvrage
Point essentiel : une garantie thermique. C’est le seul isolant thermique garanti thermiquement 10 ans par son fabricant in situ. Cette garantie thermique est primordiale. Elle permet d’éviter tout risque d’apparition d’humidité et d’altération de l’ouvrage à cause de phénomènes de condensation, qui peuvent apparaître au bout de plusieurs années à la suite de la perte d’une partie de l’efficacité thermique de l’isolation (voir schéma ci-dessous).
FOAMGLAS® vieillit en conservant toutes ses propriétés thermiques (analyse faite par le BET de Munich FIW sur plusieurs chantiers européens de plus de 40 ans). Il est étanche à la vapeur dans la masse et ses plaques sont collées entre elles sur toute leur épaisseur. FOAMGLAS® garantit une absence de condensation en toiture pendant toute la vie du bâtiment.
Grâce à sa rigidité, FOAMGLAS® se présente comme l’isolant le plus résistant face au tassement sous contrainte en compression. Cette qualité se révèle essentielle pour les toitures solaires, où des accès techniques peuvent être nécessaires, exposant ainsi l’étanchéité à des contraintes mécaniques liées aux déplacements piétons.
Une sécurité inégalée face au risque d’infiltration. Les plaques étanches en verre cellulaire FOAMGLAS® sont collées en plein sur le pare-vapeur adhésif et les plaques sont collées entre elles et aux émergences. L’étanchéité Paradiène SR4 et la membrane Evalon® V sont thermosoudés en plein, sans aucune semi-indépendance. L’ensemble est compact et étanche à l’eau comme à la vapeur dans la masse.
Point essentiel : les plaques de fixation dentées PC® SP 150/150 en acier Z 350. Utilisées depuis plus de 20 ans en France et brevetées par Pittsburgh Corning France, ces plaques de 15 x 15 cm sont dotées de 2 ailes crantées de 3 cm. En étant insérées en phase chantier dans la couche isolante en FOAMGLAS®, elles forment une surface de fixation sans traverser la couche isolante, supprimant ainsi autant de point de faiblesse pour l’ouvrage.
Ce dispositif est validé pour fixer, par exemple, des couvertures métalliques ou des couvertures en ardoise, et tout type de parements étanches. Mais ici, les modules photovoltaïques ne sont pas étanches, et les pentes sont supérieures à leur mise en œuvre usuelle. Il a donc été nécessaire de concevoir un dispositif de fixation étanche spécifique pour recevoir les modules solaires, afin de répondre aux risques d’arrachement au vent et de fluage au droit des
parties fortement pentées de la toiture.
C’est la société Dome Solar, spécialisée dans l’intégration des dispositifs solaires en toiture, qui a remporté le choix final du système d’intégration. L’ensemble du dispositif a fait l’objet de l’ATEX du CSTB déposé par Bouygues Bâtiment Ile-de-France, après la réalisation de nombreux essais en laboratoire pour vérifier la tenue au vent, le fluage, l’aéraulique et l’écoulement des eaux d’une telle conception.
Centre Aquatique et Franchissement à Saint-Denis
La Métropole du Grand Paris est le maître d’ouvrage du Centre Aquatique, situé au cœur de la ZAC de la Plaine Saulnier à proximité immédiate du Stade de France, dont la réalisation est assurée par le groupement mené par Bouygues Bâtiment Ile-de-France.
Imaginée par les agences d’architecture VenhoevenCS et Ateliers 2/3/4/, la construction du Centre Aquatique à Saint-Denis est réalisée par Bouygues Bâtiment Ile-de-France, mandataire du groupement. L’entreprise Récréa, experte au service des collectivités dans la gestion et l’animation de centres aquatiques et de loisirs en France, est chargée de l’exploitation du site, dans le cadre d’une délégation de service public, tandis que Dalkia, en tant qu’acteur de la transformation énergétique et numérique, assure la maintenance technique du bâtiment.
schlaich bergermann partner sbp (BET structure + façade), INEX (BET fluides), Inddigo (BET HQE), MAZET & ASSOCIÉS (économiste), Peutz (BET acoustique), CSD & Associés (conseil sécurité incendie) MATHIS (Lot charpente), BECI BTP (Lot étanchéité)
