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Station polaire Princess Elizabeth

Antarctique (Pôle Sud)

 

 

Première station polaire « zéro émission »

C’est un projet hors norme, dans un lieu hors du commun où les conditions environnementales sont extrêmes: grande vitesse des vents (rafales relevées à 250 km/h), atmosphère très sèche, températures inférieures à zéro degré, érosion et accumulation de neige voire même risque potentiel d’impacts par des petites pierres déplacées par le vent… Bienvenue en Antarctique, site de la nouvelle base scientifique belge ! Baptisée Princesse Elisabeth, cette station polaire est le fruit d’un rêve ambitieux, celui d’Alain Hubert, ingénieur civil mais aussi aventurier et explorateur à ses heures. Un scientifique qui mesure toute l’importance de continuer et d’approfondir dans cette région du globe les recherches sur les changements climatiques. L’idée fait son chemin, le projet est confié à l’International Polar Foundation, dont il est le président, pour en assurer la conception, la construction et le financement. Un travail de longue haleine basé sur une étude menée auprès d’autres instituts polaires afin d’approfondir la manière dont vivent et travaillent les scientifiques en Antarctique et ainsi concevoir un bâtiment fonctionnel, bien entendu, mais également agréable à vivre pour tous les professionnels qui y séjourneront. Le résultat est digne d’un film de science fiction : une forme octogonale de 22 m de côté avec un toit plat, aérodynamique, design et futuriste, posée sur pilotis. Une forme particulièrement esthétique qui a été dictée par les lois aérodynamiques (des essais en soufflerie, tenant compte des vitesses de vents mesurées in situ ont permis de définir et valider la configuration définitive) et sur la base de contraintes d’autonomie et d’efficacité énergétique. Car l’autre point fort du projet repose sur l’approche énergétique du bâtiment : un bâtiment sans émission de dioxyde de carbone destiné à fonctionner exclusivement avec les énergies renouvelables du vent (huit éoliennes entourent la station ) et du soleil, la volumétrie et la géométrie des ouvertures (fenêtres fixes composées de deux triples vitrages séparés par un vide d’air de 40 cm) permettant de bénéficier au maximum des apports solaires passifs et actifs.

 

Une superstructure en bois montée sur des pilotis en acier

Une fois l’enveloppe et ses supports déterminés, la mise au point du structure constructif a été confiée à l’ingénieur et architecte Philippe Samyn de l’agence Samyn & Partners « Les conditions très particulières du site ont conduit à la réalisation d’une structure la plus légère qu’il soit, surplombant le sol à environ 4 m de hauteur pour éviter tout risque d’accumulation de neige au pied de la base. » La station est donc montée sur quatre ensemble de  10 barres en acier doux, recouvertes d’une peinture anti-corrosion, mesurant chacune 27 cm de diamètre ! « Les barres ont été ancrées à quelques 6 m de profondeur. La station se situant sur une arête rocheuse en granit, la phase de forage a été particulièrement difficile et a demandé deux mois de travail à elle seule. Les barres ont du être bétonnées dans la roche qui, étant gelée de façon permanente, devait préalablement être chauffée pour que le béton puisse prendre. » Chaque ensemble de barres se dilate indépendamment les uns des autres, évitant ainsi d’installer des joints de dilatation à la jonction avec l’habitacle.  « Si en infrastructure le choix du métal se justifie par cette caractéristique technique, en superstructure, nous avons préféré utilisé du bois. A l’origine pourtant, le système était prévu tout acier. Mais la faible énergie grise du matériau bois, sa ductilité, sa légèreté et sa maniabilité, ont été des critères de choix très convaincants, notamment en ce qui concernaient les futures phases de logistique et de transport. L’utilisation du bois nous a également permis de combiner facilement, et à moindre cout par rapport à l’acier, performance thermique et exigences structurelles d’une forme d’habitacle légèrement arrondie. ».

 

© International Polar Foundation © International Polar Foundation © International Polar Foundation
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Pré montage à Bruxelles
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L'un des modules de profil

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Les modules numérotés avant l'acheminement vers crown bay

 

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Montage des pieds

Préparation instalation des barres

La peinture anti-corrosion est fixée sur les barres

Vérification des niveaux

 

En façade, des panneaux composite à base de bois et de polystyrène expansé

La structure porteuse des parois verticales et de la toiture de l’habitacle est constituée d’un maillage orthogonal de poutres treillis (sections adaptées aux sollicitations 36/36, 24/60, 20/20 et 3,50 m d’entraxe) en sapin lamellé collé assemblées entre elles par brochage. En façade, ces poutres qui prennent la forme courbe d’un C, sont revêtues de pas moins de 160 panneaux sandwichs (45 à 60 modèles différents mis au point par modélisation informatique) à base de bois résineux. « En réalité, il existe une cinquantaine de modèles différents de panneaux sandwichs. » explique Pascal Lecoq, administrateur délégué au sein de l’entreprise Prefalux en charge de la réalisation et du montage de la structure. « Ces panneaux, qui mesurent chacun entre 1,60 et 2 m de large pour 4,25 m de long et pèsent entre 600 et 800 kg, sont vissés aux poutres treillis porteuses par l’intermédiaire de plats métalliques. Ils se composent de deux peaux en épicéa multiplis - 74 mm d’épaisseur pour la peau intérieure et 40 mm pour celle extérieure – prenant en sandwich 40 cm d’un isolant en polystyrène expansé avec graphite pour augmenter le pouvoir isolant et ainsi limiter au maximum l’épaisseur de la paroi pour conserver à l’ espace habitable, une hauteur correcte. Ces deux coques en bois sont reliées entre elles par des gougeons en hêtre (6 pièces au m2) de 40 mm de diamètre. » Posé côté intérieur de la coque en bois, en continu, y compris au droit de la structure en bois (par l’intermédiaire de plaques acier), un pare-vapeur combinant couche en kraft et couche aluminium élimine tout risque d’accumulation des flux de vapeur. En finition murale, un feutre de laine recouvre totalement le pare-vapeur.

 

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Installation de la structure porteuse

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Assemblage de la structure

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La grue est un allié indispensable dans cet environnement

Une enveloppe de 60 cm d’épaisseur

La peau extérieure, mise en œuvre comme l’indique son nom côté extérieur du panneau sandwich, est constituée d’une membrane d’étanchéité en EPDM de 2 mm d’épaisseur soudée au niveau des raccords de modules, d’une couche de décompression en polyéthylène de 4 mm d’épaisseur située au niveau des plaques d’assemblage en inox et, en revêtement de finition, d’une tôle d’acier inoxydable vissée sur le support ( bandes de 1,5 mm d’épaisseur assemblées entre elles par des bandes de jonction en inox).

« Au final, l’enveloppe, identique sur les murs et en toiture, se compose de 7 couches et mesure 60 cm d’épaisseur. » conclue Pascal Lecoq. « Un des points cruciaux a été d’assurer la continuité de toutes ces couches ce qui a demandé, en amont, un travail de découpe extrêmement précis, effectué à l’aide d’une machine à commande numérique. Toutes les couches ont ensuite été assemblées en usine.» Le plancher qui reprend des charges d’exploitation très lourdes (2 à 3 tonnes au m2) se compose d’un hourdis en bois fixé entre les poutres treillis de la structure porteuse recouvert de 400 mm de polystyrène expansé, d’un plancher flottant en panneau OSB de 42 mm d’épaisseur, d’un pare vapeur identique et en continu avec celui du mur, et d’un revêtement de sol. Sous le hourdis viennent à nouveau se fixer une membrane d’étanchéité en EPDM, une couche de mousse polyéthylène et la même finition par tôles d’acier inoxydable que pour la façade et la toiture.

Afin de tester la construction, la méthode d’assemblage et les outils, toute la structure a été montée à blanc une première fois à Bruxelles avant d’être démontée, répertoriée et transportée en kit dans des containers jusqu’au lieu d’implantation. Un transport qui a demandé des moyens logistiques énormes : voyage par cargo jusqu’en Antarctique puis convoyage jusqu’au site, à 190 Km de la côte, à l’aide de trois tracteurs et de huit traîneaux. Au total ; il aura fallu 18 trajets de 40 heures pour acheminer l’ensemble de la structure au camp de base et, encore pas loin de 2 mois, pour monter la station. Mars 2008, le rêve est enfin devenu réalité : la construction de la station Princesse Elisabeth est achevée. Les premiers scientifiques sont attendus pour la fin de l’année.

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La pose des caissons se doit d'être très précise

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Le début de la fin

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Princess Elizabeth est prête à accueillir les scientifiques.

 

Coordonnées

Design et conception: International Polar Foundation
rue des Deux Gares, 120 A-B-1070 Bruxelles
Téléphone : +32 (0)2 543 06 98 
mail : info@polarfoundation.org
Site internet :www.polarfoundation.org

 

Ingénierie structure et peau du bâtiment: PhilippeSamyn and Partners
Chée de Waterloo, 1537 B-1180 Bruxelles
Téléphone : +32 2 374 90 60&nbsp
mail : sai@samynandpartners.be
Site internet :wwww.samynandpartners.be

 

Structure en bois et modules: Préfalux
6 rue de la Gare, L-6117 Junglinster (GDL)
Téléphone : + 35.27.89.51.11 &nbsp
mail :info@prefalux.lu
Site internet :www.prefalux.lu

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