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Essai en soufflerie à couche limite atmosphérique au CSTB Nantes

La gare de Paris Saint Lazare fait « toiture neuve » dans le cadre d’un projet de rénovation de l’ensemble de la Grande Halle Voyageur (GHV).
Figure 1 - Gare dans son environnement - Photo ©J.-L. Martin
Figure 1 - Gare dans son environnement - Photo ©J.-L. Martin

Dans ce cadre, les ingénieurs  Structures d’AREP et d’Équilibre Structure ont dimensionné les structures portantes. Des essais complémentaires étaient nécessaires  afin d’essayer d’optimiser ce dimensionnement pour les charges induites par le vent.

Pour les besoins de l’étude, une maquette de la gare a été réalisée au 1/200ème  par le CSTB de Nantes. L’ensemble des toitures est fidèlement reproduit, puis les bâtiments de la gare avec un niveau de détails affaibli (Figure 1) et enfin l’environnement urbain sur un rayon de 400m  avec des blocs (Figure 2).

Figure 2 - Plateau tournant dans la veine aéraulique - Photo ©CSTB

La maquette est équipée de prises de pression visibles sur la Figure 3. Ces dernières permettent de mesurer les charges maximales et minimales que ce soit en direct  (poussées du vent sur la toiture), ou à l’arrachement (soulèvement de toiture).

La maquette est ensuite placée sur le plateau tournant (Figure 2) de la veine aéraulique, permettant ainsi de tester toutes les incidences de vents. Afin de recréer la rugosité engendrée par le sol et l’environnement lointain du site du projet, des blocs sont disposés en amont pour recréer des conditions de turbulences équivalentes au monde réel (Figure 4 ).

Figure 3 - Prises de pression - Photo ©CSTB
Figure 4 - Blocs pour la rugosité terrestre - Photo ©CSTB

Lors de l’essai, des vents représentatifs des conditions de vents locales sont générés, en faisant tourner la maquette par pas de 20°. Les résultats sont ensuite exprimés sous différentes formes, avec par exemple les pressions maximales ou minimales par direction, ou toutes directions confondues (comme illustré sur la Figure 5), ou encore les efforts maximaux sur une toiture donnée pour une incidence de vents.

Figure 5 - Résultat typique sur les charges minimales, toutes directions de vents confondues - Résultat CSTB

Ces expérimentations, couplées à des simulations numériques et des analyses statistiques pour les charges de neiges, ont permis de définir les charges réelles s’appliquant à l’ensemble de la structure et ainsi de dimensionner la structure au plus juste.