Un nou­vel an­tre pour les Dra­gons

La BCF Arena se situe dans le complexe sportif du plateau de St-Léonard, sur la commune de Granges-Paccot, à l’entrée nord de la ville de Fribourg. Inaugurée en 1982, sa capacité se révélait désormais insuffisante et ne répondait plus aux standards actuels, notamment en ce qui concerne la restauration et l’accueil des VIP. Pour y remédier, les options d’une construction neuve ou d’une rénovation et agrandissement de l’existant ont été étudiées. Une société privée, l’Antre SA, décide de relever le défi avec l’aide des architectes et ingénieurs. L’exiguïté du site, le bon état de la structure et les aspects financiers ont fait pencher la balance en faveur de la seconde. Elle permettra également de conserver les gradins très raides qui font de cette patinoire un véritable chaudron.

Des matchs au cœur du chantier

Le projet de rénovation et d’agrandissement visait à une remise en conformité et une augmentation de la capacité de 6000 à 9000 spectateurs, dont deux tiers assis, ainsi que le rapatriement à l’intérieur de l’enceinte des infrastructures d’accueil (restaurants, buvettes, stands, etc.), afin de libérer la place située entre la patinoire et la salle multi-sports. Les premières études ont débuté fin 2015 et le chantier a été lancé début 2018.
L’un des principaux défis consistait à développer une méthode de construction capable de concilier au mieux l’exploitation de la patinoire et l’avancement des travaux d’agrandissement. À cette fin, les architectes et les ingénieurs ont proposé de conserver la patinoire existante et de compléter ce noyau d’un nouveau niveau de distribution, d’un étage dévolu à l’accueil, de gradins supérieurs et de quatre escaliers d’accès. Une fois ces travaux terminés, l’ancienne toiture a été démontée avant la construction de la nouvelle. Cette solution a permis à l’équipe et aux supporters de St-Léonard de continuer à exploiter la patinoire durant deux saisons complètes de ­hockey moyennant un dispositif de sécurité sur mesure.
Afin d’affirmer l’identité du club et la présence de la patinoire à l’entrée de la ville de Fribourg, les architectes se sont inspirés littéralement de la peau et des écailles de dragon pour habiller leur projet. Deux bandes d’« écailles » tridimensionnelles, d’une surface totale de 5320 m2 et positionnées de part et d’autre du niveau de distribution, ceinturent le bâtiment. Ces écailles, constituées de deux tôles aluminium raccordées par une âme en polyéthylène, sont au nombre de 1600 et se répartissent en une trentaine de modèles différents. Une partie d’entre elles sont perforées, afin de pouvoir considérer comme techniquement extérieurs les espaces de circulation situés derrière la peau du bâtiment, plus grand et plus accueillant.
Imbrication de quinze escaliers hélicoïdaux
Si l’accès du public à la glace se fait au niveau du rez-de-chaussée, celui des spectateurs aux gradins se fait au moyen de quatre doubles paires d’escaliers métalliques hélicoïdaux s’imbriquant à la façon de brins d’ADN et situés aux angles de l’enceinte. Une première paire, desservant le niveau de distribution, est située à l’extérieur d’un puits de béton, tandis que l’autre, desservant les gradins supérieurs, se trouve à l’intérieur. Outre ses qualités esthétiques, cette solution, compacte, répond à l’exiguïté imposée par le site et évite la construction d’un escalier extérieur. Cependant, la somme des quinze escaliers hélicoïdaux équivaut à un escalier de 80 m de largeur, garantissant, conformément aux normes en vigueur, une évacuation en moins de 10 minutes.

Une charpente spectaculaire

La nouvelle toiture, en charpente métallique, couvre l’ensemble de la patinoire avec une superficie d’environ 8500 m² (105 × 80 m). Posée à une hauteur de 25 m, elle prend assise sur les gradins supérieurs, libérant ces derniers de tout pilier susceptible de perturber le champ de vision des spectateurs. Sa stabilisation est garantie par les quatre noyaux d’accès situés aux angles de l’ouvrage. En raison d’un sol de piètre qualité, la nouvelle enceinte extérieure portant la toiture est fondée sur 260 pieux forés, d’une hauteur de 30 m environ.
La charpente métallique est constituée d’une série de 16 poutres métalliques croisées à sous-tirants à hauteur variable, qui sont autant de tangentes à un oculus central. Leur longueur peut atteindre presque 100 m. Le résultat évoque les sillons qu’inscrivent les patins mordant dans la glace.
Au niveau de l’oculus, la hauteur statique de la charpente est d’environ 5 m, alors qu’elle est quasi nulle au niveau de ses appuis. La sous-tension permet de l’inclure à l’intérieur d’un volume déterminé par son enveloppe minimale et d’exploiter de manière optimale le gabarit autorisé. De plus, la convergence des poutres et le plongeon des sous-tirants vers le centre de la patinoire participent à focaliser le regard et l’attention du spectateur.
Le montage des poutres à sous-tirants a été réalisé par segments, disposés sur 16 tours d’échafaudage, le système statique n’étant viable et stable que lorsque l’ensemble des segments est assemblé. Une opération rendue plus complexe par le fait que la dalle de glace, elle aussi conservée, était trop fragile pour supporter de telles charges et ne pouvait par conséquent recevoir aucun étai. Le désétayage de la structure s’est fait par sept dévérinages successifs, préalablement modélisés par une simulation numérique. Une étape délicate qui a définitivement mis sous cloche la vieille patinoire des Dragons.

Trois questions à Gabriele Guscetti, ing. dipl. EPFL, associé du bureau INGENI

 

Espazium: Quelles réflexions vous ont guidé lors de la conception de cette toiture?
La recherche du concept structural de la toiture faisait écho à une multitude de contraintes. L’une des plus importantes était qu’aucun pilier de toiture ne devait masquer la vision des spectateurs. Il fallait donc ramener les points d’appui de la toiture aux extrémités de l’ouvrage, avec comme ­corollaire, une maximisation de sa portée. Une autre contrainte, tant au niveau du système statique que de la méthodologie de construction, tenait au démontage ultérieur de la toiture existante.

 

Pourquoi avoir opté pour des poutres à sous-tirants?
Nous avons étudié diverses variantes: systèmes de poutres à treillis unidirectionnels en charpente bois ou métallique, systèmes de grille de poutres ou encore arcs sous-tendus. Nous les avons évaluées au regard de leur efficacité structurale, leur coût et la méthodologie d’exécution. Le concept structural que nous avons retenu s’inspire du comportement bidirectionnel d’une plaque, discrétisée par une série de poutres croisées à sous-tirants de hauteur variable.
La différence principale entre une poutre à treillis et une poutre à sous-tirants est que la reprise de l’effort tranchant ne passe pas par l’interaction des diagonales et montants, mais par la géométrie du tirant. Le comportement d’une poutre à sous-tirants est comparable à celui d’un câble qui équilibrerait la charge verticale en adaptant sa géométrie.

 

Comment avez-vous transposé le concept de câble à des poutres assemblées mécaniquement, notamment au niveau de la production ?
L’utilisation d’un modèle paramétrique numérique pour l’ensemble de la toiture a permis une grande liberté dans l’optimisation des ­solutions et dans l’échange des modèles entre calcul structural et dessin, jusqu’à la fabrication des pièces.

BCF Arena, Fribourg

 

Maître de l’ouvrage: L’Antre SA, Fribourg

 

Mandataires principaux, Groupement GMSL
Architecte: bfik architectes hes fas, Fribourg
Ingénieur civil: INGENI SA, Genève, Lausanne et Fribourg
Spécialiste sécurité: Richard Conseils et associés SA, Fribourg

 

Entreprises d’exécution
Entreprise totale: Implénia SA, Fribourg
Maçonnerie béton armé: Frutiger SA, Fribourg
Charpente métallique et façade: Consortium SMS (Sottas SA, Morand SA, Stephan SA, Bulle)
Escaliers métalliques: Zwahlen et Mayr SA, Aigle
Durée des travaux: 2018-2020
Coût: confidentiel