Document de synthèse

Reconstruction de la tribune d’honneur
du Stade Léo Lagrange de Besançon
Guillaume VERY
Elève Ingénieur en 5ème
Année
Spécialité Génie Civil
Christian MATAIGNE
Saïda MOUHOUBI
Document de synthèse
Septembre 2006

Very Guillaume, INSA Strasbourg, spécialité Génie Civil, Rapport de Projet de fin d’études, Document de synthèse. 1
Auteur :
Guillaume VERY
Elève ingénieur de 5ème
année, spécialité Génie Civil
Institut National des Sciences Appliquées de Strasbourg
Tuteurs :
Saïda MOUHOUBI
Professeur et maître de conférence
INSA Strasbourg
24, Boulevard de la Victoire
67084 Strasbourg
Christian MATAIGNE
Ingénieur de projet, responsable des études de structure
Betic Ingérop
47, Avenue Clémenceau
BP 1041
25001 Besançon Cedex

Sommaire
Sommaire ...........................................................................................................................................2
Résumé...............................................................................................................................................3
Summary ............................................................................................................................................4
Synthèse.............................................................................................................................................5
1. Présentation du projet : ...................................................................................................................................5
2. Problématique :................................................................................................................................................5
3. Tribune en béton : ...........................................................................................................................................6
4. Toiture métallique : ..........................................................................................................................................6
5. Bâtiment complet :...........................................................................................................................................7

Résumé
Mon projet de fin d’études s’est déroulé d’Avril à Août 2006 au sein du bureau d’études
techniques Betic Ingérop à Besançon et portait sur la reconstruction de la nouvelle tribune d’honneur
du stade Léo Lagrange de Besançon. Il s’agissait d’une étude de structure. L’ouvrage à réaliser
consiste en une couverture en forme d’aile suspendue à une structure haubanée dont les mâts de
hauteur variable de 35 à 40m sont disposés de manière irrégulière abritant une tribune en béton.
Cette dernière aura une capacité d’accueil de 3488 places assises et couvertes. Le coût de
l’opération s’élève à 5M€ hors taxes financé par la ville de Besançon.
Mon travail consistait, dès la phase d’avant projet sommaire, à définir une structure porteuse à la fois
pour la toiture métallique et la tribune en béton.
La structure verticale porteuse de la tribune est constituée de portiques en béton armé au nombre de
13 délimitant 10 travées de dalles de 9,50m et deux de 2m en console.
La couverture est supportée par une structure métallique en forme de nappe composée d’un réseau
de pannes et d’un système de traverses. La nappe repose sur une ossature principale en cadre
suspendues par des tirants-butons principaux à des mâts métalliques et ancrés par des tirants-butons
arrières dans la structure béton.
Mon étude s’est décomposée en trois phases :
• Etude statique et dynamique de la toiture métallique.
• Etude statique de la tribune en béton.
• Etude dynamique du bâtiment complet.
Les calculs ont été réalisés soit manuellement soit à l’aide du logiciel ROBOT.

Summary
My master’s work took place from April till August 2006 within research department Betic
Ingérop in Besançon and concerned the reconstruction of the new grandstand of the stadium Léo
Lagrange of Besançon. It was about a study of structure. The work to be realized consisted in a roof
with the form of a wing suspended with seven poles of variable height from 35 to 40m arranged in an
irregular way and sheltering a stand in concrete. This last one will have an accommodation facility of
3488 sitting and covering places. This operation will cost about 5M€ before tax and will be financed by
the city of Besançon.
My work consisted in defining a structure for the metal roof and the stand in concrete.
The vertical structure of the stand is composed by 13 porticoes in reinforced concrete bounding 10
spans of paving stones of 9,50m and 2 of 2m in console.
The roofing is supported by a metal structure in form of expanse composed of a network of purlins
and of a system of crosspieces. The expanse is built on a main skeleton in frame suspended by
“tirants-butons”.
My work was split up into three parts :
• Static and dynamic study of the metal roof.
• Static study of the stand in concrete.
• Dynamic study of the building.
The calculations were made manually or with the help of the software ROBOT.

Synthèse
Le but du projet de fin d’études était de me placer au cœur d’un problème technique réel que
je devais résoudre en utilisant les connaissances techniques et théoriques que j’avais acquises
durant ma formation d’ingénieur en Génie Civil de l’Insa de Strasbourg et durant les stages
antérieurs. Il s’est déroulé d’Avril à Août 2006 au sein du bureau d’études techniques Betic Ingérop à
Besançon (entité d’ Ingérop Grand Est), et portait sur la reconstruction de la nouvelle tribune
d’honneur du stade Léo Lagrange de Besançon. Il s’agissait d’une étude de structure.
1. Présentation du projet :
L’équipe de maîtrise d’œuvre constituée du cabinet d’architecture Denu et Paradon et du
bureau d’études techniques tous corps d’état Betic Ingérop a obtenu le marché de maîtrise d’œuvre
de la démolition et reconstruction de la tribune d’honneur du stade Léo Lagrange de Besançon à la
suite d’un concours d’architecture et d’ingénierie conformément au code des marchés publics. Ce
concours portait essentiellement sur la reconstruction de la tribune d’honneur mais il était néanmoins
demandé une réflexion sur la conception globale d’un stade d’une capacité de 12000 places et sur
l’organisation générale et la composition urbaine du quartier.
Le projet architectural proposé pour cet ouvrage consiste en une couverture en forme d’aile,
suspendue à une structure haubanée dont les mâts, de hauteur variant de 35 à 40m, sont disposés
de manière irrégulière.
La nouvelle tribune aura une capacité d’accueil de 3488 places assises et couvertes ; elle comporte
tous les locaux et équipements nécessaires au fonctionnement du club en Ligue 2 de la Ligue de
Football Professionnelle (LFP). Elle comportera deux niveaux de gradins : le plateau inférieur
totalisant 1874 places accessible depuis le parvis intérieur, vaste espace situé au niveau 1 et le
plateau supérieur totalisant 1614 places dont 210 places VIP, accessibles par deux passerelles et
des vomitoires situés à mi-hauteur du niveau 1.
Le rez-de-chaussée du bâtiment situé sous le premier niveau de gradin regroupe l’ensemble des
locaux nécessaires à l’activité sportive (plateau sportif).
Le premier étage, situé sous le deuxième niveau de gradin, est occupé par le parvis intérieur,
l’espace buvette et la boutique. Le public y accède par deux escaliers monumentaux situés aux
extrémités Nord et Sud de la tribune. L’accès aux gradins se fait depuis cet étage, soit directement,
pour les gradins du plateau inférieur, soit par l’intermédiaire de deux passerelles et deux vomitoires à
mi-hauteur d’étage, pour les gradins du plateau supérieur.
Le deuxième et dernier étage est occupé par l’espace VIP, accessible par des escaliers séparés du
public et par un ascenseur. Cet espace donne accès directement à la tribune protocolaire.
2. Problématique :
Aux côtés des exigences techniques propres à ce type d’ouvrage, le respect des contraintes
financières s’imposait d’emblée comme un enjeu majeur de l’opération. En effet ce projet s’inscrit
dans un cadre politique et populaire peu favorable puisque l’équipe de football de Besançon
(Besançon Racing Club), actuellement en CFA groupe B (championnat amateur, 4ème
division), a
terminé treizième de son championnat la saison dernière. Ces résultats ne sont pas vraiment en
adéquation avec les ambitions que la ville de Besançon a placées dans la restructuration du stade
Léo Lagrange dans l’optique d’une homologation pour la Ligue 2 (2ème
division).

C’est pourquoi, la ville, par l’intermédiaire de ses services techniques, a mis à disposition pour ce
projet de reconstruction de la tribune d’honneur un budget de 5M€ hors taxes non extensible et non
négociable.
C’est pour ces raisons que dès la phase d’avant projet sommaire (APS), un travail d’optimisation de
la structure (qui représente à elle seule la moitié du coût de l’opération) était nécessaire, d’une part
par la singularité et les particularités de l’ouvrage à réaliser et d’autre part afin d’éviter toute dérive
d’un point de vue financier.
Mon projet de fin d’études s’inscrit donc dans cette optique. Il m’a été confié la mission, sous la
responsabilité de Monsieur Christian Mataigne (ingénieur de projet, responsable des études de
structure béton, bois et acier), de définir, à partir des plans de l’architecte et en étroite collaboration
avec ce dernier, une structure porteuse et d’en estimer le prix.
Pour cela, le travail a été décomposé en plusieurs étapes. La première avait pour but de modéliser et
dimensionner la toiture métallique. Ensuite, le second travail consistait à étudier la structure en béton
de la tribune, afin de trouver un schéma de fonctionnement le plus épuré et le plus rationnel possible.
Enfin, une étude dynamique de l’ensemble du bâtiment permettra de vérifier les modes propres de
vibrations de la structure et d’analyser les éventuelles interactions entre la tribune en béton et la
toiture métallique.
3. Tribune en béton :
Le but était de trouver une structure porteuse la plus simple et la plus épurée possible. Ceci
dans le but de réaliser un maximum d’économie et également de permettre une mise en œuvre la
plus simple et la plus répétitive possible, dans un souci de réduction des délais.
La structure en béton ayant évoluée, par rapport au concours, vers une solution épurée comportant
des travées plus importantes et un nombre réduit de point d’appui fortement chargé, explique le fait
que les fondations par substitution générale de sol (choisies lors de la phase concours) ait été
abandonné au profit de fondations au rocher. Compte tenu des profondeurs à atteindre, la majorité
des massifs de fondations devront être fondés sur pieux selon des ensembles de 1, 2, 3 ou 4 pieux
de 600 à 800mm de diamètre.
La structure verticale porteuse est constituée de portiques en béton armé selon une trame de 9,5m.
Etant donné la longueur du bâtiment (environ 100m), deux joints de dilatation sont mis en place.
On dénombre ainsi 13 portiques délimitant 10 travées de dalle de 9,5m et 2 travées de 2m en
console.
Le contreventement longitudinal est assuré par un ensemble de voiles banchés de 20cm d’épaisseur.
Les planchers seront réalisés en dalles pleines coulées en place, éventuellement à partir de
prédalles.
Les gradins seront réalisés en éléments préfabriqués en béton armé. Chaque élément comportera
une marche avec une pente de 1% pour l’écoulement de l’eau, un bord arrondi et une contre marche
avec retombée et talon. Les gradins seront posés sur les poutres crémaillères en commençant par
l’élément le plus haut, la marche de chaque élément reposant sur le talon de l’élément précédent. Les
jonctions marche-talon seront clavetées sur toute la longueur de façon à obtenir la continuité
mécanique nécessaire au contreventement du bâtiment. Les marches et contre marches seront
également clavetées au droit des crémaillères avec continuité des armatures.
Les sept mâts métalliques supportant l’auvent constituant la toiture seront prolongés dans le bâtiment
par des poteaux en béton de forme elliptique. Ils transmettront les efforts s’exerçant sur la toiture aux
fondations.
4. Toiture métallique :
La couverture métallique constituée d’un bac acier support d’étanchéité est supportée par une
structure métallique en forme de nappe composée : d’un réseau de pannes en profilés du commerce

de section adaptée à la portée (IPE 160, IPE 180, IPE 200) et espacées de 2,5m et d’un système de
traverses en PRS à inertie variable reposant sur deux appuis et comportant un porte-à-faux de 2,5m
vers l’arrière, une travée centrale de 17,5m et un porte-à-faux de 10m vers l’avant. Cette nappe
repose sur une ossature principale comportant des poutres caissons de type PRS assemblées en
cadre et suspendues par des tirants-butons principaux à des mâts métalliques et ancrés par des
tirants-butons arrières dans la structure béton. La couverture couvre une surface de 30m de large par
110m de long. Elle aura une pente résiduelle, après déformation de 3%. L’évacuation des eaux de
pluie se fera par l’intermédiaire d’une noue située à 5m de la rive arrière et à 25m de la rive avant. La
position des mâts, dans le sens transversal, oscille autour d’une ligne moyenne située au tiers de la
largeur, de sorte que le porte-à-faux moyen de l’auvent est de 10m vers l’arrière et de 20m vers
l’avant. Pour réduire les effets de ce déséquilibre des tirants ont été disposés en façade arrière de
manière à réduire les moments de flexion qui sollicitent les mâts. La stabilité d’ensemble de la
charpente est assurée par les mâts dont la fixation en pied est un encastrement. Tous les profilés de
la charpente sont prévus en acier naturel de nuance S 275.
On effectue une analyse modale de la toiture métallique seule avec le logiciel ROBOT afin d’en
déterminer les modes propres et les fréquences de vibration. Le calcul a été fait pour 200 modes
propres.
5. Bâtiment complet :
Pour étudier la structure complète, c’est-à-dire la toiture métallique et les tribunes en béton,
deux modèles ont été réalisés. Le premier a pour but d’étudier les portiques et de déterminer les
efforts s’appliquant sur ces derniers en tenant compte de l’interaction de la toiture métallique sur la
structure en béton au niveau des planchers du salon VIP et du déambulatoire. Pour ce faire, il a été
choisi de modéliser les portiques par des barres afin d’obtenir directement les diagrammes d’efforts
internes des poutres et des poteaux composant ces derniers. L’autre modèle a pour but de réaliser
une analyse modale de l’ensemble du bâtiment afin d’en étudier son comportement dynamique. Cette
étude est en fait une introduction à l’analyse temporelle qui sera faite ultérieurement par des
ingénieurs spécialisés d’Ingérop à Courbevoie. Elle permet de voir si les choix de structure fait en
statique sont satisfaisants du point de vue dynamique. Le deuxième modèle est nettement plus fidèle
à la réalité. En effet tous les éléments de structure pouvant avoir un effet sur le comportement
dynamique de l’ouvrage doivent être pris en considération, c’est pourquoi, les escaliers, les paliers
intermédiaires et tous les voiles ont été modélisés le plus fidèlement possible.

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