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Démarré chez Vinci Construction Avant-projet entrepriseConception / MOE

Tour Montparnasse

Surélévation, extensions de façade et serre agricole en toiture

Paris 15ᵉ · 2022 — en cours

Modèle EF — vue d'ensemble tour et infrastructure, variante de représentation.
Modèle EF de la tour — distinction des zones par couleur (structure existante, planchers neufs, renforts).
Le projetLa structure
Modèle EF — vue d'ensemble tour et infrastructure, variante de représentation.

01Contexte

La Tour Montparnasse, immeuble emblématique de Paris dont la façade a vieilli, fait l'objet d'un projet de rénovation et d'extension. Le programme comprend la modification complète de la façade, des extensions latérales de bureaux pouvant atteindre 5 mètres sur 15 niveaux, des extensions de plancher d'environ 1 mètre sur le reste de la tour, et la création d'une serre agricole en toiture. Le projet est toujours en phase d'études d'avant-projet, avec des ajustements continus visant à garantir sa faisabilité technique et financière.

02Mon rôle

  • Pilotage du modèle aux éléments finis de la tour, en phase existante puis en phase projet.
  • Gestion de l'interface avec le géotechnicien — itérations sur les raideurs de sol pour caler le comportement du modèle de fondations.
  • Étude de l'ensemble des optimisations structurelles globales, à partir du modèle, avec restitution sous forme d'avant-projet.
  • Étude des renforts de poteaux et des optimisations associées.
  • Échanges et réunions avec les différents intervenants : maîtrise d'œuvre, études de prix, charpentiers, bureau d'études géotechnique.
  • Interface avec les équipes méthodes pour l'élaboration des modes constructifs et du phasage.

Le rôle a été central sans être solitaire : c'est la maîtrise du modèle aux éléments finis et la gestion des interfaces entre intervenants qui ont permis de valider l'ensemble des optimisations proposées.

03Une dizaine d'optimisations structurelles validées

L'objectif a été de réduire au maximum le coût et l'ampleur des travaux, en s'appuyant sur l'existant plutôt qu'en le remplaçant systématiquement. Les pistes étudiées et validées portent notamment sur :

  • Des propositions d'ajout de poteaux ciblés plutôt que des reprises structurelles généralisées.
  • La justification fine de l'existant pour éviter des renforts superflus.
  • Des propositions de changement de schéma structurel permettant de faire converger les descentes de charges sans démolitions lourdes.
  • La conservation maximale des planchers existants, pour éviter des démolitions et reconstructions inutiles.
  • La conservation des voiles porteurs en place.
  • Une réduction systématique des volumes de démolition, en exploitant au maximum la capacité de la structure existante.

04Les deux grands défis techniques

Le premier défi concerne le renfort des poteaux de la tour : sous charge supplémentaire liée aux extensions, il fallait analyser les déplacements nuisibles de la structure vis-à-vis de la façade et déterminer la section de renfort la plus adaptée pour chaque poteau, en arbitrant entre tenue mécanique et impact sur les déformations visibles en façade.

Le second défi, plus profond, concerne les fondations existantes de la tour — ses barrettes. La tour étant rechargée par les extensions et la surélévation, il a fallu modéliser et simuler avec précision le comportement réel de ces fondations existantes pour démontrer que les charges admissibles ne sont pas dépassées. Ce travail s'appuie sur un calage fin des raideurs de sol, en itération continue avec le bureau d'études géotechnique.

05Le programme : extensions et serre en toiture

Coupe du projet en partie haute — serres Est et Ouest en toiture, niveau restaurant et séminaires, locaux techniques.
Coupe du projet en partie haute — serres Est et Ouest en toiture, niveau restaurant et séminaires, locaux techniques.
Plan de masse — implantation générale du projet et des extensions latérales de bureaux.
Plan de masse — implantation générale du projet et des extensions latérales de bureaux.

06Le modèle aux éléments finis

Modèle EF de la tour — distinction des zones par couleur (structure existante, planchers neufs, renforts).
Modèle EF de la tour — distinction des zones par couleur (structure existante, planchers neufs, renforts).
Modèle EF — vue d'ensemble tour et infrastructure, variante de représentation.
Modèle EF — vue d'ensemble tour et infrastructure, variante de représentation.
Volumétrie 3D détaillée d'une zone du projet — structure neuve en extension sur poteaux existants (en saumon).
Volumétrie 3D détaillée d'une zone du projet — structure neuve en extension sur poteaux existants (en saumon).

07Justification des fondations existantes

Le travail de comparaison ci-dessous illustre la démarche de justification des barrettes existantes : pour chaque point porteur, les descentes de charges du projet (variante) sont comparées à celles de l'état existant d'origine (IT-04), avec calcul de l'écart en pourcentage. Cette vérification systématique, point par point, a permis de démontrer la capacité de l'infrastructure existante à reprendre les charges additionnelles du projet.

Comparaison des descentes de charges sur barrettes — projet vs existant, écarts en pourcentage par point porteur.
Comparaison des descentes de charges sur barrettes — projet vs existant, écarts en pourcentage par point porteur.
Détail de reprise sur semelle existante — renforts latéraux au droit d'un poteau conservé.
Détail de reprise sur semelle existante — renforts latéraux au droit d'un poteau conservé.

08Renfort des poteaux

Sur les 1 527 poteaux de la tour, l'étude a identifié 1 033 poteaux nécessitant un renforcement, soit 68 % du total — chiffre qui illustre l'ampleur du travail de justification poteau par poteau mené sur l'ensemble des élévations de la tour.

Synthèse du taux de travail maximal des poteaux par niveau et par position en façade — 68 % des poteaux identifiés à renforcer.
Synthèse du taux de travail maximal des poteaux par niveau et par position en façade — 68 % des poteaux identifiés à renforcer.
Principe de reprise de plancher autour des poteaux existants — joint sec pour ne pas reporter de descente de charge verticale sur le poteau.
Principe de reprise de plancher autour des poteaux existants — joint sec pour ne pas reporter de descente de charge verticale sur le poteau.

09Optimisations structurelles en détail

Optimisation par suppression de poutres en toiture technique — simplification du schéma structurel pour réduire le tonnage.
Optimisation par suppression de poutres en toiture technique — simplification du schéma structurel pour réduire le tonnage.
Plan de répartition des poutres de pontage — distinction entre poutres précontraintes conservées et poutres remplacées par des éléments métalliques.
Plan de répartition des poutres de pontage — distinction entre poutres précontraintes conservées et poutres remplacées par des éléments métalliques.
Optimisation du tonnage de charpente métallique par exploitation du comportement mixte acier-béton (connecteurs soudés Ø19mm) et réduction du nombre de solives.
Optimisation du tonnage de charpente métallique par exploitation du comportement mixte acier-béton (connecteurs soudés Ø19mm) et réduction du nombre de solives.

10Travaux provisoires en infrastructure

Étude de paroi berlinoise et phasage des ouvrages provisoires en infrastructure.
Étude de paroi berlinoise et phasage des ouvrages provisoires en infrastructure.

11En images — le modèle global

Modèle aux éléments finis de la Tour Montparnasse sous Advance Design — structure existante en phase projet, intégrant infrastructure et superstructure.
Modèle aux éléments finis de la Tour Montparnasse sous Advance Design — structure existante en phase projet, intégrant infrastructure et superstructure.
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