UNE PREMIÈRE MONDIALE,
LE DÉCINTREMENT DU TOIT DU VÉLODROME

«L’homme nouveau, en découvrant les secrets des matériaux légers et durables,
a révolutionné l’art de bâtir. Pour la première fois en Amérique du Nord,
une construction hardie sera «montée» du haut vers le bas.»
Photo du Vélodrome prise le 15 Octobre 2009
Photo du Vélodrome prise le 15 Octobre 2009
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Cette phrase rapportée dans une de nos revues de chantier décrivait bien la spécificité de la construction du Vélodrome. Sa Toiture devait être complètement terminée pour que nous puissions exécuter les travaux de construction de la piste cycliste, des gradins et des bureaux sous cette coupole.

Cette dentelle de béton terminée, il fallait la rendre autonome en y retirant ses supports, les échafaudages d’acier.

Imitant le plombier qui fait son test final pour s’assurer que sa canalisation d’eau ne perd pas sa pression, le Toit du Vélodrome fut soumis à son test ultime « L’opération Décintrement », une première mondiale.

Définition.- Le Décintrement est l’ensemble des opérations à effectuer afin de mobiliser environ 80,000 tonnes de poussée oblique et verticale pour soulever d’un bloc de quelques pouces les 41,000 tonnes de la voûte qui reposaient sur les échafaudages et transférer cette charge sur les quatre butées (points d’appui au sol), libérant et dégageant les coffrages et les étaiements. Une fois la voûte soulevée et les vérins bloqués, nous procédions à l’enlèvement des échafaudages d’acier, certains qui supportaient les voussoirs et d’autres les dalles pleines faites de béton pour libérer le terrain dessous et permettre la construction du bâtiment.

Cette méthode ingénieuse fut élaborée par l’équipe d’Ingénieurs de Trudeau, Gascon, Lalancette et les Ingénieurs français de la firme Europe Études.

Le Toit du Vélodrome réussit son «test avec très grande distinction» un certain dimanche, le 16 février 1975. En 2009, elle tient toujours ... «cette construction hardie «montée» du haut vers le bas».

Le Vélodrome - Avant le Décintrement
Le Vélodrome - Avant le Décintrement
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Le Vélodrome - Après le Décintrement
Le Vélodrome - Après le Décintrement
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Dans un premier temps, je résume cet exploit en quelques mots (texte 1) et pour ceux que la technique passionne dans un deuxième temps, je produis le texte qui fut distribué lors de la conférence de presse tenue sur le chantier ce dimanche, le 16 février 1975 (texte 2).

Texte 1 «Les opérations du décintrement»

Le décintrement de la voûte fut obtenu par une mise en charge active à partir des quatre (4) points d’appuis (butées) de cette structure.

Groupement de vérins à la butée
Groupement de vérins à la butée
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Cette mise en charge fut effectuée par l’action de vérins plats groupés en rangées entre la paroi des butées et le point de jonction des arcs sur ces butées. Ces vérins plats pourraient être comparés à des «sacs à eau chaude», non pas de caoutchouc, mais d’acier. Le vide intérieur est rempli d’huile au moyen d’un système de canalisations et de réservoirs sous pression, ce qui a pour effet de « gonfler » cette enveloppe flexible et d’obtenir de ce fait un mouvement d’écartement des parois. Cet écartement se transmet nécessairement aux structures situées de chaque côté. Les butées étant fixes, il en résulte un soulèvement des structures sur lesquelles elles reposent et donc une élévation de l’ensemble.

Le mouvement des vérins plats fut calculé de façon à obtenir en tout point de la voûte un déplacement dont la composante verticale fut ascendante, de façon à libérer simultanément tous les échafaudages.

Par mesure de sécurité, trois vérins plats furent superposés à chaque point des différentes rangées. Si un vérin venait à faire défaut, le deuxième était mis sous pression. Le troisième n’était utilisé que si un léger recul de la butée devait être compensé. De plus, un système de coins placés de chaque côté permettait de «caler» l’ensemble au fur et à mesure de son soulèvement, de façon à éviter toute réaction inverse sur les vérins et permettre ainsi de les soulager d’autant.

D’autres systèmes de calage permirent de limiter les déplacements horizontaux qui auraient pu survenir au cours des opérations. Ces dernières furent d’ailleurs continuellement contrôlées par l’emploi d’appareils divers (fluxmètres, extensomètres, manomètres, etc.) qui permettaient d’analyser les efforts, les charges et tout déplacement imprévu ou non désiré.

L’élévation maximum de la voûte fut d’environ quatre (4) pouces. L’ensemble de l’opération pouvait durer jusqu’à dix jours. 226 vérins plats furent utilisés, sans compter les canalisations, les compresseurs, valves à clapet, robinets et autres accessoires nécessaires à leur fonctionnement.

Texte 2 «Le Décintrement»

But de l’opération.- Soulever les 41,000 tonnes de la voûte reposant actuellement sur les échafaudages et transférer cette charge sur les butées, libérant et dégageant les coffrages et les étaiements, ce qui nécessite de mobiliser environ 80,000 tonnes de poussée oblique et verticale.

Originalité.- Devant la complexité de la structure et de l'opération, il s'est avéré nécessaire d'utiliser des programmes ordinateurs les plus performants à l'heure actuelle et particulièrement des programmes de calcul tridimensionnel avec analyse aux éléments finis qui permet un contrôle des éléments les plus petits.

Cette méthode de calcul est confirmée par l'expérience de réalisations déjà exécutées de réservoirs de grandes dimen¬sions, voûte et toutes constructions constituées d'éléments tridimensionnels.

Moyens mis en œuvre

Le soulèvement de la voûte est assuré par 226 vérins plats spéciaux développant chacun 1,000 tonnes et disposés sur les butées en fonction des réactions calculées, soit: -- À la butée Z : 78 vérins. –- À la butée W : 62 vérins. -– À la butée Y : 62 vérins. -– À la butée X : 24 vérins.

Compte tenu de la course des vérins plats, un montant à deux ou trois vérins superposés a été nécessaire pour permettre le soulèvement complet tout en assurant un contrôle rigoureux. Les vérins incorporés dans un support entre la butée et la structure de la voûte sont alimentés par une génération hydraulique sur laquelle tous les organes de sécurité et de contrôle de pression ont été installés.

La commande de ces vérins est assurée par 12 pompes hydrauliques agissant simultanément ou indépendamment suivant les besoins. Un système de calage sur chaque butée permet à tout moment la retenue de la charge en cas de défaillance du circuit hydraulique assurant de ce fait une sécurité totale de l'opération. Après obtention de la course maximum des vérins, chaque couche est injectée au mortier de ciment permettant la stabilité parfaite de l'ouvrage.

Façon de procéder.- Un poste central de commande regroupe l'équipe de direction du décintrement. Chaque butée est sous le contrôle d'un responsable relié en permanence au poste central par radio. Le poste central transmet les ordres et les modes opératoires, prévient toutes déficiences, corrige les discordances, collecte et dépouille les résultats transmis immédiatement par les responsables des butées. Le poste central assume la responsabilité du bon déroulement des opérations.

L'opération proprement dite de soulèvement de la voûte échelonnée sur une semaine est fractionnée en plusieurs phases pour permettre le dépouillement des résultats et d'effectuer toutes corrections nécessaires.

Phase 1 : Essai à la pression de chacun des vérins;

Phase 2 : Rattrapage de jeux;

Phase 3 : Mise en charge de la voûte zone élastique linéaire;

Phase 4 : Arrêt, mise en charge de la voûte et injection de la première couche de vérins;

Phase 5 : Reprise de soulèvement progressif décintrement;

Phase 6 : Structure complètement dégagée;

Phase 7 : Injection des vérins utilisés pour phase 4;

Phase 8 : Période de contrôle et d'observation générale.

Moyens de contrôle

Un programme extensif de contrôle de la structure et des fondations a été mis en place, afin de connaître à tout moment les variations des mouvements de la toiture, des vérins et des butées pendant et après la période de décintrement.

Des appareils de mesure de très haute précision équipent les quatre butées et la couverture du vélodrome. Des extenso¬mètres ancrés à différentes profondeurs selon différentes incli¬naisons sous chaque butée indiquent le déplacement éventuel des butées et du rocher sous-jacent. D'autres dispositifs complexes permettent de connaître les pressions et les déformations au sein même du béton des butées.

Enfin, un système électronique d'enregistrement automa¬tique (traceurs X-Y) fournit simultanément et de façon précise et continue les courbes des pressions dans les vérins en fonction des faibles déplacements horizontaux et verticaux des quatre butées.

Après chaque phase de l'opération proprement dite « Décintrement », différentes positions géométriques des butées et des arcs sont relevées par des équipes d'arpenteurs.

Toutes les opérations de contrôle sont dirigées à partir de la centrale d'enregistrement en communication constante avec la centrale de commande.

Conclusion

Tous les moyens utilisés permettent une mise en charge progressive des culées tout en contrôlant en permanence les efforts et les déplacements calculés et confirment les prévisions tant au niveau des déformations de la voûte que de l'ordre de grandeur des déplacements au niveau des butées.

Réflexions et Mercis

Imaginez le tour de force : «D’élever de quelques pouces un poids de 41 000 tonnes, le même que le poids total de 125 avions Boeing 747.»

Imaginez le tour de force : «De pousser de façon contrôlée sur les quatre (4) appuis aux extrémités des grands arcs, de 565 pieds de long et 110 pieds de haut, de façon à ce que la résultante des forces soit vers le haut à l’endroit de chacune des tours d’échafaudage» pour ne point écraser ces dits supports.

Imaginez le tour de force : «De faire tenir ensemble tous les morceaux de cette dentelle de béton, sans qu’aucun des quatre (4) appuis ne glissent, les efforts horizontaux à contrecarrer atteignant plus de 21 000 tonnes à certains endroits.»

Ce tour de force fut accompli dimanche le 16 février 1975 en présence de nombreux professionnels et journalistes. Tout comme les responsables de la Ville, le constructeur Charles Duranceau était fier de cet exploit. D’ailleurs, M. Charles Arthur Duranceau a rappelé «qu’il avait été celui qui, vingt ans auparavant, avait construit l’Aréna Maurice-Richard». Et il ajoutait, non sans satisfaction d’une réussite qui lui avait semblé impossible à atteindre, «Il y a de quoi être stupéfait. En effet, le Vélodrome est couvert d’une coupole constituée d’une véritable dentelle de béton. C’est un morceau de bravoure architecturale et technique qui fait preuve de virtuosité et d’audace. C’est un véritable exploit».

Bravo à toute l’équipe qui permit cette victoire sur la technique de construire

** À l’Architecte Taillibert qui conçut ce Toit
Une construction qui semblait impossible.
Bravo
** La Compagnie Charles-Arthur Duranceau
Et tous les travailleurs.
Bravo
** L’Équipe des Français engagés par Duranceau
Gérard Ruot, Roger Robert, Jean-Pierre Flahau,
Jean-Louis Puysségur
Bravo
** À l’équipe de l’Architecte Taillibert
Messieurs Demonte, Clavelin, Martin Staub et
le polytechnicien Louis Billotey.
Bravo
** La firme d’ingénieurs Trudeau, Gascon, Lalancette
et la firme d’ingénieurs français Europe Études. Pierre Xercavins, Daniel Demarthe
Bravo
** L’Équipe de ma Division de la Ville Bravo
** Et les autres … j’en oublie certainement Bravo


Claude Phaneuf, B.A., B.Sc.A.
Un des trois pionniers concepteurs du Parc Olympique et du Stade.
Membre de l'OIQ de 1962 à octobre 2006.
Le 27 novembre 2009






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