Approche esthétique

En réponse aux exigences et au désir des clients de tirer le maximum de la vue sur le parc et les montagnes, Revery Architecture a conçu une élégante structure triangulaire voûtée pour le nouvel amphithéâtre du Pacific National Exhibition (PNE). Le dôme colossal peut accueillir jusqu’à 10 000 spectateurs. L’espace assis est polyvalent avec des sièges amovibles et fixes, des loges et des places en plein air. Le toit monumental est délicatement recourbé et touche terre sur trois points. L’espace de rassemblement ainsi créé se distingue par son atmosphère intime sous la structure en bois qui ouvre la vue vers la montagne, la ligne d’horizon et la côte de North Shore.

Pour les artistes de Coast Salish, la forme triangulaire rappelle les motifs traditionnels de tissage traditionnel qui symbolisent les chaînes de montagnes et la mer, ainsi que le territoire cadré par les arches de l’amphithéâtre. Dans le travail d’Angela George, artiste et tisserande de la Nation Tsleil-Waututh de North Vancouver, les triangles représentent aussi le peuple de la région, tandis que les courbes évoquent les vagues des cours d’eau qui relient les lieux et les communautés.

Photo d’Ema Peter, fournie par Revery  

Photos de Fast + Epp, fournies par Revery

Chaque voûte en bois est reliée à un socle sur mesure encastré dans les contreforts en béton, qui sert d’ancrage structurel principal pour le système de toiture. L’ensemble établit également un chemin de charge continu d’un bout à l’autre de la structure. Conçus pour transférer des charges structurelles exceptionnellement élevées sur l’immense portée du dôme, les assemblages ont été développés de façon à être visuellement intéressants. Ils servent à équilibrer la performance structurelle, la constructibilité et les contraintes financières tout en faisant le lien entre le bois et le béton dans l’interface complexe.

L’intégration des systèmes   

Pour accentuer l’esthétique épurée de la structure de bois, l’équipement technique du bâtiment a été dissimulé dans la toiture. Les systèmes mécaniques, électriques, de sécurité-incendie, d’acoustique et d’éclairage ont été intégrés à même la structure, tout comme les dispositifs de protection contre le flambage, le système antiglisse et l’infrastructure de collecte des eaux de pluie.

Photo fournie par Revery

Photo par SitePartners et fournie par Revery

Vidéo de la construction de EllisDon fournie par Revery

Photo de David Kvocak, fournie par Revery

Auteur : Brendan Louie et Sarah Hicks

Photo de Fast + Epp, fournie par Revery

Durabilité

Pour atteindre les objectifs de développement durable du projet, le principal matériau de construction devait être faible en carbone, provenir de matériaux renouvelables et être suffisamment durable pour éviter d’avoir à faire à répétition des rénovations gourmandes en carbone. C’est pourquoi le bois massif a été retenu pour la structure principale du toit plutôt que d’autres solutions à l’empreinte carbone plus élevée. Plus de 2 000 mètres cubes de bois massif ont été utilisés dans la construction du dôme, ce qui a permis de réduire de 40 % la quantité de carbone intrinsèque par rapport aux méthodes de construction traditionnelles.

Le nouvel amphithéâtre ne se limite pas aux avantages environnementaux de la construction massive en bois. On y retrouve d’autres stratégies de développement durable. Le projet est entièrement électrique et conçu pour être pratiquement carboneutre. Il comprend également un système de récupération et de traitement de l’eau de pluie qui permet de recueillir et de nettoyer les 48 premiers millimètres de précipitations. Le projet cherche à obtenir la certification LEED Gold, la certification Salmon Safe, la certification Rick Hansen Gold et les Normes du bâtiment à carbone zéro BCZ du CaGBC.

Conclusion

Une construction en bois d’une telle envergure crée un précédent important pour de futures structures à longue portée. Les projets, comme les stades, les arénas, les aéroports et les hangars, représentent une opportunité de marché croissante pour les systèmes en bois massif, en particulier lorsque la portée dépasse 75 mètres. Les solutions développées pour l’amphithéâtre PNE démontrent comment l’ingénierie du bois, la préfabrication et la conception d’assemblages capables de supporter une forte charge sont des éléments cruciaux dans la réalisation de structures en bois de plus en plus ambitieuses. Le projet souligne aussi l’intégration croissante de l’architecture, de l’ingénierie, de la fabrication et de la construction, nécessaire à la réalisation de la prochaine génération de grands bâtiments en bois.

Au-delà des prouesses techniques, l’intérêt du public et la visibilité générés par le projet constituent une excellente plateforme pour le partage des connaissances et la démonstration de nouvelles possibilités en matière de construction en bois. L’amphithéâtre, qui est à la fois un symbole régional et un projet de démonstration à grande visibilité, contribue à un échange plus large d’idées et d’expertise qui fait progresser l’innovation dans l’industrie.

Préfabrication et séquencement

Après la formation et le coulage des trois contreforts en béton, le montage s’est poursuivi avec les trois ogives principales composées de vingt-sept segments individuels. Les voûtes ont été assemblées sur une structure en treillis. Les sections ont été mises en position par une grue, en commençant par les contreforts de béton et en progressant vers le haut et vers l’intérieur en direction du centre du toit. Des tours d’étaiement temporaires ont soutenu la structure du début à la fin de l’assemblage.

Une fois les ogives principales en acier en place, les sections en bois massif ont été assemblées au sol avant d’être mises en place à partir des airs. L’installation des voûtes en bois lamellé-collé et du diaphragme de toit en bois lamellé-croisé a nécessité environ 14 semaines.

Contraintes et logistique

Fabriqués par Nordic Structures, un fournisseur verticalement intégré du Québec, les éléments en bois massif ont été minutieusement conçus pour répondre à la fois aux exigences de portée hors de l’ordinaire et aux réalités logistiques du transport et de l’installation. La longueur des segments et l’emplacement des assemblages sur la structure ont été décidés en partie par les contraintes de fabrication et de transport.

Pour permettre le transport et l’assemblage au chantier, des raccords rigides à transmission de forte charge à grande échelle ont été intégrés aux pièces de bois lamellé-collé. Les raccords ont permis de segmenter les longs éléments de charpente sans faire de concessions sur le budget ou la constructibilité. Les éléments préfabriqués en acier et en bois ont été entreposés au chantier avant l’installation et l’assemblage a été coordonné pour que le séquencement complexe du montage se déroule bien.

Assemblages

Les sections de voûte en bois ont été assemblées à l’aide de raccords parfaitement coordonnés comprenant plusieurs chevilles à ajustement. Pour le montage, les équipes de conception et de fabrication ont dû travailler en étroite collaboration afin que la précision de l’ajustement et la performance de la structure soient parfaitement respectées. Pour soutenir ce processus, une maquette grandeur nature des assemblages a été fabriquée dans le Concept Lab de Fast + Epp, un espace de recherche et de développement situé dans les locaux de Vancouver de l’entreprise. Le prototype a permis à toute l’équipe de mieux comprendre le séquencement de l’installation et le comportement des assemblages avant d’arriver au chantier.

Structure et envergure

Motivée par les objectifs de développement durable de la ville de Vancouver, et par la volonté de construire une structure à longue portée, la firme d’ingénierie des structures Fast + Epp Structural Engineers a proposé une solution hybride en bois massif pour couvrir les 105 mètres (345 pieds) d’une pointe de contrefort à l’autre. Le dôme est composé de six sections de voûte en berceau qui se croisent le long de plans diagonaux pour former une géométrie en étoile.

S’inspirant de l’héritage technique du CNIT de Pier Luigi Nervi à Paris, une structure en béton avant-gardiste construite dans les années 1950, la conception met à profit les capacités de compression du bois massif en l’utilisant à la fois pour les nervures primaires et le tablier. La structure est actuellement un des plus longs toits-voûtes en bois à portée libre au monde. Tout a été soigneusement pensé, et l’ancrage de la structure est un élément architectural en soi.

La structure du toit est définie par trois gigantesques ogives principales en acier qui soutiennent des voûtes en bois lamellé-collé longues de 37 mètres. Soixante voûtes en berceau de bois lamellé-collé se croisent dans le prolongement de l’ossature en acier. Elles comprennent neuf voûtes plates inclinées par rapport à l’axe du cylindre et une voûte maîtresse positionnée orthogonalement le long de chaque voûte en acier. Un tablier en bois d’épinette-pin-sapin de trois couches (89 mm) s’étend entre les voûtes pour former le diaphragme du toit et assurer la stabilité de la structure.