Gare centrale de Hambourg

1. Mission du maître d'ouvrage

La gare centrale de Hambourg, classée monument historique, a été construite en 1906 et fait partie des gares de grandes lignes les plus imposantes de la République fédérale d'Allemagne. Avec la portée de plus de 70 m de sa toiture historique, le hall de la gare compte parmi les architectures les plus impressionnantes de la ville hanséatique.

Le défi particulier était la rénovation sans interruption de l'exploitation, d'autant plus que la gare est la plus fréquentée d'Allemagne avec 450.000 visiteurs par jour.

Des contrôles réguliers de la structure porteuse et de l'enveloppe du bâtiment des halls de la gare ont permis de constater des dommages importants qui ont été assainis et reconstruits en tenant compte de la protection des monuments historiques :

• Réparation / remplacement de parties de la structure porteuse en acier dans le hall principal et dans les halls latéraux
• Renouvellement des façades vitrées du hall principal (environ 3.500 m²)
• Renouvellement des vitrages zénithaux (env. 1.500 m²)
• Remplacement de plus de 4.000 vitrages dans les halls latéraux
• Remise en état de la façade sud
• Renouvellement des installations de maintenance
• Rénovation de l'étanchéité de la toiture, des coupoles d'éclairage et des dispositifs d'évacuation des eaux
• Réfection de plus de 300 dégradations réparties sur l'ensemble du projet de construction et figurant dans le registre des ouvrages

La mission consistait donc à assurer la stabilité, la sécurité routière et l'étanchéité à la pluie de l'ouvrage existant, classé monument historique, tout en maintenant la circulation pour les 50 années à venir, et à le rendre attractif pour les visiteurs grâce à sa nouvelle transparence.

2. Description de la structure porteuse principale

La toiture de la gare se compose de fermes principales en acier riveté d'une portée de 73 m et d'une hauteur au faîtage de 32 m, conçues comme des fermes à double articulation espacées d'environ 15,5 m. Des poutres en treillis sont montées entre les fermes principales pour recevoir et transmettre les charges provenant de la couverture du toit et des façades. Sur les côtés se raccordent des cadres de poutres en treillis qui reprennent la poussée horizontale des poutres principales et servent à leur tour d'appui pour les toits en berceau des halls latéraux de part et d'autre du hall principal. La poussée horizontale est reprise sur les côtés par des pierres d'appui en granit. La façade sud est formée par une structure métallique suspendue à la 1 poutre principale.

3. Choix des matériaux de construction

En raison des contraintes imposées par la protection des monuments historiques, le choix des matériaux de construction et des couleurs devait se faire en étroite collaboration avec les autorités de protection des monuments historiques. Les structures métalliques défectueuses ont été remplacées par de nouveaux profilés. Les façades vitrées ont été réalisées avec une construction en applique en acier, le vitrage a été réalisé avec du verre de sécurité feuilleté de 8 mm, composé de 2 x 4 mm de TVG avec un film PVB intercalé.

Dans la façade sud des halls latéraux, plusieurs remplissages de blocs de granit de plusieurs tonnes ont été enlevés pour remplacer la structure en acier, puis remis en place après avoir été reconditionnés. Dans la partie centrale, des blocs de béton armé existants à structure de béton lavé ont été réalisés par des pierres de taille en béton préfabriqué affiné en utilisant différentes matrices structurelles et des agrégats de granit italien. La fabrication de ces éléments préfabriqués en béton armé imitant le granit a été suivie par l'Office de protection du patrimoine. L'autorisation d'utiliser les agrégats italiens pour la fabrication conforme à la norme DIN des éléments préfabriqués a dû être obtenue séparément.

4. Explication de la conception

L'exigence particulière en matière de conception était la reconstruction fidèle à l'original des éléments de construction. Par exemple, les profilés porteurs du vitrage du lanterneau dans les halls latéraux ne devaient pas être remplacés par des nouveaux, mais les anciens profilés ont été démontés un par un, numérotés et traités en usine anticorrosion. Ensuite, ces profilés ont été remontés à l'identique au même endroit. Grâce à cette reconstruction fidèle à l'original, le vitrage n'a pu être réalisé qu'à l'aide de gabarits préalablement créés. D'une manière générale, une importance particulière a été accordée à la conservation de l'impression générale de l'urbanisme.

5 Ingénierie particulière

La prestation particulière d'ingénierie réside dans la complexité de la tâche de construction.

En tenant compte des conditions marginales les plus diverses, des mesures d'assainissement et de rénovation les plus variées ont dû être réalisées sur l'ensemble de la gare centrale sans interruption de l'exploitation. Lors de la phase de planification, les fenêtres de temps très étroites accordées par les chemins de fer pour les pauses de fermeture, pendant lesquelles d'importantes constructions auxiliaires devaient être érigées, ont constitué un handicap majeur.

La statique rudimentaire de l'ouvrage datant de 1904 a également nécessité des inventaires complexes de la structure métallique portante et déjà plusieurs fois transformée, en particulier dans la zone du tablier sud et de la passerelle sud. Il était tout d'abord prévu d'installer des échafaudages spatiaux de grand volume comme échafaudages fixes dans le hall principal et les halls latéraux de la gare, qui devaient servir en même temps d'échafaudages de protection et de travail pour les travaux sur la structure porteuse, les façades vitrées et les chevrons ainsi que les coupoles d'éclairage. Grâce à une modification des technologies de montage, ces échafaudages ont été remplacés, en collaboration avec le maître d'ouvrage, par des constructions en filet de protection plus filigranes, plus faciles et plus rapides à monter et à démonter à l'intérieur du hall principal, sur les façades vitrées et sous le faîte, et d'autre part par des échafaudages suspendus sur les fermes principales, sous les chevrons ainsi que des échafaudages sur les toits. Pour ces constructions d'échafaudages sur les toits, en partie également lourdes, qui pouvaient être érigées en dehors des pauses de blocage, des calculs statiques étendus ont été nécessaires afin de prouver la stabilité en utilisant les réserves de charge existantes de la construction existante.

L'effet secondaire positif de ces modifications technologiques pour les structures auxiliaires de construction a été une perturbation à peine perceptible du trafic ferroviaire et des voyageurs, car les halls principaux et latéraux ainsi que les rangées de magasins ont pu être maintenus libres d'échafaudages fixes gênants. La rénovation de l'ensemble du tablier sud, qui jouxte directement le pont Steintordamm appartenant à la ville de Hambourg, a également été réalisée sans interruption de la circulation des voitures et des piétons. Les échafaudages nécessaires ont été érigés sous forme de constructions spéciales par sections avec recouvrement partiel du passage pour piétons. Dans ce cas, les charges des échafaudages et les charges des appareils de levage pour le démontage et le montage des remplissages de blocs de granit ont dû être prises en compte dans la construction du pont. Les réserves de charge étaient également très faibles dans ce cas, car des dommages ont été constatés sur le pont en raison de piliers qui ne pouvaient plus supporter la charge et la capacité de charge du pont était considérablement réduite.

D'une manière générale, lors des travaux de construction métallique, que ce soit dans le hall lors du remplacement de poutres, de tôles articulées ou de cadres entiers en mauvais état ou sur le tablier sud lors du démontage et du remontage des suspensions porteuses et des traverses de façade, une attention particulière a été portée aux différents états intermédiaires de construction. Des vérifications statiques étendues ont été nécessaires, qui ont dû être reproduites par l'analyse de la construction existante en raison de l'absence de statique de celle-ci. Lors de l'assainissement de différents dommages issus du registre de la construction, des dommages parfois plus importants ont été constatés après la mise à nu des zones, de sorte qu'une planification et une statique accompagnant la construction ont été nécessaires.

Pour évaluer la qualité des matériaux en termes de résistance et de soudabilité, de nombreux essais de matériaux ont en outre été réalisés. Pour le remplacement des profilés, des solutions normatives, reproductibles à volonté, ont été trouvées dans la mesure du possible. Le principe était d'intervenir aussi peu que nécessaire, mais de manière durable et complète. Ces interventions ont été effectuées à chaque fois en tenant compte des intérêts de la protection des monuments, afin de reproduire par exemple les dessins de rivets ou les profils existants.

6 Quels sont les effets positifs de la prestation d'ingénierie particulière?

Le hall de la gare, déjà impressionnant, est désormais baigné de lumière grâce à la rénovation des façades vitrées et invite à la détente avec ses multiples boutiques. Grâce aux mesures de transformation, la gare centrale de Hambourg n'a pas seulement été préparée pour les 50 prochaines années, elle a aussi nettement gagné en attractivité.

Rapport explicatif d'Eiffel Deutschland Stahltechnologie GmbH pour la soumission au Ingenieurbau-Preis 2013