Le musée Soumaya à Mexico

Client : Carlos Slim, riche magnat du business Mexicain

Architecte : Fernando Romero (agence FR-EE)

Lieu : Mexico

Année : 2011

Entreprises impliquées dans la conception : Gehry Technologies, ARUP, Colinas de Buen, Grupo PC Constructores, INPROS, SWECOMEX, Hubard & Bourlon, Garza Maldonado, SITCOM, SINERGIA et Geométrica de México

Surface : 20 000 m2, sur six étages et 45m de haut

/ croquis et maquettes de conception /

L’extérieur du bâtiment est une forme molle réfléchissante, un rhomboïde avec rotation pour concevoir lequel l’architecte dit s’être inspiré de la rotation d’une sculpture de Rodin, dans une facade qu’on a beaucoup qualifié d’ « impossible à bâtir « . Elle est perçue de manière différente en fonction du point de vue, de la météo, ou du moment de la journée par exemple, ce qui est sensé refléter la diversité de la collection d’art qu’il contient.

Cette dernière offre à voir 16 000 modules hexagonaux d’aluminium brillants qui semblent flotter, séparés par quelques millimètres les uns des autres. Ils permettent de préserver le bâtiment dans le temps, ainsi que les oeuvres très fragiles du soleil. Le bâtiment présente d’autres chalenges dus à sa situation en zone sismique.

Modélisation et construction en parallèle

C’est donc l’entreprise Gehry Technologies, fondée par Frank Gehry, qui s’occupe de l’ingénierie 3D de ce projet. Elle est connue pour son logiciel Digital Project ™, un outil de modélisation virtuel couplé à des outils de gestion, qui permet aux ingénieurs de visualiser tous les aspects de la construction dans un modèle 3D et de gérer des modifications en temps réel.

Le modèle 3D de Gehry Technologies, réalisé en collaboration étroite avec FR-EE, permet de visualiser la façade de 10.000 m2 avec tous les hexagones dans leur position réelle.

La courbure de la façade varie beaucoup, avec des zones de double courbures, en restant lisse du sol au toit et entourant tout le bâtiment, ce qui rend la conception de la façade complexe. Les panneaux hexagonaux forment une surface fermée non développable.

L’architecte souhaitait n’utiliser qu’un même modèle d’hexagone pour la façade, ce que Gehry Technologies a déclaré comme impossible pour les raisons évoquées si dessus.

Sur le schéma si dessous les hexagones bleus sont identiques et les rouges différents. La conception avec des tailles standards permet de faciliter la fabrication, mais la forme hexagonale doit s’étirer dans les zones de courbures importantes.

/ Degré de courbure et familles d’hexagones /

Gehry Technologies a utilisé une technique de rationalisation de surface pour ajuster la courbure à la surface.

L’algorithme se fait à partir d’une ligne sur une surface à suivre, d’un point de départ sur cette ligne, du rayon d’une sphère et d’une direction sur la ligne. (1) Une sphère est dessinée à partir du point de départ et intersecte la surface en formant un cercle, lequel intersecte la ligne en un point donné dans la direction déterminée (2). La deuxième sphère prend pour centre ce point (3). Les intersections des cercles deviennent également des points de départ et l’opération est renouvelée jusqu’à ce que la surface soit couverte de sphères et de points d’intersection (4) On relie tous les points d’intersection, formant des triangles (5) qu’on réunira par la suite par 6 pour former des hexagones. Sur une surface plane tous les triangles (/ hexagones) seraient égaux, ce qui n’est pas le cas de la façade étudiée.

/ Illustration de l’algorithme de rationalisation de surface pour créer les hexagones dans l’espace sur la façade courbe /

Les hexagones ont par la suite été, selon les désirs de l’architectes, étirés aux angles de la façade. Une nouvelle distribution des panneaux a été nécessaires, et le nombre de « familles » a été décidé avec attention dans l’objectif de garder un écart le plus constant possible entre les hexagones. Pour faciliter la construction, la façade a été divisée en 7 « secteurs » verticaux.

/ Facade selon le nombre de familles différentes, dans l’objectif de garder un écart constant /

/ Etirement des hexagones aux angles de la façade /

/ Découpage de la façade en sept secteurs horizontaux pour faciliter la pose /

/ Pose des hexagones sur les supports connecteurs à quatre bras de la façade /

La structure secondaire a été adaptée in situ à la forme réelle de la structure principale. Geometrica a utilisé la topographie laser pour adapter « en temps réel » la forme construite dans le modèle 3D, pour que les ingénieurs puissent modifier la géométrie de Gehry Technologies lorsque nécessaire, et pour que la production des composantes structurelles soit adaptée à chaque étape.

Le coeur central de béton contenant les les circulations verticales intersecte les sept dalles. A chaque niveau, un anneau de poutre crée un cantilever sur plusieurs côtés et stabilise le structure. Le dernier niveau est l’espace le plus grand du musée , son toit est suspendu par un impressionnant cantilever qui permet à la lumière de rentrer.

/ Photographie de l’intérieur du musée et du toit en cantilever /

Sur ce coeur central et les fondations de béton, reposent la structure en acier qui soutient cette façade. Elle est composée d’un réseau primaire de vingt huit colonnes tubulaires cintrées en métal avec chacune une courbure différente et d’un réseau secondaire, qui supporte la paroi extérieure sur laquelle sont fixés les supports connecteurs à quatre bras des hexagones. Une difficulté de mise en oeuvre a été que cette structure secondaire a été installée sans support sur le terrain, par arrimage à la structure principale.

/ Structure primaire : colonnes tubulaires cintrées en métal /

/ Structure secondaire métallique en triangulation fixée sur les colonnes métalliques verticales et les poutres circulaires horizontales /

/ Ecorché de la structure /

Le respect du délai de construction était une grande préoccupation et a nécessité une importante logistique. Il faut également noter que la construction s’est faite grâce à des équipes locales non qualifiés travaillant dans le domaine du bâtiment, et aussi jour et nuit.

Une fois le bâtiment fini, la structure secondaire est invisible derrière les brillants hexagones fabriqué à la main, gardant le secret de l’impressionnante technologie.

Sources :

http://www.gehrytechnologies.com/en/projects/12/

http://geometrica.com/en/gridshells

http://geometrica.com/en/geometrica-system

http://geometrica.com/en/museo-soumaya-has-a-secret

http://geometrica.com/fr/news-Soumaya-french

https://issuu.com/gehrytech/docs/sou_06_issuu_version/99

https://www.dezeen.com/2011/04/28/museo-soumaya-by-free-fernando-romero-enterprise/

https://www.designboom.com/architecture/soumaya-museum-by-fernando-romero-architects/

http://www.archdaily.com/452226/museo-soumaya-fr-ee-fernando-romero-enterprise

https://www.slideshare.net/PrudhviRaj70/steel-structure-museo-soumaya-mexico-citymuseumbmct

http://fr.archello.com/en/project/museo-soumaya/1039554