Amortisseurs harmoniques de huit tonnes pour l'élite du tennis à Paris

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Le nouveau toit au-dessus du court central de Roland Garros ne doit pas vibrer

Le stade de tennis de Roland Garros à Paris était la dernière arène du Grand Chelem sans toit, rendant ainsi l'Open de France tributaire des conditions météorologiques jusqu'en finale. Maintenant, le court central «Philippe Chatrier», le plus grand, est équipé d'une couverture rétractable et a été entièrement reconstruit. L'extension à 15 000 sièges est la pièce maîtresse de plusieurs années de reconstruction à Roland Garros, qui devrait s'achever en 2020.

Le toit se compose de 11 poutres-caissons en acier, l'une fixe et les autres mobiles. Chacune d'elles supporte sur toute sa longueur une «aile» inclinée et légèrement incurvée de 3 m de hauteur servant de pare-pluie. Ces ailes rendent le court de tennis étanche à la pluie en 15 minutes. Elles sont déplacées par des engrenages sur une crémaillère qui repose sur la coque extérieure du court.

Cependant, l'émission de bruit doit être évitée pendant ce processus afin de ne pas déranger les stars du tennis. Il fallait éviter les cliquetis, les couinements ou même les grondements – et tout cela avec des poutres en acier d'une longueur de plus de 100 m. En particulier, les vibrations induites par le vent dans la construction en acier ont dû être amorties. Outre le confort de rétraction, la durée de vie était également un problème: de préférence, le matériau ne devait pas vibrer du tout pour éviter la fatigue et éviter les fissures et les ruptures.

Manque d'espace: géométrie de l'amortisseur extrêmement élancée

Pour cette raison, les dix poutres en acier ont été équipées d'amortisseurs de vibrations verticales (TMD – Tuned Mass Damper). Ces TMD ont un bloc de masse reposant sur des ressorts hélicoïdaux en acier. La vibration de la masse contrecarre les vibrations structurelles dans le sens vertical, réduisant ainsi les vibrations du facteur 2 à 8. Les dimensions requises de la masse vibrante TMD dépendent de la masse de la structure mobile. À Paris, chaque poutre en acier avait besoin d'un TMD avec huit tonnes de masse vibrante – mais où cette masse peut-elle être logée compte tenu de la géométrie élancée de la poutre en acier? «Nous avons placé les huit tonnes dans les poutres en acier», explique Luca Paroli, chef de projet chez MAURER. «C'était certes un défi puisque la géométrie des poutres longues et minces avait été prédéfinie.» Ainsi, la géométrie de l'amortisseur a été minutieusement adaptée aux caissons en acier.

Fréquence propre: ajustement individuel sur site

Pour que les TMD fonctionnent, ils doivent être précisément ajustés à la fréquence propre des poutres. La fréquence avait été pré-calculée à partir de la rigidité et de la masse, cependant, en particulier la rigidité de la poutre est sujette à des modifications liées à la production. Les divergences sont principalement causées par les vis et les joints de soudure.

Une fois le nouveau toit installé, chaque poutre en acier a été mesurée et l'amortisseur ajusté en conséquence. À cet effet, MAURER a fourni différents jeux de ressorts qui ont été échangés en fonction des résultats de mesure. Avec une tolérance de seulement ± 1%, les amortisseurs sont désormais réglés très précisément. De plus, les frottements internes dans les guides verticaux de la masse TMD sont négligeables.

Ces deux points, un réglage de fréquence très précis et un frottement faible, assurent l'efficacité d'amortissement maximale possible: même en cas de mouvements structurels mineurs, les TMD réagissent immédiatement et présentent un coefficient de performance très élevé.

Appuis: élastomère, sphérique et soulèvement

De plus, MAURER a livré les 20 appuis sous les poutres en acier. Initialement, il était prévu des appuis en élastomère, mais cela n'était pas réalisable en raison du manque d'espace. C'est pourquoi les appuis en élastomères ont été partiellement remplacés par des appuis sphériques MSM® considérablement plus petits. Ces appuis ont une calotte à l'intérieur qui peut accueillir des rotations autour de tous les axes comme un joint sphérique, sans résistance significative. Entre les éléments d'appuis, deux disques de 8 mm d'épaisseur en MSM® – MAURER Sliding Material – sont installés pour accommoder les rotations et déplacements horizontaux. MSM® est capable de supporter une pression beaucoup plus élevée que les appuis en élastomère. Ainsi, la surface a pû être réduite de plus de 30%. Un effet secondaire positif des appuis sphériques MSM® est leur résistance à l'usure et au vieillissement. Selon l'approbation technique, ils ont une durée de vie minimale certifiée de 50 ans.

De plus, deux de ces appuis sphériques ont été conçus comme appuis de soulèvement, ce qui signifie: ils ne supportent pas seulement la pression et les rotations mais également les forces de soulèvement. Ceci est particulièrement important lorsque le vent frappe le toit mobile. Les appuis de soulèvement sont positionnés sous la deuxième poutre. En même temps, ces appuis spécialement conçus permettent un transfert sans contrainte des forces de soulèvement dans toutes les conditions de rotation et de déplacement.

Le propriétaire du stade est la FFT (Fédération Française de Tennis). L'architecte de l'ensemble de la reconstruction est le Cabinet ACD-Girardet, le co-architecte de la toiture mobile est le Cabinet DVVD. L'ingénierie et la construction du projet ont été réalisées par le groupement entre VCF – Vinci Construction France et Cimolai SpA. Cimolai SpA est responsable de la construction métallique des tribunes et du toit mobile. Les derniers composants ont été installés en janvier 2020. La reconstruction totale devrait être achevée en 2020.

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