Lors de la conception du bâtiment, les architectes ont tout d’abord pris en compte les nombreuses fonctions que le hall doit remplir, les exigences en matière de statique et le souhait du propriétaire de bénéficier d’un maximum de lumière naturelle à l’intérieur du hall. Leur solution a consisté en une construction en bois présentant de nombreuses caractéristiques uniques. Malgré les dimensions imposantes du complexe – 58 m de longueur, 50 m de largeur et 10,50 m de hauteur –, les architectes ont réussi à concevoir un hall qui s’intègre parfaitement dans le paysage. Le bâtiment est constitué d’une combinaison de différents matériaux, le bois étant la matière première dominante, choisie naturellement pour sa durabilité. Seules les parties du bâtiment en contact direct avec le sol sont réalisées en béton armé. Le hall présente un plan simple, et tous les espaces fonctionnels sont regroupés sur un seul niveau.

Au centre se trouve la salle de sport proprement dite, dotée de tribunes pour les spectateurs, autour de laquelle s’articulent toutes les autres pièces. Au sud se trouve le hall d’entrée baigné de lumière, doté d’une façade à montants et traverses en bois et en aluminium à triple vitrage. De là, on accède au grand foyer. La partie sud du bâtiment abrite également une salle polyvalente, un espace d’activités en intérieur ainsi qu’une série de locaux annexes. Au nord de la salle, côté pente, se trouvent une salle de fitness, une salle de musculation et les vestiaires. Le parking souterrain attenant offre un accès direct à la salle de sport.

Poutres à treillis doubles en hêtre de construction formant une charpente en toit en appentis

Pour la charpente du hall, les architectes ont opté pour une construction réalisée principalement en « BauBuche », car ce matériau permet d’obtenir des sections et des hauteurs d’éléments particulièrement fines. La structure de ce toit en forme de peigne s’apparente à celle d’un toit en shed.

La structure se compose de dix poutres en treillis disposées par paires, en hêtre de construction GL75, qui forment un cadre en caisson de 3,4 m de large et supportent tous les autres éléments. Les poutres en treillis, d’une hauteur totale de 2,80 m, présentent des membrures supérieures et inférieures de 28 cm de large et 32 cm de haut, et sont préfabriquées avec un surhaussement parabolique de 9 cm. Elles couvrent une portée d’environ 30 m. Des chevrons de type « shed », également en BauBuche et fixés à l’aide de vis à filetage complet, relient les membrures supérieures et inférieures aux extrémités des poutres en treillis et confèrent à la structure la rigidité nécessaire. Des tôles fendues et des chevilles en acier, utilisées pour assembler les nœuds du treillis, assurent la résistance à la traction et à la compression requise. Les flancs des poutres en treillis doubles du toit en shed, d’un poids d’environ 21 tonnes, sont revêtus de panneaux en bois lamellé-collé de 10 cm d’épaisseur, vissés et laqués en blanc. Les mêmes panneaux sont également posés sur la face supérieure des poutres. La dalle de toiture agit comme un plan de rigidification qui absorbe les efforts de flexion et les efforts normaux agissant sur les poutres en treillis, tout en empêchant tout déplacement ou toute torsion des éléments.

Un outil de pose professionnalisant le montage

Le montage des poutres caissonnées a été réalisé dans l’usine de müllerblaustein HolzBauWerke. Pour la mise en place des éléments de liaison dans les nœuds de la charpente, les monteurs ont utilisé des outils de pose spécialement conçus et à commande pneumatique. Ces outils leur ont permis de positionner et de fixer au millimètre près les tôles fendues et les chevilles autotaraudeuses. Les tôles fendues utilisées dans le cadre de ce projet n’étaient pas pré-percées, comme c’est habituellement le cas pour ce type de constructions. Les outils de pose ont toutefois permis aux ouvriers de fixer les éléments de fixation sans avoir à fournir d’effort.

Revêtement et film de protection contre l’humidité pendant le transport

Afin de protéger les éléments de construction BauBuche usinés contre les intempéries et l’humidité, les poteaux et les poutres ont été revêtus en usine. Pour le transport et le montage, les poutres caissonnées préassemblées ont été enveloppées dans un film plastique. Elles ont ensuite été acheminées une à une par camion jusqu’au chantier, puis hissées à l’aide d’une grue sur la structure murale porteuse dotée des poteaux BauBuche intégrés, qui constituent désormais un élément architectural majeur du hall achevé. Les poutres caissonnées ont été espacées de 4,30 m les unes des autres. La réalisation de ce projet s’est appuyée sur une conception en 3D, un haut degré de préfabrication, des livraisons « juste à temps » sur le chantier et un calendrier de montage rigoureux. Cela a permis de réduire considérablement la durée des travaux.

Renforcement de la charpente en bois sans diagonales en acier

Le hall proprement dit est une construction à ossature bois composée de poteaux et de poutres en BauBuche et en bois lamellé-collé de classe de résistance GL24h. Les murs extérieurs sont réalisés en ossature bois, tout comme les murs des parties adjacentes du bâtiment qui abritent les bureaux, les vestiaires des installations sportives extérieures, la salle polyvalente et l’espace d’activités. Les structures porteuses du toit tout autour de la toiture en auvent sont constituées d’une couche de poutres en bois massif de construction (CLT) ou en bois lamellé-collé, recouvertes de panneaux OSB de 30 mm d’épaisseur, dont les joints sont reliés par des lattes pour former des panneaux solides et rigides. Dans ces sections adjacentes, les poutres restent apparentes. La dalle de toiture, associée aux panneaux muraux en bois, confère à la construction la résistance nécessaire pour supporter les charges de vent et les forces horizontales résultant de l’implantation en pente, sans qu’il soit nécessaire de recourir à des entretoises diagonales en acier. Les éléments de toiture des annexes situées au nord et au sud du gymnase sont supportés par les poteaux et les poutres en bois lamellé-collé de la charpente ainsi que par les murs extérieurs à ossature bois, tandis que la toiture du gymnase proprement dit repose sur les murs extérieurs et les poutres en treillis « BauBuche ». Tous les éléments de toiture et de plafond ont été équipés en usine d’un pare-vapeur à base de bitume afin de les protéger contre les infiltrations d’humidité.

Tout en bois, à l’intérieur comme à l’extérieur

Grâce à la conception particulière de la toiture, les concepteurs ont pu répondre au souhait du service municipal des sports d’optimiser l’apport de lumière naturelle. Les poutres en treillis « BauBuche », qui dominent l’intérieur du bâtiment, montrent aux visiteurs ce qu’il est possible de réaliser avec les techniques modernes de construction en bois. Les vastes revêtements à l’intérieur et à l’extérieur du bâtiment, pour lesquels différents types de bois ont été utilisés, ainsi que les plafonds en bois de la salle de sport et des bâtiments annexes, soulignent l’élégance et la polyvalence de la construction moderne en bois. Au total, 750 m³ de bois ont été utilisés pour la salle de sport de Waldau, dont 82 m³ de BauBuche. Cela a permis de séquestrer 687 tonnes de CO₂, faisant de ce projet un bâtiment neutre en carbone. Les porteurs du projet ont bénéficié d’une subvention de 200 000 euros du Fonds européen de développement régional (FEDER), et le Land de Bade-Wurtemberg a adopté ce projet comme modèle pour d’autres salles de sport dans la région.