La Cité des sciences et de l’industrie restaure ses coupoles

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Telle une cigogne porteuse de bébés, un hélicoptère déposait en ce début de semaine trois énormes ballots sur le toit de la Cité des sciences et de l’industrie (Paris XIX). L’un de 2,5 t et les deux autres de 1,3 t contenaient les trois parties d’une membrane textile. A la fin de leur mise en oeuvre, d'ici six semaines, elles remplaceront celles qui habillent actuellement les deux coupoles géantes illuminant l’atrium principal du musée.

En forme de cône tronqué d’une quinzaine de mètres de hauteur pour un diamètre de 18 m, ces coupoles se composent chacune de trois grands éléments : un oculus vitré au sommet, une couverture textile isolée qui forme une grande surface anticlassique, c’est-à-dire en forme de selle à cheval et sa structure en tenségrité suspendue au bâtiment, stabilisée par le jeu des forces de tension et de compression. Partiellement rénovées au début de l’année 1990 à cause d'une importante tempête, ces éléments n’ont jamais retrouvé leur lustre.

A chantier hors norme, méthodes atypiques

« L’objectif de cette rénovation est de remettre à neuf l’ouvrage en améliorant l’apport solaire des oculus, les performances thermiques de l’enveloppe et en réduisant la difficulté d’entretien de ce dispositif architectural », pose Jean-François Caro, chef de projets pour Universcience, maître d’ouvrage.

Les travaux, menés en site occupé, ont démarré en juillet 2020 par la mise en place des installations de chantier. « Nous avons dû tendre à l'intérieur en travers de l’atrium une grande bâche étanche et des filets de sécurité pour séparer le volume rénové de celui du musée », explique Jean-Philippe Alloin, chef de projet à l’Opérateur du patrimoine et des projets immobiliers de la culture (OPPIC), maître d’ouvrage délégué. « Puis une plateforme de 16 m de diamètre à 37 m au-dessus du rez-de-chaussée permettait aux opérateurs et cordistes d’accéder à la zone de travaux », détaille-t-il. Ainsi équipée, la rénovation de la coupole ouest a pu démarrer en septembre 2020, puis celle de la coupole est de septembre 2021 à mars 2022.

Des verrières remplacées par des coussins d’ETFE

Après avoir décapé et remis en peinture intumescente la structure métallique en tenségrité, le gros des opérations a consisté à remplacer les deux oculus vitrés. « Pour renforcer la transparence de ces verrières, il était nécessaire de réduire tous les éléments opaques », indique Jean-François Blassel, ingénieur architecte, fondateur et président directeur de l’agence Span, et ancien membre de RFR. « Les verres, de 1,60 x 0,80 m ainsi que les structures intermédiaires en aluminium, l’ensemble des traverses et quatre poutres treillis en acier de la structure d’origine ont été déposés », précise Adrien Quaglia, ingénieur et architecte, associé fondateur de l’agence Span. En lieu et place, cinq grands coussins gonflables transparents en ETFE (éthylène tétrafluoroéthylène), d’une largeur de 4,80 m et d’une longueur égale au diamètre des verrières ont été clipsés à des rails en aluminium solidarisés à la structure porteuse. La nouvelle installation, extrêmement légère avec un poids de 1,2 t contre plus de 11 t pour les anciennes verrières, a dû être arrimée à la structure de l’anneau circulaire pour éviter qu’elle ne se soulève sous l’action du vent. Par ailleurs, ces coussins ont dû faire l’objet d’une Appréciation technique d’expérimentation (Atex) car ils sont composés de quatre couches, offrant des propriétés isolantes supérieures au double vitrage, avec une transmission thermique Ug de 1,5 W/m².K, contre 3,3 pour la verrière d’origine.

Un complexe de fibre de verre et d’aérogel pour l’enveloppe

Ces opérations achevées laissent aujourd’hui place au remplacement de l’enveloppe textile des coupoles, par l'extérieur. Elles seront supplantées par un complexe baptisé Tensotherm, breveté par l’entreprise Birdair (filiale du groupe Tayio Europe). « C’est la première fois que ce complexe est installé en France », pointe Pierre Aoutin, conducteur de travaux pour Tayio Europe. Une Atex a d’ailleurs été nécessaire pour l’installer. Il détaille : « cette membrane combine deux toiles en fibre de verre enduites de PTFE pour résister aux agressions extérieures. Elles encapsulent une âme isolante en aérogel, d’environ 8 mm d’épaisseur. » Il affiche une conductivité thermique λ de 0,021 W/m.K et confère à la toile une transmission thermique de l’ordre de 1 W/m².K, l’équivalent de 3,5 cm de laine de verre. Qui plus est, ce complexe diffuse la lumière, et laisse passer environ 4 % de l’intensité lumineuse.

Les membranes héliportées seront donc dépliées durant le prochain mois sur l’ancienne enveloppe gardée en place, tendue petit à petit pour atteindre la forme et la tension prévues, avant que l’ancienne membrane ne soit découpée en lès et évacuée par l’intérieur du musée.

Ces travaux ont aussi été l’occasion de remplacer les exutoires de désenfumage au profit de ventelles, commandés par des vérins pneumatiques à déclenchement automatique. L’éclairage sera remplacé par des appareils à LED et les armoires électriques déplacées à l’intérieur du musée. L’entretien et la maintenance seront également facilités. Ces opérations, qui devraient s’achever en mai pour un montant global de 6,492 millions d’euros, « anticipent une rénovation plus globale dont le schéma directeur est en cours d’élaboration », confie le chef de projets d’Universcience.