Grand palais
Maitrise d’ouvrage : Paris 2024
Architecte : Paris 2024
Superficie : 17 000 m² de toile
Phases d’intervention : Etudes : 2022 – 2023 / Travaux : 2023-2024
Pour accueillir en 2024 les épreuves d’escrime, d’escrime-fauteuil, de taekwondo et de para-taekwondo, la nef du Grand Palais devait bénéficier d’un contrôle précis de la luminosité sous la verrière afin d’assurer une qualité optimale de retransmission télévisuelle. Elioth a conçu un dispositif d’occultation intérieure constitué de voiles fixés sur la charpente existante.
La solution vise à abaisser et homogénéiser la lumière naturelle, en particulier sur la zone de compétition (FOP), qui ne devait recevoir ni lumière directe ni ombre portée. Les voiles opaques sont réalisés en pans, complétés par des jupes de raccord enveloppant la structure pour éviter toute fuite lumineuse.
Le projet devait également répondre à des contraintes de planning strictes : les voiles devaient être rapidement montables et démontables selon les périodes d’accès au Grand Palais, tout en respectant les délais de fabrication et de production des matériaux.
Géométrie de la toile inférieure du dôme (jupe de raccord en rouge) © Elioth
Performance vis-à-vis de l'éclairement
Les objectifs définis par Elioth concernant l’éclairement naturel étaient les suivants :
- Une absence de rayonnement direct sur toute la surface identifiée de la scène sur toute la période des JOP, afin d’éviter toutes ombres et situations d’éblouissement ne pouvant être gérées par les caméras et l’éclairage artificiel.
- Une maximisation de l’uniformité lumineuse (dans le temps et dans l’espace) sur la surface identifiée de la scène et dans le champ de vision des caméras, sur la période identifiée des JOP (Juillet à Septembre).
Pour valider ces objectifs et caractériser les performances lumineuses des toiles, plusieurs types d’études ont été menées par le BE environnement de Elioth :
- Des cartographies du nombre de rayonnement direct sur les mois de Juillet-Août correspondant à la période prévue des JO, permettant de justifier l’atteinte de l’objectif d’absence de rayonnement direct sur la scène.
- Des cartographies d’éclairement à des heures ponctuelles d’une journée caractéristique, permettant d’évaluer les niveaux de contraste en lumière naturelle et de servir de base pour les futurs dimensionnements de l’éclairage artificiel.
- Des vues panoramiques de type Heliodon depuis des points d’intérêts (identifiés comme des caméras) à l’intérieur de l’espace, permettant de comprendre de façon schématique la distribution des ombres, et d’identifier les zones de la verrière où une occultation opaque est nécessaire. Ces vues sont qualitatives.
- Des vues panoramiques en Luminance, issues de simulations, depuis des points d’intérêts (identifiés comme des caméras) à l’intérieur de l’espace, permettant de qualifier l’ambiance lumineuse en lumière naturelle qui serait perçue par une caméra.
La solution développée atteint pleinement les objectifs : elle élimine tout rayonnement direct sur la scène et garantit un éclairement uniforme et stable tout au long de la journée, malgré la variation de la position du soleil et de l’intensité des rayonnements.
Dans cette partie, des vues des caméras en fausse couleur sont présentées. Ces vues sont issues de simulations Radiance. Ce sont des images de luminance.
Par définition, la luminance représente la sensation visuelle de luminosité. Cette grandeur mesure la quantité de lumière incidente au point de vue (l’œil ou la caméra), et dépend donc de la réflexion de la lumière naturelle sur les surfaces intérieures. Ces images qualifient donc l’ambiance lumineuse obtenue à l’intérieur du Grand Palais grâce à la solution d’occultation, en tenant compte de la lumière naturelle uniquement.
Vue Caméra 14h
Intervention sur l'existant
La charpente métallique existante possède une capacité structurelle limitée et n’a pas été conçue pour suspendre des éléments additionnels lourds. La solution devait donc limiter au maximum l’introduction d’efforts à ses points d’accroche et de ne pas engendrer de risque d’instabilité sur la charpente métallique.
Le projet étant une structure temporaire pendant la période des jeux olympiques, une réduction des charges de vent et de neige a été prise en compte conformément aux dispositions prévues par les Eurocodes. La descente de charges associée au occultations rapportées a été justifiée via une analyse comparative des sollicitations transitant dans la charpente existante et des déformées des éléments pour lesquels le risque d’instabilité pourrait être aggravé :
- Sans les occultations rapportées
- Avec les occultations rapportées avec prise en compte des réductions de charges de vent et de neige sur la durée de présence des occultations
D’autre part, la mise en œuvre des toiles a été réfléchie de manière à limiter l’introduction d’efforts aux fixations et ne pas engendrer de risque d’instabilité sur la charpente métallique.
Modélisation aux éléments finis de la charpente existante ©Elioth
Modélisation locale aux éléments finis d’une partie de la toile suspendue ©Elioth
Gestion du risque de casse thremique
La solution rapportée ne devait pas entrainer une casse thermique des vitrages de la verrière du Grand Palais pour toutes les configurations. La casse thermique survient lorsqu’un écart de température se crée au sein d’une même vitre : la zone froide limite la dilatation de la zone chaude, générant des contraintes de compression et de traction. Le verre étant fragile en traction, il se fissure lorsque ces contraintes dépassent sa résistance.
Les vitrages avec le système d’occultation rapporté ont fait l’objet d’une vérification de montée en température (composants feuilletés), risque de casse thermique en fonction des différentes conditions de mise en œuvre, de leur exposition, des effets de masque, et de leur constitution. Un logiciel de calcul par éléments finis (Bisco) a été associé à VD pour déterminer les caractéristiques énergétiques et lumineuses des éléments, afin de vérifier l’enveloppe thermique en tenant compte de la géométrie réelle du cas analysé.
Conductivité matériaux : lambda(W/mK) © Bisco, Physibel
Isothermes (°C) © Bisco, Physibel
Sécurité Incendie
La stratégie de désenfumage reposait sur des amenées d’air assurées par l’ouverture des deux portes charretières situées aux extrémités de la Nef, complétées par un système d’exutoires constitué d’un linéaire de 400 m pour 1 m de hauteur. Le projet d’occultation devait donc préserver intégralement les flux d’air indispensables au fonctionnement des ouvrants de ventilation et des dispositifs de désenfumage. Les toiles ne devaient en aucun cas entraver l’évacuation des fumées au niveau des exutoires situés en partie haute et basse du dôme et des nefs.
En raison de l’ajout des toiles d’ombrage, des études de désenfumage ont été réalisées visant à déterminer le volume nécessaire au désenfumage du Grand Palais. Dans leurs hypothèses, une réduction du volume disponible est analysée en considérant que les voiles resteraient toujours positionnés à au moins 3 m du vitrage.
©Elioth
Lucas GRISONI
directeur délégué / responsable pôle structures.
Charlotte BORRITS
responsable adjoint pôles façades.
Carla Delmarre
environnements.
