Construction rapport fiche.2.2

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bruitpoussièreseffluents liquidescirculation induite par le chantierengins motorisésoutillageEPI (équipements et protectionsindividuels)

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1 - Insertion dans le territoire

PREAMBULE

Nous privilégierons dans les thèmes de la charte environnement PACA le choix des procédés etdes matériaux employés pour la structure et l’enveloppe des bâtiments.Ces choix, nous le verrons, influent directement le chantier.

Nous analyserons dans un premier temps les options retenues pour la réalisation de l’Unitéd’Habitation de Marseille en soulignant la démarche entreprise par Le Corbusier.

Puis nous mènerons une réflexion sur les tours et plus particulièrement les gratte-ciel qui depuis unsiècle constituent une réponse urbaine à la densité, argument « durable ». Mais qu’en est-il de leurconstruction et des choix possibles?

4 - Énergie, eau et déchets d’activité

3 - Confort et santé durables

2 - Construction

FICHE 2Eric Loizeau 2007

Matériaux, ressources etnuisances de construction

limiter les prélèvements dematières premières, les rejets

Rappel des thèmes de la charte

(voir annexe 1)

Rationaliser les espaces

Choix des procédés etmatériaux

Chantier à faibles nuisances

Déchets de chantier

Réduction des nuisances dechantier :

AVANT PROPOS

Le choix des matériaux à une influence sur le milieu naturel. L’incidence des matériaux deconstruction sur l’environnement s’évalue en considérant les nuisances à chaque cycle de leur vie:fabrication, transport, mise en œuvre, usage, maintenance, démolition, élimination des déchets etrecyclage.

HierCes questions, nos ancêtres et quelques civilisationscontemporaines y répondent naturellement. La logique de laproximité l’emportant, la transformation des matières premièrespratiquement inexistante, le matériau après la ruine du bâtimentrevient à la terre. Cycle doux, local et sans impactenvironnemental.

Aujourd’huiNous nous posons, après la toute puissance de l’ère industrielle,la question de l’impact de nos choix pour les projets à bâtir.Difficile d’échapper à la logique mondialiste, du transport et de ladistribution qui en résultent. Prendre un matériau entre sesmains, c’est 90% de chances qu’il vienne d’ailleurs et parfois detrès loin. Et quid de l’énergie nécessaire à sa production?Cela n’est pas une fatalité. Il faut simplement en avoirconscience.

DemainNous ne dresserons pas un panel qui sera forcément une fiction.Nous tâcherons de voir dans un proche avenir l’influence desprojets de tours à vocation « durable » sur le choix possible descomposants de leur structure, et de leur interférence avec lesdifférentes cibles de la charte environnementale.

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constructionEric Loizeau 2007

Le choix des matériaux

Hier,

Aujourd’hui?

Demain??

1 - Reproduction d'un mur celtique,en fascines de saules recouvertes de terre

2 - Exemple typique de décrépitudedu patrimoine en terre crue en Europe

3 - Grande Mosquée de Djenné (Mali)

Les photos proviennent de Wikimedia Commons

ANALYSE DE LA CITE RADIEUSE

Les principes originels

Les projets de grandes dimensions restreignent le choix possible des matériaux. L’acier et le bétonconstituent la maigre palette offerte au constructeur. Ils génèrent pour leur fabrication des dépensesénergétiques énormes (énergie grise) comparés au bois ou à la terre crue. Cependant leurfabrication n’émet que 5% de CO2 contre 95% durant la vie du bâtiment

L’adoption de tel ou tel matériau de structure n’influe que modérément dans la démarcheenvironnementale d’un programme. Le choix raisonné tendra plutôt vers sa mise en œuvre et sonrecyclage.

Le projet de la cité radieuse, illustre parfaitement la sensibilité de son auteur au sujet de l’économiede projet. Ses réflexions pragmatiques ouvrent bien avant l’heure la pensée logique d’un projet quenous inscririons aujourd’hui dans une démarche de développement durable.

Le Corbusier associé à l’ingénieur Bodiansky pousse la logique du module, de la cellule rangéedans un casier à bouteille, jusque dans le choix des matériaux, le mode constructif et l’organisationdu chantier.

L’unité d’habitation de Marseille est l’application in situ des réflexions de LC depuis les annéestrente sur la normalisation et la standardisation de tous les éléments constructifs, grâce au Modulor.L’industrialisation se pose ici comme accompagnement de l’économie financière du projet certes,mais avec des implications fortes sur le chantier.

Au choix restreint des matériaux, une réponserationnelle de mise en œuvre sur site se dessine. Lafilière sèche s’esquisse.

Pour reprendre l’image du casier, LC imagine unestructure acier assemblée sur site tel un mécano.Dans le même temps, en atelier, on fabrique lescellules des logements. Elles seraient ensuiteacheminées sur place pour être glissées dans lastructure telles des bouteilles dans leur casier.

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L’Unité d’Habitation

De Marseille

Matériaux employés

Intentions et réalités

de la conception

au chantier

ANALYSE DE LA CITE RADIEUSE

Des principes à la réalité

Depuis longtemps le choix de LC se porte vers la structure métallique comme l’immeuble Clarté àGenève en 1930 et le Pavillon Suisse en 1932 à la cité universitaire de Paris. Ses échanges avecJean Prouvé ou avec Mies Van Der Rohe qui construit des tours de logement à Chicago entre 1948et 1951 en témoignent.

Cette option replacée sous un angleenvironnemental favorise une construction sèchedonc un chantier propre, opposé à la pollution dueau coulage du béton sur place.

Cependant la conjoncture économique interdiral’application constructive qui a la préférence deLC. La France sort d’une longue guerre.L’économie est exsangue, l’industrie sidérurgiqueanéantie.

LC et Bodiansky contraints d’abandonnerl’ossature métallique, mettent au point unestructure alvéolaire tridimensionnelle en béton,constituée de poteaux et de poutres. Le squeletteest dissimulé derrières des façades en élémentspréfabriqués.

L’abandon de l’acier au profit du béton estcompensé immédiatement lors de la mise au pointconstructive par une volonté farouche de pousserà l’extrême la préfabrication des éléments enatelier.

Mais la réalité en sera tout autrement.

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De Marseille



de la conception

au chantier

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Bodiansky prend comme option de couler le béton de la structure sur place. Il planifie en parallèle lapréfabrication en atelier des autres ouvrages comme les éléments de façade. Ses calculsconduisent à une durée de travaux de dix mois.

Dans le menu des nuisances du chantier, celles apportées au voisinage altèrent fortement sonconfort. Un chantier court minimise les perceptions négatives. En ce sens, Bodiansky répond déjà àun point de la charte environnementale.

Mais l’harmonisation des plannings du chantier et de l’atelier s’avère une utopie dans un contextepolitique difficile. Les impacts sur le chantier sont sensibles. Les principes arrêtés lors de lapréparation sont remis en cause à l’avancement, il faut repenser les hypothèses constructives.

Arrive le moment où le gros œuvre sur site prend un tel retard que le site est encombré deséléments préfabriqués, livrés par les ateliers et les usines. Les pièces exposées aux intempériesattendent si longtemps qu’elles se dégradent avant d’être posées. A cela s’ajoutent des difficultésd’assemblage entre des ensembles ajustés en atelier et un gros œuvre coulé sur place auxtolérances dimensionnelles approximatives.

Un regard contemporain sur le chantier nous rappelleque les outils ont évolués, notamment les coffragesgrands consommateurs de bois. Une note négative quenous attribuerions à LC si ce chantier se déroulait denos jours. Que sont devenus ces mètres cubes de boisaprès leur emploi comme étaiements ou coffrages?

Au regard de la photo jointe, nous pouvons estimer àplus de deux mille mètres cubes le volume du boisnécessaire à l’étaiement de la galerie technique. Deuxmille mètres cubes au moins partis très probablementen fumée.

Souhaitons qu’ils aient chauffé quelques logis.



De Marseille



de la conception

au chantier

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L’analyse du chantier de l’unité d’habitation de Marseille est pleine d’enseignement.

Les volontés affichées à cette époque traduisent une vraie modernité. Bien qu’elles ne s’appuientpas sur une démarche écologique, l’économie du projet et l’optimisation de l’organisation du chantierrépondent parfaitement aux objectifs que nous fixerions aujourd’hui pour satisfaire la cibleenvironnementale de la construction.

Mais les écueils rencontrés doivent nous alerter sur la plus grande prudence nécessaire à la mise aupoint d’un chantier.

A la même époque, Mies van der Rohe avec son projet de la tour Seagram à New York, se voitcontraint d’abandonner la structure métallique apparente qui lui est chère pour répondre auxcontraintes réglementaires. Les normes incendie interdisent les structures acier non ignifugées.LC comme Mies van der Rohe, qui échangent beaucoup à cette époque et partagent la même visionde la modernité, et plus particulièrement le goût pour les structures métalliques, se voient obligés deréviser leurs théories pour s’adapter aux exigences qui s’imposent.

Quelles soient conjoncturelles, économiques, politiques,réglementaires ou autres, toutes ces réalités doivent être intégréestrès tôt dans le choix des modes constructifs. Sans quoi, les projetsles plus aboutis en théorie peuvent se transformer en échecretentissant sur le terrain faute d’anticipation. Les travaux de l’unitéd’habitation dureront finalement près de cinq ans.

Le choix des matériaux étant restreint, la cible environnementaleprincipale à atteindre reste l’optimisation du chantier.Les options essentielles portent alors sur les progrès techniques quipermettent un réemploi des outils, une industrialisation de lafabrication, une optimisation des approvisionnements (trajets et flux),un recyclage des matériaux.Le chantier idéal en terme d’environnement ne pourrait-il pass’illustrer par un mécano géant se résumant à l’assemblage depièces ajustées en usine? Un mécano démontable pour réemploi?


De l’Unité d’Habitation

à la tour



de la conception

au chantier

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ANALYSE DE LA CONSTRUCTION D’UNE TOUR DE TRES GRANDE HAUTEUR

Nous nous attacherons aux tours de très grande hauteur en milieu urbain qui offrent des réponsesaux impératifs environnementaux comme la densité urbaine, le partage des ressources, la mixité desprogrammes, la réduction des transports.

Histoire de tours

Même si vouloir construire toujours plus haut répond souvent à d’autres objectifs que préserver notreenvironnement, faisons un rapide historique, pour comprendre que les choix de construction et lesprogrès techniques ont toujours servi ou limité cette ambition.

1884: le Home Insurance Building à Chicago, illustration des immeubles fin 19ème d’une quinzained’étages

1930: L'amélioration des liaisons entre les matériaux a permis le passage à une quarantained’étages. Naissent les gratte-ciel à structure acier culminant à plus de 152 mètres.

1950: L'ossature en acier est utilisée jusqu'aux années 50, le béton armé fait alors son apparitionet permet la conception de structures avec un noyau central permettant d’atteindrecinquante étages voire soixante dix en augmentant la structure centrale

fin XXe: d’autres types de structure se développent.- noyau central plus ossature extérieure métallique: cent étages- ossature extérieure triangulée pour dépasser les cent étages- addition de plusieurs noyaux


Les tours mixtesou

Gratte-ciel durables

Les modes de construction

comme réponses structurelles et

organisationnelles aux autres

objectifs environnementaux


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Construction d’une tour: le chantier

La construction d’une tour s’illustre par un chantier bien particulier qui s’appuie sur la structure etl’accompagne en hauteur au fur et à mesure de son édification. Les grues et les différentesinstallations s’appuient sur le noyau central ou se greffent sur les façades.

L’emprise des installations tout comme celle de la tour est très réduite au regard des surfacesconstruites.La contrainte foncière en milieu urbain a des conséquences positives. Elle limite l’étalement duchantier et des nuisances qui en découlent, oblige une organisation millimétrée.

Les objectifs environnementaux de gestion de chantier ne sont plus uniquement le fruit d’une volontéde l’équipe de projet. Ils sont dictés par la pression foncière, les axes de transports, les horaires detrafic, autant de limites dessinées par la vie de la cité.

Il faut donc aller vite, dans un espace réduit. L’industrialisation s’impose, les flux tendusd’approvisionnement font loi, la gestion des déchets et leur évacuation priment, les rejets deseffluents liquides proscrits.

Restent les nuisances sonores qui nécessitent encore l’implication des industriels, fournisseurs desmatériels, outils et équipements. Toutes les énergies des différents acteurs de la constructiondoivent converger vers l’amélioration acoustique des chantiers.


Les tours mixtesou







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Construction d’une tour: la structure

Les tours de très grande hauteur nécessitent des structures performantes structurellement mais celan’est pas notre propos.

Nous nous intéresserons à la structure comme réponse à d’autres contraintes ou plutôt à desobjectifs, des cibles environnementales du projet que nous pouvons lister de façon non exhaustive:

•Densité•Orientation•Lumière naturelle•Compacité•Gestion des ressources et des énergies•Sécurité et bien être des occupants•Modularité des espaces•Mixité du programme•Recyclage des matériaux

De nombreux concepts de tours environnementales voient le jour. Cette émulation génère desgroupes de travail où se retrouvent des industriels, des ingénieurs, des architectes. La réflexion, larecherche, le progrès au service du développement durable donne naissance à de nombreusespistes.

Arrêtons-nous sur deux études aux structures totalement différentes:Hypergreen: tour à structure « résille béton » – architecte Jacques Ferrier, industriel LafargeFrench Tower: tour à structure polycentrique – architecte Denis Sloan, ingénieur Peter Terrell,

ingénieur sécurité Claude Delalande


Les tours mixtesou







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Construction d’une tour: la résille « Hypergreen » (voir annexe 2)

La résille est une structure reportant les charges sur la peau de la façade et qui contrairement à lastructure métallique extérieure ou la structure de façade triangulée, ne nécessite plus de noyaucentral.

Insertion dans le territoireLe noyau traditionnel des tours implique une distribution périphérique desplateaux pour aboutir à un bâtiment non orienté.Ici l’organisation et la distribution des différentes fonctions du projet ne sontplus contraintes par la structure. Cette dernière s’efface au profit del’orientation solaire choisie des espaces. Sa morphologie malléable permet detravailler l’aérodynamique pour s’absoudre des contraintes mécaniques duvent. Elle assure d’autre part le contreventement horizontal.

ConstructionLa résille fait appel aux dernières générations du béton. La préfabrication enusine, le montage et le démontage puis le recyclage des matériaux estmaintenant possible. La durée des chantiers de construction et déconstructionraccourcit.Grâce à la peau porteuse, les espaces intérieurs se dégagent, la géométrie duplan se libère pour une meilleure rationalisation des espaces

Confort et santéLa résille en béton permet de faire pénétrer la lumière naturelle. Sa densitévariable telle un moucharabieh protège les zones exposées à la surchauffe dusoleil.

EnergieLa peau en nid d’abeilles intervient comme support des panneauxphotovoltaïques et des éoliennes. Son rôle de double peau tempère le climatintérieur et réduit les besoins énergétiques


Les tours mixtesou






L’avenir de l'architecturedu 21ème siècle sera

environnemental ou nesera pas …

Jacques Ferrier

Illustrations issues de la plaquette Hypergreen

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Construction d’une tour: structure polycentrique « French Tower » (voir annexe 3)

La structure polycentrique éclate le noyau porteur en plusieurs piles porteuses. Reliées entre elles,ces méga poteaux forment un portique sur lequel sont suspendus des éléments indépendantsrefermant les différentes fonctions de l’immeuble.

Insertion dans le territoireLa structure polycentrique offre des libertés de formes par l’articulation despiles et des poutres. Les modules suspendus sont positionnés et orientés parrapport aux vents et à la course du soleil, libérés des contraintes d’unimmeuble monolithique.

ConstructionCe concept d’exosquelette s’appuie sur une réflexion d’économie de matière etde poids. Le choix de l’acier offre une structure 40% moins lourde qu’unestructure béton, des fondations moins complexes et un rendement de 97% ensurfaces utiles.

Confort et santéLa structure polycentrique doit une part de sa genèse à une réflexion sur lasécurité des personnes et à la ruine du bâtiment en cas d’incendie. Lamultiplicité des circulations verticales favorise la fluidité. L’indépendance desmodules évite la propagation des désordres.D’autre part ,la disparition du noyau permet d’évider le centre et offrir la lumièrenaturelle au cœur de la tour.

EnergieOn peut s’interroger sur le coefficient de forme de ce concept. Cependant àgrande échelle, la tour monolithique plus compacte interdit la lumière naturelle.La balance penchera d’un coté ou de l’autre en fonction des objectifs. Une foisencore, toutes les cibles méritent d’être appréciées de front.


Les tours mixtesou






Le progrès est laréalisation de nos

utopies...Oscar Wilde

Illustrations issues de la plaquette Hypergreen



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Définition des objectifs

études

planification

préfabrication

approvisionnement

assemblage

valorisation

évacuation

déconstruction

planification

Gestion des déchets

Le cycle vertueux de la construction?

Soulignons de nouveau la nécessité impérieuse d’analyser le contexte dans lequel se situe le projet:la situation géographique, politique, économique, réglementaire etc.

Autre impératif, la construction comme les autres cibles environnementales doit sortir du périmètredu projet et répondre aux autres objectifs durables que sont l’insertion dans le territoire, le confort etla santé, l’énergie, l’eau et les déchets.Un dialogue entre les différents thèmes de la charte doit être établi à chaque étape du projet.

La réflexion pluridisciplinaire de tous les acteurs et utilisateurs favorise l’inventivité, la penséepartagée et durable

Associées au bon sens de nos ancêtres, ouverture et transversalité sont très certainement lesgages de la réussite d’un ouvrage intelligent.

Analyse du contexte


Les tours mixtesou




ANNEXES

&

SOURCES

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constructionANNEXES

• 1: La charte environnementale PACA

• 2: La tour Evergreen

•3: La French Tower

BIBLIOGRAPHIE et SOURCES

•Le Corbusier – L’unité d’habitation de Marseille – de Jacques Sbriglio aux éditions Parenthèses

•Le Corbusier, une encyclopédie – de Jacques Lucan aux éditions du Centre Pompidou

•L’architecture écologique – de Dominique Gauzin Muller aux éditions Le Moniteur

•Traité d’Architecture et d’urbanisme bioclimatique – de Alain Liébard et André De Herde auxéditions Le Moniteur

•Sites internetwww.frenchtower.fr.fmwww.techno-science.netfr.wikipedia.orgwww.actu-environnement.com

Eric Loizeau 2007

Documents

Construction rapport fiche.2.2