Construction rapide et légère : les solutions aciers d’ArcelorMittal pour la Tour Aspire de Doha

Information détaillée

A l’occasion des 15èmes Jeux Asiatiques qui se sont tenus en décembre 2006, la Aspire Tower ou Tour de la Cité Sportive, de 300 mètres de hauteur, fut construite dans le complexe athlétique de la Cité sportive à Doha, capitale du Qatar, afin de porter la flamme.

La Aspire Tower abrite une vaste zone de réception sur deux niveaux d´une capacité de 3 000 personnes. En partie basse, elle comprend un hôtel 5 étoiles de 136 chambres, un satellite de trois niveaux comprenant les suites présidentielles, un autre satellite de trois niveaux pour le musée du sport et un centre fitness situé au-dessus de l´hôtel avec une piscine en porte-à-faux à 80 mètres du sol. En partie haute se trouvent un restaurant tournant et un bar panoramique.  

Rappelant la forme d’un flambeau, la tour hyperbolique est couronnée d´un pétale et d´un anneau pour loger la flamme, protégé par une structure treillis en coquille haute de 62 m.

Les éléments de la structure

La tour a été construite sur un radier de 7 m d'épaisseur sur pieux, en raison de la présence de craie peu solide dans le sol calcaire. Le noyau central de la tour est en béton. Son diamètre varie entre un maximum de 18 m et un minimum de 13 m, sa hauteur est de 238 m. Ce noyau central reprend la quasi-totalité des charges verticales, assure la stabilité horizontale et supporte les différents modules.

Les charges des modules sont entièrement transférées au noyau, ce qui a dicté le choix d´une structure légère et donc d´une charpente acier combinée à des planchers mixtes collaborants. La disposition générale est constituée de 17 poutres principales qui s’étendent radialement entre les colonnes d’acier et la structure centrale en béton, avec des poutres secondaires circulaires. 

En partie basse, pour réaliser les transferts de charge vers le noyau, la structure comprend des tirants ramenant les charges du périmètre extérieur sur des poteaux. Ces poteaux redescendent ensuite la charge sur une grosse console en béton située au niveau 4 de la tour.

En partie haute, certains modules sont soutenus hors de la structure centrale par des équerres d’acier sur lesquelles reposent les différents blocs habitables (étages correspondant aux suites présidentielles, au musée sportif, au restaurant et à la plate-forme d’observation inférieure).  Le porte-à-faux de la plate-forme d’observation supérieure est supporté par du béton, directement depuis le sommet de la structure centrale.

L'enveloppe extérieure

La tour est entièrement revêtue d’une résille en inox dont l’ajourage est variable, tendu sur des cadres, permettant une préfabrication en atelier. Ceci comprend les espaces vides entre les différents modules habitables. Il s’en dégage une impression de transparence et de légèreté. Plus dense du côté sud, la résille a aussi pour fonction de protéger du soleil. 

D´autre part, la façade poreuse diminue la traînée aérodynamique et donc les charges dues à l´action du vent et qui auraient pu s´exercer avec une solution de façade étanche.

Le hall de l’hôtel est entièrement vitré. Il est soumis à la charge du vent et a exigé une haute performance d´isolation thermique car sa partie haute à tendance à s’échauffer.

La piscine

La piscine elliptique (11 m de long, 6 m de large, 1,5 m de profondeur) est un bassin en béton armé, aux parois de 0,3 m d’épaisseur, supporté par une structure acier en assemblage boulonné de 4 m de haut, ce qui correspond à la hauteur de l’étage auquel se trouve la piscine. 

Cette structure en acier est rattachée au noyau central, et repose sur deux poteaux qui descendent jusqu’aux niveaux inférieurs, supportées par les tirants verticaux des modules.

Les points d’appui des supports de la piscine et de sa plate-forme (qui se projettent à près de 12 m hors du périmètre de la tour) sont aussi près que possible du périmètre afin de minimiser la distance en porte-à-faux. Après la construction de la structure en acier, la piscine en béton fut coulée sur place. Le poids total de la construction en porte-à-faux est d’environ 300 tonnes, dont la structure en acier ne représente que 10 %.

Le cône et le pétale

La tour Aspire est couronnée par le chaudron d'où jaillit la flamme des Jeux Asiatiques : un cône enveloppé d’un pétale de 60 m de haut. Pour accrocher le pétale, les nervures principales convergent vers le sommet de l'enveloppe du noyau où elles sont ancrées par 9 groupes de 4 à 6 tirants précontraints plongeant verticalement de quelques 15 m dans les voiles. 

Toutes les charges de gravité et les efforts dus à l´action du vent sont transférés en ce point.

Etapes de construction

Février 2006: premiers éléments de charpente installés 

Juillet 2006: premiers éléments du cône

Mai 2007: premiers éléments structurels pour la peau extérieure

15 novembre 2007: réseau maillé en inox de 33 000 m2 entièrement déployé

Les principaux éléments structurels de la tour furent achevés en 21 mois, à temps pour les Jeux asiatiques de 2006. Après les Jeux, les travaux pour les espaces intérieurs reprirent et furent achevés dans la première moitié de 2007.