Un dôme structurel au service du confort urbain

Concilier complexité urbaine et ambition architecturale

Située au cœur de Bruxelles, la station Toots Thielemans s’inscrit dans le cadre du projet Metro 3, visant à structurer l’axe Nord-Sud de la capitale. Le site, densément urbanisé et arboré, imposait des contraintes fortes : maintien du trafic en surface pendant les travaux, intégration de grands arbres après réalisation, sécurité incendie accrue et qualité spatiale élevée pour les usagers.

Un défi structurel : porter la ville tout en libérant l’espace

Pour accueillir les arbres et les charges roulantes, la station a été implantée profondément, générant des sollicitations équivalentes à un bâtiment de six étages sur 20 mètres de portée. Face à cette contrainte, la solution d’un dôme composé d’arcs en béton a été choisie, combinant robustesse et esthétique.

L’ouverture au cœur d’un ouvrage enterré

L’objectif architectural principal était de lutter contre la sensation d’oppression typique des espaces souterrains. En sculptant les arcs comme évidés par une sphère, une impression d’amplitude et de clarté a été créée. Ce geste formel contribue directement au confort des passagers tout en intégrant les fonctions techniques, comme les assises le long des parois.

Une exécution maîtrisée, phase après phase

La forme au service de la sécurité incendie

La forme creuse des arcs agit comme des pièges à fumée en cas d’incendie, éloignant les fumées des zones passagers. Cette solution passive, couplée à un système de ventilation intégré, permet une évacuation sûre et une intervention efficace des secours.

La construction a suivi une méthode top-down permettant de maintenir l’activité en surface. Les arcs, partiellement coulés avant l’excavation complète, ont nécessité des appuis provisoires méticuleusement fondés. Une fois les structures achevées, les étais ont été retirés, libérant le volume intérieur et activant le fonctionnement en dôme.

Modéliser l’interaction : une approche multi-échelles

L’analyse structurelle a combiné modélisations 2D et 3D pour évaluer l’interaction complexe entre arches, murs, sols et phasage. En variant la rigidité des appuis (selon la pression du sol ou la présence d’un radier), les ingénieurs ont pu estimer la redistribution des charges et affiner le dimensionnement des armatures.

Précision du détail : intégration des ouvertures et assemblages

La présence d’ouvertures techniques dans les structures porteuses a nécessité une modélisation en bielles et tirants, pour rediriger les efforts et garantir la stabilité locale. Les poussées horizontales entre les arcs ont été équilibrées dans la dalle intermédiaire grâce à un maillage d’armatures optimisé.

Retour d’expérience chantier : entre anticipation et adaptation

L’assemblage des barres d’armatures dans les zones les plus denses a fait l’objet de modélisations 3D spécifiques. Un incident lié à l’utilisation d’une membrane gaufrée a révélé des défauts d’adhérence entre les phases de bétonnage. Une solution de réhabilitation combinant hydro-démolition, coulis et injection époxy a été mise en œuvre avec succès.

Conclusion : un ouvrage structurellement audacieux, spatialement apaisé

Le choix d’une structure en dôme s’est révélé optimal, malgré les défis de conception et d’exécution. Loin d’être purement formelle, cette solution offre un équilibre entre résistance, confort et sécurité. À terme, les usagers profiteront d’un espace singulier, à la fois repère quotidien et réussite technique discrète.

Lire l’article complet en anglais – IABSE Congress Ghent 2025 (PDF)