Focus sur les façades inclinées et très particulières des Tours Duo

Dès 2016, alors que les études de conception étaient quasiment achevées, les promoteurs des Tours Duo – Invanhoé Cambridge et Hines - ont tout de même voulu se rassurer : est-ce que ces tours, notamment la plus haute, inclinée de 5°, présenteront une bonne tenue au vent ?

Pour bien comprendre quelles étaient les forces en présence, en quelques sortes, le Bureau d’Etudes Structures Aedis et son dirigeant-fondateur, Davor Grgic, leur a proposé de réaliser une simulation en soufflerie atmosphérique.

Une étude en soufflerie

Il s’est appuyé pour cela sur l’institut Carnot CSTB à Nantes. Celui-ci n’en est pas à son coup d’essai. Il a déjà contribué au dimensionnement au vent de dizaines de grands ouvrages. Il a notamment optimisé le dimensionnement au vent de la voile solaire de la Seine Musicale construite sur l’île Seguin.

Pour les tours Duo, l’Institut Carnot CSTB a construit une maquette des deux tours au 1/200e, l’a testée en soufflerie pour recueillir des valeurs expérimentales face à différentes directions et forces de vent, à la fois sur le comportement des tours dans leur environnement urbain. Une simulation numérique associée à l’expérimentation a permis de mesurer le confort des piétons sur le parvis au pied des tours, ainsi que l’incidence sur les véhicules en circulation sur le boulevard périphérique tout proche.

La façade de la tour Duo 2 présente une structure en escalier. Tandis que l’inclinaison de la façade Duo 2 sollicite déjà beaucoup son noyau. Il s’agissait notamment de vérifier l’influence d’un vent provenant du côté opposé à l’inclinaison. Les essais en soufflerie ont montré que l’oscillation des tours sous l’effet du vent demeurait, en toutes circonstances, en dessous des valeurs maximales fixées par les concepteurs. Bonne nouvelle.

Les essais et la simulation numérique ont validé le confort des piétons sur le parvis au pied des tours. L’Institut Carnot CSTB à Nantes dispose de deux souffleries atmosphériques : NSA et Nasa. NSA dispose d’une veine principale de 20 m de longueur, 4 m de largeur, avec une hauteur réglable entre 2 et 3 m.  La vitesse de l'écoulement de l'air est ajustable de 0 à 30 m/s, avec une précision de +/- 0,1 m/s. Cette soufflerie est consacrée à l'étude des grands ouvrages de génie civil (tours, stades, bâtiments) et des grands ponts, à des échelles du 1/50e au 1/500e. Nasa, pour sa part, offre des dimensions similaires, une vitesse d’écoulement d’air de 0 à 9 m/s. Elle convient bien aux études de stabilité des grues à tour. ©Institut Carnot CSTB

Les essais en soufflerie et la simulation numérique ont montré que la tour Duo 1, la plus haute, celle qui est contre le périphérique, faisait obstacle à la circulation du vent, provoquant son accélération brutale par endroit. Ce qui était susceptible de compromettre la sécurité des véhicules roulant sur le périphérique. Le CSTB a donc proposé d’ajouter des pare-vent perforés contre le périphérique, de manière à ralentir l’écoulement du vent. ©PP

Le BIM (Building Information Modeling) a été utilisé dès la conception et le sera jusqu’à l’exploitation des deux tours Duo. Cette illustration met bien en évidence que l’inclinaison de la tour Duo 1 est seulement due à sa façade. Le noyau reste vertical, mais diminue en épaisseur au fur et à mesure que la tour monte. ©DR Direction de l’Ingénierie/I-BIM – VIinci Construction France

Les écailles de la Tour DUO-1

La tour Duo 1 offre des doubles façades vitrées. Pour éviter que la façade sud renvoie la lumière du soleil vers le boulevard périphérique, au risque d’éblouir les conducteurs, elle est revêtue de ce que les concepteurs appellent des « écailles ». ©PP

Selon leur position sur la façade de la tour Duo 1, chaque module porte de zéro à trois écailles. ©Ateliers Jean Nouvel

Chaque module forme une cavité ventilée. De l’intérieur vers l’extérieur, un module se compose d’un double-vitrage extra-clair et d’une pareclose, d’un store à lamelle, d’une coursive de maintenance avec caillebotis métalliques dans l’espace intérieur ventilé naturellement, d’une structure porteuse des réflecteurs ceux-ci formant la paroi extérieure. Les réflecteurs sont en simple vitrage collé avec une couche réfléchissante. Côté périphérique, la façade est tout à fait classique : double-peau avec protection solaire sous forme de stores à lamelles dans les cavités. ©PP

La disposition des réflecteurs, leur nombre d’écailles et leur inclinaison garanti qu’en toutes circonstances, la lumière sera renvoyée vers le bas, plutôt que vers le périphérique.

Des brise-soleil fixes sur la tour DUO 2

La Tour Duo 2 présente des façades plus simples, portant au sud et à l’ouest des brise-soleil fixes et des jardinières au nord. A l’Est, les brise-soleil fixes sont denses, mais très classiques. ©PP

Côté Sud, en revanche, les brise-soleil fixes de la tour Duo 2 présentent une ondulation avec une amplitude de variation de 47,7°. ©PP

Les parties les plus extérieures sont en inox brossé ou en inox Polimiroir réfléchissent les voies SNCF et le Parvis en dessous. Les parties les plus proches de la façade sont mates et produisent une ombre portée sur la façade. La hauteur minimale libre sans brise-soleil sur les façades est de 2,3 m. La longueur maximale théorique des brise-soleil atteint 4,50 m. ©PP

Le prochain et dernier article sur les tours Duo portera sur leurs équipements techniques.