Pdf séminaire 2014

« L’industrialisation de la construction» Construire en béton préfabriqué

PAS D’ARCHITECTURE SANS STRUCTURE par CAPON Bastien

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SOMMAIRE

INTRODUCTION I. L’ENSAN : une structure industrielle au service d’un édifice public

A. Contexte

B. La structure

C. Le chantier - coûts II. Le beton prefabrique : fondements de la préfabrication

A. Généralités sur la préfabrication béton

B. Visite d’une entreprise de béton préfabriqué

C. Suivie de fabrication d’un élément en béton préfabriqué

D. Un béton de meilleure qualité ?

III. La préfabrication standard

A. Retour sur Lacaton et Vassal

B. Le bloc béton

C. Le prémur

D. Immeuble de logements sociaux de F.Schlachet / 148 logements

sociaux de Puig & Pujol IV. La prefabrication prototypique

A. LAN Archi : Archives EDF

B. Zaha Hadid – Pierres Tombées CONCLUSION

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INTRODUCTION Il apparaît évident que chaque architecture entretient un lien avec l’ensemble des conditions politiques, économiques, et sociales dans lesquelles elle s’inscrit.

En effet, chaque période de l’histoire entre en lien avec son contexte. Le rôle de l’architecte est alors d’innover afin que son dessin corresponde aux attentes d’une société et des phénomènes qui la composent.

Lacaton et Vassal font partie des architectes qui convoquent une écriture différente de manière à répondre aux problématiques de notre société. Ainsi, avec des projets comme celui de la maison à Floirac, la tour de Bois le Prêtre ou encore leur immeuble de logements à Mulhouse, les deux architectes nous prouvent qu’il est possible de réaliser des bâtiments plus spacieux à moindre coût. Cette recherche d’espace, notamment pour les espaces habités, s’inscrit dans un contexte de diminution des surfaces de logements par typologie. Ainsi, à l’heure où le plan de logement est régi par des contraintes réglementaires ou budgétaires, le duo d’architectes décide de faire de « l’espace en plus » leur cheval de bataille.

C’est avec cette pensée que Lacaton et Vassal pensent le concours pour l’école d’Architecture de Nantes. Avec ce projet, les deux architectes bordelais poussent leur parti pris architectural à son paroxysme. En effet, ils réussissent le pari de dégager le double de surface de plancher par rapport à ce qui était initialement demandé.

Dans le cadre de l’association ATK qui organise un workshop annuel réunissant les étudiants en architecture, j’ai pu expérimenter cet édifice. Sa pratique, en temps qu’étudiant, m’a marqué. Naturellement, j’ai mis en parallèle cet établissement avec notre école d’architecture marseillaise. De manière évidente, ces deux bâtiments ont pour moi des caractéristiques antagonistes. L’un étant dense, sur plusieurs niveaux et inscrit dans une zone urbaine, l’autre étant plus dispersé, lié à des contraintes topographiques, et en lien avec son environnement naturel.

Après avoir expérimenté cet édifice, j’ai voulu en faire le point de départ de ce séminaire proposant une réflexion autour du béton préfabriqué. Nous verrons alors comment Lacaton et Vassal mettent en œuvre ce procédé constructif afin de répondre à leurs intentions de projet. Ensuite, nous étudierons sa mise en œuvre de manière à comprendre ce qui le différencie du béton banché classique. Enfin, au travers d’exemples de projets contemporains, nous évaluerons les possibilités et les évolutions de ce matériau jusqu’à en établir ses limites.

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I. L’ENSAN : UNE STRUCTURE INDUSTRIELLE AU SERVICE D’UN édifice public

A. Contexte

En 2002, un appel à projet est lancé pour créer la nouvelle Ecole Supérieure d’Architecture de Nantes. En effet, l’ancienne, est devenue trop exigüe pour accueillir les effectifs croissants d’étudiants et à cela s’ajoute la volonté de rapprocher l’école du centre ville.

Le projet s’inscrit dans le cadre de la ZAC de Nantes. Dessinée par Alexandre Chemetoff, cette nouvelle zone d’aménagement concertée a pour but de réurbaniser l’île, ancienne zone industrielle en friche, pour en faire un nouveau quartier. La parcelle proposée prend place au niveau du quartier de la création au cœur de la ZAC, zone dédiée au design.

Lacaton et Vassal remportent le concours en proposant un bâtiment d’un type nouveau où grands volumes et espaces libres dictent le processus de projet.

Selon eux, ces espaces favorisent une certaine effervescence créative grâce à la liberté spatiale qu’ils offrent, et donc par extension, l’évolution de la discipline architecturale. Cette pensée, inscrite dans l’idéologie du couple d’architectes, a été renforcée par leur précédent travail au palais de Tokyo à Paris.

En 2003, pour le concours, Lacaton et Vassal parlent « d’adaptabilité maximale d’utilisation » et de « possibilité d’extension interne de surface sans avoir à intervenir sur la structure principale du bâtiment » : ils parlent donc d’une flexibilité spatiale offerte aux étudiants, c’est-à-dire liée aux possibilités d’usages qu’offrent cette structure, mais aussi d’une flexibilité du bâtiment en terme de reconversion.

Ce thème, plutôt caractéristique des années 90, est remis aux goûts du jour et devient même moteur de projet comme pour le Rolex Learning Center de SANAA à Lausanne.

Encore une fois, ils réussissent le pari de doubler la surface de plancher tout en respectant le budget imposé par le concours. Ainsi, ils se démarquent des autres concurrents tout en prouvant que leurs espaces supplémentaires sont nécessaires aux étudiants pour l’apprentissage de leur discipline.

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B. La structure La structure joue un rôle essentiel dans l’écriture du projet. En effet, le succès du projet tient au choix de la structure qui se doit d’être performante et économique afin de répondre aux choix architecturaux définis au préalable.

Pour cela, ils convoquent une structure en béton préfabriqué composée d’éléments linéaires habituellement utilisés pour la construction d’édifices industriels.

Le procédé constructif est simple. Il est constitué de poteaux de 75 centimètres de section et de poutres en béton préfabriqué d’une portée de 10 mètres. Cette structure définit de grands volumes en 3 plateaux à 9, 16 et enfin 23 mètres d’altitude qui sont contreventementés par les cages d’escaliers en béton banché.

L’utilisation de la structure poteaux/poutres en béton permet une grande variété du plan ainsi qu’une liberté de façade.

A l’intérieur des volumes béton ainsi définis, on trouve une structure secondaire en acier, plus légère, qui redécoupe les plateaux de la structure primaire et contient tous les espaces liés au programme qui ne nécessitent pas de grandes hauteurs sous plafond (bibliothèque, salle informatique, administration, salles de projet et salles de cours…).

Cette structure acier s’appuie sur les poutres et planchers béton pour diviser en 2 ou 3 la hauteur disponible.

Elle est composée de planchers secs en panneaux de particules appuyés sur un solivage en profil plié.

Cette superposition de structure est rendue possible grace à la très grande capacité portante de la structure béton. En effet, cette dernière peut supporter 1T/m2, ce qui est près de 3 fois supérieure à la capacité portante exigée par la norme pour ce type de programme.

Cette double structure permet de bien dissocier visuellement les espaces de programme des espaces excédentaires laissés libres (espaces excédentaires, espaces intérieurs appelés libres d’appropriation / espaces tampons / espaces intermédiaires).

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C. Le chantier / coûts Ouvert à la fin 2006, le chantier de l’école se termine deux ans plus tard. Ce temps de construction est limité en regard de la surface construite. En effet, l’un des avantages de la préfabrication est sa rapidité de mise en œuvre. De plus, si elle est – comme ici - justement en aval il est possible d’optimiser et de faciliter la manutention, l’acheminement ainsi que la mise en place des éléments.

Il est intéressant de comparer le chantier de l’école d’architecture de Nantes avec celui d’un édifice de même nature programmatique construit à la même période : l’extension de l’école d’architecture de Strasbourg de Marc Mimram.

En effet, cette dernière a mis 3 ans à voir le jour pour une surface plus de 2 fois inférieure à celle de Nantes.

Par ailleurs, le prix au m2 de l’école strasbourgeoise est là aussi près de 2 fois supérieure à celui de l’école que nous étudions ici.

Ainsi, Lacaton et Vassal réussissent à contruire à 900€/m2 quand Mimram agrandit l’école de strasbourg pour 1600€/m2. Cette économie réalisée à Nantes peut s’expliquer par l’absence de second oeuvre qui est l’une des caractéristiques du couple d’architectes bordelais : grâce à la juste pensée constructive, Lacaton et Vassal maîtrisent le chantier à moindre coût.

Ainsi, grâce à la juste pensée constructive, Lacaton et Vassal maîtrisent le chantier à moindre coût.

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Ci-dessous, nous expliquerons les différentes étapes du chantier par phases successives : de la mise en place des fondations jusqu’au montage de la structure secondaire en acier.

coffrage du massif en tête de pieux

massif en tête de pieux

1. Fondations Du fait de la proximité avec la Loire et de la nature du sol, il est nécessaire de mettre en place des fondations sur pieux. Au niveau de chaque tête de pieux, un massif est réalisé afin de supporter le poteau en béton de la structure primaire. On réalise alors un coffrage en tête de pieux en faisant dépasser les fers en attentes pour les poteaux.

2. Mise en place des poteaux

COFFRAGE DES POTEAUX DE LA STRUCTURE PRIMAIRE

STOCKAGE DES POTEAUX SUR LE CHANTIER

positionnement des poteaux à la verticale

coulage béton dans les poteaux

Les poteaux de section carrée sont préfabriqués et sont réalisés creux afin de faciliter leur transport et la mise en place. Des éléments de fixation des pièces métalliques permettent la manutention des poteaux.

Chaque poteau est mis en place verticalement avec précaution sur les fondations sur pieux. Lorsque le poteau est bien positionné verticalement sur la fondation, on le remplit de béton après y avoir glissé une armature métallique à l’intérieur.

3. Mise en place des poutres Une fois les poteaux mis en place, des équerres métalliques sont disposées en tête des poteaux. Elles permettent d’installer les poutres préfabriquées sur les poteaux avec une grande précision.

A l’intersection entre les poutres et les poteaux, on réalise un clavetage, c’est-àdire un coffrage béton permettant de sceller les différents éléments entre eux.

Mise en place des équerres sur les poteaux

clavetage des éléments

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4. Pose des planchers Les planchers sont eux aussi préfabriqués. Ils sont réalisés avec des dalles alvéolaires précontraintes. Ces dernières sont fabriquées en usine et s’alignent sur les poutres de la structure primaire. Tout comme les poutres, on réalise un clavetage afin de sceller les différents éléments entre eux. Ces dalles sont laissées à nu en sous-face et une dalle de compression est coulée sur la face supérieure.

Une fois la structure primaire réalisée, on réalise la structure secondaire et les menuiseries.

5. La mise en place des circulations verticales Les blocs de circulation verticale (escaliers et blocs ascenseur) sont en béton banché et constituent le contreventement du bâtiment. A l’origine pensés comme des éléments transparents et préfabriqués, ces derniers sont finalement réalisés en murs coulés pour des raisons de facilité de moyens et d’économie.

mise en place des dalles alvéolaires

6. Mise en place de la structure secondaire La structure secondaire s’insère à l’intérieur de la structure primaire en béton. Elle est composée d’éléments métalliques (poteaux, poutres, sollives) qui s’appuient sur la structure primaire. clavetage des dalles alvéolaires

mise en place d’une dalle de compression

Dessin illustrant le principe d’ancrage et de levage des dalles.

Dessin de dĂŠtail illustrant le principe de rĂŠalisation du plancher.

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La maîtrise de la structure, de sa mise en œuvre et des coûts de construction permettent à Lacaton et Vassal de produire une superstructure génératrice d’usages. En « dégageant les surfaces », les deux architectes de l’économie créent 26000m2 (à 660€/m2) de surface de plancher, directement en lien avec la ville. Ils réalisent alors à Nantes un bâtiment remarquable où l’intérêt n’est pas de savoir « à quoi ça ressemble », mais « comment on y vit ». L’idée est de donner aux étudiants une liberté totale de création, sans aucune limite – ou du moins sans limite spatiale. « L’école de Nantes est un manifeste pour l’espace » et ouvre la voie à d’autres manières de faire et de penser l’architecture.

Cette performance n’aurait sans doute pas été possible sans l’utilisation de la préfabrication béton.

Suite à cette courte analyse de l’école d’architecture de Nantes, nous pouvons alors nous demander si cette superstructure aurait pu être construite en béton coulé en place.

De plus, outre la maîtrise du chantier et du coût de la construction et la grande capacité portante de ces éléments, n’existe-t-il pas d’autres avantages quant à l’emploi du béton préfabriqué ?

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II. Le beton prefabrique : fondements de la préfabrication A. Généralités sur la préfabrication du béton Contrairement à ce que nous pouvons penser, l’idée de préfabrication n’est pas récente. En effet, la préparation d’éléments de construction en amont d’un chantier remonterait au XIXième siècle lorsque l’Industrialisation amène de nouvelles façons de faire comme la production en série. On élabore alors à cette époque des éléments de plancher ou des poutres.

La préfabrication, en architecture, est un procédé technique qui consiste à produire des éléments de construction avant de les intégrer à la structure du bâtiment.

Ces éléments, souvent produits de manière répétitive, peuvent être préfabriqués en usine ou au pied du chantier pour être montés sur place. On distingue les préfabrications légères, où les éléments ont un poids maximum d’une tonne, des préfabrications lourdes qui font intervenir des éléments de construction plus massifs comme des éléments de planchers ou de façade par exemple.

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Il existe donc plusieurs types d’installations de préfabrication en fonction du type d’éléments à produire et de son prix de revient. Il est évident que le choix se porte sur la méthode la plus rentable.

Il existe 3 types d’installation. Les premiers sont les ateliers précaires, qui sont, au mieux, des baraques montées en pied de chantier permettant la fabrication d’éléments en béton de petites dimensions. Ces ateliers, ainsi que les coffrages bois ayant servis à la fabrication des éléments sont démontés lorsque le travail est terminé.

Viennent ensuite les ateliers forains qui ont pour particularité le réemploi des moules métalliques utilisés pour le coffrage sur un autre site. En effet, cette technique est utilisée lorsqu’il est plus économique de déplacer les moules que les éléments préfabriqués. On installe alors un hangar permettant de protéger le personnel et les éléments en béton lors de la phase de durcissement. Ces derniers peuvent être mobiles afin de faciliter la manutention des éléments.

Enfin, vient la préfabrication en usine qui est installée sur un site de manière pérenne afin d’alimenter plusieurs chantiers dans un rayon d’une centaine de kilomètres. L’installation est alors pensée de manière à optimiser la fabrication des éléments en béton afin que ces derniers soient de la meilleure qualité possible et de manière rentable.

l’atelier précaire

l’atelier forain

la préfabrication en usine

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B. Visite d’une entreprise de béton préfabriqué A ce stade, il m’a semblé intéressant de me rendre dans une entreprise de béton préfabriqué afin de saisir les différences entre un élément de structure coulé en place et un autre, produit de manière industrielle.

Je me suis rendu à Auriol dans l’entreprise GISONE. Cette entreprise familiale, fondée en 1971 à Marseille, est spécialisée dans la fabrication de produits en béton préfabriqués vibrés. Un autre pôle de l’entreprise se trouve à Tarascon : elle est donc présente sur deux sites dans le département.

La principale gamme de produits fabriquées sur Auriol sont les caniveaux, les chambres de télécommunication NF, les longrines, poutres ou poteaux et les dalles préfabriquées.

Sur Tarascon, l’entreprise possède des locaux plus spacieux et des machines plus performantes. Elle peut alors créer des éléments en béton plus particuliers, et notamment des éléments d’architecture plus spécifiques.

L’une des caractéristiques de l’entreprise est qu’elle produit des éléments en béton préfabriqués sans sous-traiter à d’autres entreprises – c’est à dire qu’elle maîtrise toutes les étapes de conception lui permettant de maîtriser au mieux les coûts de fabrication.

Ainsi, l’entreprise fabrique elle-même ses armatures métalliques. En effet, excepté lorsqu’elle travaille pour des grands groupes comme VINCI - qui fait livrer ses propres ferraillages, l’entreprise emploie des ouvriers spécialisés qui créent des ferraillages suivant les plans fournis par l’ingénieur bureau d’étude. Le travail consiste à souder des armatures de différentes sections - en fonction de la charge que va devoir supporter l’élément en béton fabriqué - entre elles afin de fabriquer l’armature.

De plus, l’entreprise possède également un atelier de chaudronnerie permettant la confection des moules.

De la même manière que pour la création des armatures, un chaudronnier peut donc fabriquer les moules – selon les plans de l’ingénieur bureau d’étude - des pièces qui seront fabriquées en série ou des moules très spécifiques pour une commande particulière.

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La centrale à béton occupe une position centrale sur le site. Elle est composée de 4 silos : un pour le ciment, les deux autres pour les agrégats qui sont alors amenés vers un plus gros silo : le bâtiment de malaxage. C’est dans ce dernier que le mélange se fait, après pesage précis des matières premières et dosage de l’eau.

Un employé est chargé de s’occuper du béton – qui est donc différent en fonction des pièces à fabriquer. Ainsi, on dispose de « recettes » en fonction des charges que l’élément en béton préfabriqué devra supporter. Celle-ci détermine la quantité de matière première, la teneur en eau et d’adjuvant nécessaires à la fabrication de cet élément.

Ces « recettes » sont enregistrées et gérées par un ordinateur situé dans un local à proximité de la centrale à béton. Celui-ci peut enregistrer un très grand nombre de formulations béton. Tout est donc informatisé et automatisé afin de maîtriser au mieux les quantités.

A l’arrière de la centrale, on retrouve un entrepôt où est coulé le béton dans le moule après disposition de l’armature métallique. Le coulage se fait toujours à proximité du lieu de fabrication du béton afin de limiter le déplacement du béton frais.

L’entreprise utilise deux techniques en fonction de la quantité à produire : le démoulage différé ou immédiat. Ce dernier est possible grâce à un séchage mécanique par une machine.

Il peut arriver que l’entreprise décide de tester la résistance des éléments qu’elle fabrique afin de s’assurer que ces derniers respectent les normes en vigueur. Elle dispose alors d’un laboratoire pour le contrôle de qualité.

Il peut arriver que l’entreprise décide de tester la résistance des éléments qu’elle fabrique afin de s’assurer que ces derniers respectent les normes en vigueur. Elle dispose alors d’un laboratoire pour le contrôle de qualité.

atelier de chaudronnerie

centrale a béton

hangar de fabrication

zone de stockage et d’acheminement

atelier façonnage des armatures

local de commande

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C. Suivie de fabrication d’un élément en béton préfabriqué J’ai pu aussi, récupérer certains documents pour un projet que l’entreprise a suivi dernièrement afin de visualiser les différentes étapes de la fabrication d’un élément. En effet, l’entreprise GISONE a fabriqué les locaux de consignes qui sont disposés tout autour du nouveau stade Vélodrome.

conception du moule et des armatures en 3D

Comme ce sont des éléments spécifiques à un projet, l’ingénieur du bureau d’étude a donc dû concevoir le moule ainsi que les armatures qui composent ces cahutes à l’aide d’un logiciel 3D. Ensuite, il a transféré ces plans aux ouvriers afin de faire fabriquer le moule ainsi que les armatures qui composeront l’élément.

Il ne reste donc plus qu’à couler le béton adéquat à l’intérieur du moule et à le décoffrer une fois la phase de durcissement achevée.

assemblage du moule et des armatures / decoffrage de l’élément préfabriqué

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D. UN béton de meilleure qualité ?

En considérant la mise en œuvre d’un élément structurel en béton préfabriqué, n’est-il pas de meilleure qualité qu’un élément en béton coulé en place ?

En effet, plusieurs facteurs améliorent de manière significative la production. La raison principale est la maîtrise de chaque constituant qui entrent en jeu dans la fabrication du béton et notamment celle de l’eau. Nous savons que celle-ci, est souvent en excès dans les bétons car elle augmente la fluidité et donc facilite la mise en place. Or, en s’évaporant, l’eau en excès laisse des micropores derrière elle qui limitent la compacité du béton. Les dispositifs de pesage permettent de doser précisément l’eau et donc de limiter justement sa quantité dans un dosage afin d’augmenter la qualité finale de l’élément.

De plus, le milieu industriel autorise plus de contrôles comme l’analyse des matières premières, du béton frais ou des éléments produits par des laboratoires. Ces derniers vérifient que les éléments répondent au cahier des charges et aux normes en vigueur. A cela s’ajoute les moyens de serrage et de vibration mis en œuvre en usine, plus sophistiqués que sur chantier, ce qui permet là aussi d’augmenter les performances de l’élément produit en plus que d’améliorer leur esthétique.

Enfin, la fabrication en milieu industriel permet surtout d’éviter les désagréments pouvant survenir sur le chantier comme les nids de graviers ou autres problèmes lors de la mise en place des armatures.

Cependant, il n’existe pas d’abaques spécifiques au béton préfabriqué, et même s’il permet d’augmenter les performances béton, il faut donc se fier à celles concernant le béton armé ou aux catalogues fournis par les entreprises.

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L’optimisation des étapes de fabrication en milieu industriel couplé aux innovations techniques permet la création d’éléments en béton de plus en plus performants.

Aujourd’hui, la préfabrication n’impose pas un type d’architecture bien définit.

En effet, elle impose de respecter un certain nombre de principes comme celui de l’adoption d’une trame modullaire. Cette dernière permet une manutention plus aisée des éléments. L’architecture préfabriquée trouve sa justesse dans la répétition des éléments de taille réduite.

Cependant, elle n’est pas forcément synonyme d’homogénéité architecturale.

Elle garantit la qualité industrielle des éléments à fabriquer et peut être utilisée à différentes phases du projet. En effet, les études sur le béton nous montrent qu’à l’heure actuelle, nous sommes loin d’avoir exploité toutes les qualités de ce matériau et de nombreux projets jouent un rôle en terme d’utilisation du béton, à l’image du MUCEM de Rudy Ricciotti.

On distingue alors deux types de bâtiments qui convoquent la préfabrication béton. D’un côté, on trouve les préfabrications standards qui font appel à des éléments répétitifs disponibles sur les catalogues d’entreprise. De l’autre, on a les préfabrications prototypiques où il est nécessaire de prévoir une étude spécifique pour l’élément à fabriquer.

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III. la préfabrication standard

A. retour sur lacaton et vassal

Afin de donner un exemple de préfabrication standard, nous pouvons citer le projet de Anne Lacaton et Jean-Philippe Vassal vu en première partie. En effet, la structure tient de la stricte répétition d’éléments linéaires fabriqués en usine.

Ce type de structure à ossature est généralement utilisée à usage commercial ou industriel.

B. LE bloc béton Un autre exemple caractéristique est celui du bloc béton qui est un élément de maçonnerie destiné à la construction de murs. Usuellement appelé « parpaing », il est l’un des matériaux les plus utilisés pour la construction des maisons individuelles. Il possède de nombreux avantages, comme son poids et ses dimensions universelles qui le rendent facilement manipulable et interchangeable si besoin.

La fabrication de cet élément est, tout comme les autres produits en béton préfabriqué, contrôlé régulièrement au cours de la fabrication. Le produit doit répondre aux exigences de la marque NF bloc afin que celui-ci supporte les charges qui lui sont transmises et surtout, qu’il résiste aux charges d’écrasements.

On distingue les blocs béton suivant leur granulat, leur structure interne, leur destination (à enduire, à bancher...), leur mode de pose. Ces caractéristiques différentes en fonction des blocs béton permettent à ce matériau d’acquérir diverses qualités structurelles voire même architectonique. En effet, il existe même des blocs béton de parement, qui assurent l’étanchéité du mur, ou des blocs à isolation intégrée.

Le choix de la préfabrication ne tient pas, comme on pourrait l’entendre, à une réduction des coûts. Comme nous l’avons vu précédemment avec Lacaton et Vassal, c’est l’utilisation de ce mode de production, couplé avec une bonne organisation du chantier qui diminue le temps de réalisation.

Il est certain que l’utilisation du béton préfabriqué garantit une qualité industrielle des éléments.

bloc plein

bloc creux

bloc semi-plein

bloc à isolation intégrée

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les prémurs :

C. LE prémur A l’image du bloc béton, d’autres techniques existent aujourd’hui afin de construire en éléments de béton préfabriqué : c’est le cas du prémur. Celui-ci est un mur creux constitué de deux parois en béton de 5 à 10cm d’épaisseur tenues entres elles par des raidisseurs métalliques qu’il suffit de remplir avec du béton (BPE) une fois le mur positionné. Malgré la géométrie réduite du mur qu’elle impose ainsi que les difficultés de ferraillage sur le chantier, cette technique offre de grands avantages. En effet, elle réduit les terrassements pour sa mise en place, la pose est rapide et surtout, elle offre de très grandes qualités de parement des faces intérieures et extérieures. Malgré son surcoût de 20 à 30%, supérieur par rapport à un mur banché classique, celui-ci se caractérise par la rapidité de mise en œuvre, le besoin limité en ouvriers ainsi que l’absence de mise en place d’enduit extérieur.

Il existe également des prémurs à isolation intégrée. Ce dernier présente alors les mêmes avantages que le prémur simple mais permet en plus une continuité parfaite de l’isolant. Couplé au béton, ce type de mur thermique possède une forte inertie et permet de restituer la nuit la chaleur emmagasinée la journée. On peut le comparer à une isolation par l’extérieur, cependant, il a l’avantage d’éviter tous les problèmes de condensation pouvant survenir ce qui peut éventuellement engendrer des problèmes structurels.

traitement du joint :

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C. Immeuble de logements sociaux de F.Schlachet / 148 logements sociaux de Puig & Pujol C’est cette technique constructive que François Schlachet utilise pour un immeuble de logement sociaux pour la SIEMP rue René-Boulanger à Paris (XXè).

En effet, elle lui permet donc un gain de temps considérable dans le contexte urbain difficile qu’est le centre ville de Paris, au carrefour de deux rues passantes.

De grands panneaux préfabriqués, dont la seule contrainte de taille est celle du transport et de la manutention, arrivent sur le chantier avec des réservations pour les ouvertures : il ne reste plus qu’à assembler les différents panneaux pour réaliser la structure et l’enveloppe du bâtiment.

De plus, son immeuble profite donc d’une finition en béton brut adoucie et lisse au milieu des immeubles parisiens en pierre et plâtre.

Sur la façade, les joints qui séparent chaque panneau de prémur sont visibles et participent à l’architecture de la façade. Dans le cas où les joints sont laissés apparents, le calepinage doit être prévu par l’architecte afin de gérer le rythme en façade. En effet, ces derniers peuvent être placés dans les trumeaux ou en relation avec les baies par exemple. Ce phénomène doit être anticipé par l’architecte afin de ne pas en laisser le choix à l’entreprise qui le fera elle évidemment, en privilégiant la rentabilité.

Autrement, il est possible d’enduire les joints au mortier ce qui peut paraître contradictoire avec cette technique qui ne nécessite pas au départ cette étape de mise en œuvre.

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A Muret, Puig et Pujol utilisent également cette technique de prémurs isolés pour construire 148 logements sur une ancienne zone commerciale. Le projet est guidé par les procédés d’industrialisation et de standardisation. En effet, la majorité des éléments constituants la façade sont produits en série : murs, fenêtres et loggias sont pensés de manière à rationaliser la construction afin de réduire les coûts et optimiser l’enveloppe.

Le prémur est ici travaillé de manière à ce que les plots aient une teinte différente ce qui permet d’apporter une variation à l’ensemble.

La préfabrication standart n’impose pas un type d’architecture bien défini mais il semble nécessaire de respecter certaines règles notamment l’adoption d’une trame modulaire c’est-à-dire qui permet la coordination des éléments préfabriqués. De plus, ces derniers doivent être reproductibles en série et facilement assemblables.

Ces principes, lorsqu’ils sont respectés, n’imposent pas forcément des logiques en terme de formes mais ils sont souvent synonyme de surcoût.

A contrario de ces techniques connues, présentés sur catalogue par les entreprises, il existe aussi des bâtiments où la préfabrication ne répond pas à ces principes et demande une étude spécifique quant à la mise en œuvre : c’est la préfabrication prototypique.

coupe sur plot type

coupe dĂŠtail sur loggia

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IV. la préfabrication PROTOTYPIQUE

A. LAN Archi : Archives EDF

L’agence LAN Architecture, basée à Paris, utilise le béton préfabriqué pour les panneaux de façade des archives EDF implantées à Bure-Saudron (55). L’idée directrice du projet, outre le bon fonctionnement du bâtiment d’archives, était que celui-ci s’intègre parfaitement dans la campagne environnante afin de limiter l’impact visuel du bâtiment. Pour cela, l’agence met en place 66 panneaux en béton préfabriqués couleur terre de 15,42 mètres de hauteur sur 2,27 ou 2,34 mètres de large. Chacun de ces panneaux est équipé de 100 000 pastilles décoratives d’inox disposées aléatoirement pour qu’ils reflètent le paysage.

En effet, les pastilles d’inox ont été disposées à la main une à une, en respectant les façades données par les architectes, en fond de coffrage des panneaux de surfaçade. Des pattes de scellement maintiennent en place les pastilles pendant le coulage. Cette mise en œuvre permet d’avoir les pastilles au nu du panneau béton, ce qui accentue l’effet de reflet et donc l’intégration dans le paysage.

Une fois fabriqués, ces panneaux de 8cm d’épaisseur viennent se fixer sur la structure béton du bâtiment par un système de suspente. Cette double peau béton confère au bâtiment d’une très bonne inertie.

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La morphologie des panneaux a été étudiée afin que ceux-ci soient les moins lourds possible et soient transportables par camion.

Cependant, le caractère aléatoire des façades a rajouté une étape de fabrication manufacturée dans la mise en œuvre de panneaux en béton préfabriqué. Or, nous avons vu que, selon les principes de préfabrication, chaque pièce doit être reproductible de manière industrielle et en série, ce qui est donc impossible ici.

L’agence LAN a déposé un brevet pour ces façades et renouvellent la préfabrication béton au profit de façades d’un nouveau genre.

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A. Zaha Hadid – Pierres VIVES De la même manière, pour les archives de Montpellier dessinées par Zaha Hadid, il a fallu inventer des nouveaux procédés de construction faisant appel au béton préfabriqué. En effet, Hérault aménagement lance un appel d’offre pour concevoir le nouveau bâtiment des archives départementales en 2005, qui se révèle infructueux. En effet, le principal problème était la maîtrise des interfaces entre les différents corps d’état pour un projet qui demande une approche globale. Ainsi, un an plus tard, un autre appel d’offre est lancé, cette fois-ci réunissant tous les corps d’état.

Sud Vinci Construction, Sogea Sud, Dumez Sud et GTM Sud s’unissent donc afin de réfléchir à la conception du bâtiment.

En effet, le projet représente un arbre couché, symbole du savoir, de 200 mètres de long, sur 45 mètres de large et 25 mètre de hauteur. Le tout présente donc des lignes courbes, des pans inclinés et des angles adoucis ou aigus. 1/3 des 25 000m2 est destiné aux archives, le reste accueille une médiathèque ainsi qu’un auditorium et des salles de lecture.

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Les dernières phases de conception subissent des contretemps : les entreprises ne sachant pas comment édifier le bâtiment le plus justement possible. Ce dernier ne respecte pas la Règlementation Française comme par exemple pour les plans inclinés à 35°qui sont, chez nous, considérés comme toitures et doivent donc être étanches. De plus, l’agence britannique n’a prévu que 2 joints de dilatation alors qu’il faudrait en prévoir deux supplémentaires aux vues des dimensions du bâti.

Initialement prévue en béton coulé en place, la peau du bâtiment est finalement conçue pour être préfabriquée. En effet, ce choix s’est fait de manière logique pour une question de faisabilité : l’appui des fenêtres se faisant à 60cm de profondeur, il aurait fallu d’énormes quantités de béton en utilisant une technique traditionnelle.

C’est l’entreprise DELTA Fabrication qui réalise les quelques 1036 éléments de façade, conçus avec plus de 300 moules différents. Plusieurs soucis ont été rencontrés ce qui a retardé la phase de conception : les entreprises ont rencontré des difficultés de tramage du bâtiment ainsi que pour la conception des moules où les formes complexes excluaient l’utilisation de techniques traditionnelles et ont donc fait appel à des logiciels de CAO. Ces éléments ne reprennent que leur poids propre et celui des menuiseries : ils ne participent pas à l’équilibre du bâtiment. La structure de ce dernier, malgré ces formes complexes, suit un principe poteaux / poutres.

Chaque pièce a été pensée de manière à ce que les systèmes de levage et de manutention soient invisibles en façade. La pose a, elle aussi, fait objet d’une étude poussée de manière à positionner les pièces, aux géométries toutes différentes, en place avec une précision du millimètre. Les joints ont ensuite été travaillés de manière à ce que le bâtiment conserve l’aspect monolithique voulu par l’architecte.

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Ainsi, les nouvelles archives départementales de Montpellier ont fait appel à un travail de conception poussé sur toutes les différentes phases du chantier. La solution du préfabriqué est ici venue en aval du processus de conception ce qui a engendré d’énormes retards de chantier et autres difficultés avec les entreprises.

Il semble donc qu’un bâtiment préfabriqué doit être pensé dès les premières phases de conception et de concert avec les entreprises afin que le chantier soit géré au mieux. L’inverse obligeant les entreprises à lancer des études afin d’adapter les solutions techniques à l’architecture voulue, ce qui engendre donc des surcoûts.

Enfin, les logiques de la préfabrication voudraient que les pièces soient reproductibles en série. Ici, très peu de pièces sont similaires et même si le choix de la préfabrication a été logique pour ce projet, elle n’est pas rationnelle en terme économique. On peut alors se poser la question du ratio surface produite / volume de béton déployé.

Nous pouvons donc constater que la préfabrication béton offre un très large champ de possibilités. A l’image de l’agence LAN, il est possible d’exploiter rationnellement ce procédé constructif afin d’inventer de nouveaux procédés. Cependant, cette logique oblige à penser la phase de construction pendant la conception. Le projet de Zaha Hadid nous montre ici les limites de la préfabrication. Ce mode constructif ne peut pas être adapté à tous les projets. Cependant, c’est au travers de ce type d’opérations et des problèmes rencontrés que les modes de pensée évoluent.

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CONCLUSION

Au travers des différents exemples vu précédemment, nous avons vu que le béton préfabriqué était une solution constructive efficace pour plusieurs raisons très diverses. En effet, Lacaton et Vassal l’utilisent pour des raisons qualitatives qui leur permettent de dégager des grands volumes grâce à la grande portée.

Pour Schlachet, l’intérêt est la rapidité de mise en œuvre permettant de limiter le temps de chantier alors qu’avec Puig & Pujol, ce sont les qualités thermiques et économiques qui sont mises en avant.

Enfin, LAN Architecture l’utilise pour des qualités de parement et Zaha Hadid pour des questions de logiques constructives.

Ainsi, il apparaît que l’utilisation du béton préfabriqué doit être pris en compte pendant les phases de conception afin d’étudier la faisabilité dès les premières étapes du dessin. Le choix d’une structure basique dont les éléments sont disponibles sur les catalogues des entreprises facilite les échanges entre l’architecte et ces dernières, limite les études nécessaires à la création de l’élément et est garant de la production d’un élément de qualité. L’intérêt économique est réel lorsque l’on fait le choix de ce type de structure. Or, le transport des éléments sur chantier rattrape le potentiel bénéfice économique.

Au travers de l’expérience de LAN Architecture, il apparaît que s’il on fait appel au béton préfabriqué afin d’innover, il semble évident de jauger de la faisabilité de la mise en oeuvre de l’élément avec les entreprises afin de limiter les surcoûts.

La préfabrication béton peut, grâce aux nouvelles avancées techniques, être un avantage pour de nombreux chantiers et offrir de nouvelles possibilités, tant sur le plan structurel qu’esthétique. Cependant, il semble difficile d’adopter cette méthode de construction à des projets qui ne respectent pas les principes de base de la construction modulaire.

En est-il de même pour les constructions en éléments préfabriqués dans d’autres matériaux ?

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BIBLIOGRAPHIE

Architecture Acier Construction – N°10 – Mai 2009 CRITICAT – N° 8 – Septembre 2008 AA’ - N°374 – Octobre-Novembre 2009 AMC – N°185 – Février 2009 AMC - N°222 - Mars 2013 Le logement contemporain / entre confort, désir et norme – Monique Eleb & Philippe Simon – Ed Mardaga L’essentiel – Ciments et Béton – CIMbéton Aide mémoire du béton armé – Pierre Guillemont – Ed. Dunod Construire avec les bétons – Collection techniques de conception – Le Moniteur Lacaton et Vassal : http://www.explorations-architecturales.com/data/new/fiche_112.htm http://src.holcimfoundation.org/dnl/9f6b15d0-7219-4d2c-bb67-ca9661c8aa51/ Nantes.pdf http://javiercallejas.com/?photo=lacaton-vassal-nantes-school-of-architecture http://www.constructif.fr/bibliotheque/2011-2/l-economie-vecteur-de-libertes. html?item_id=3085 http://ds.arcelormittal.com/repo/AMC%20France/Metal3.pdf préfabrication : http://www.technologuepro.com/genie-civil/Modulation-ConstructionsPrefabrication/Chapitre1-Notion-prefabrication-construction.pdf http://rp.urbanisme.equipement.gouv.fr/puca/activites/Entre_confort_desir_ normes.pdf https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00554230/document http://www.bernardphilibert.fr/spip/IMG/pdf/BLOCS-2.pdf SCHLACHET / PUIG & PUJOL : https://www.amc-archi.com/photos/puig-pujol-148-logements-sociaux,396/ plan-d-etage-courant-148-lo.4 http://www.archdaily.com/383168/social-housing-frederic-schlachet-architecte/

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PrĂŠmurs : http://www.kp1.fr/files/batiments-collectifs-et-tertiaires/Guide%20utilisation%20 V8.pdf http://www.ffbatiment.fr/federation-francaise-du-batiment/laffb/mediatheque/ batimetiers.html?ID_ARTICLE=465 http://www.febe.be/frontend/files/userfiles/files/Andere%20Publicaties/ publication-techniques/Brochure%20technique%20premurs.pdf LAN Architecture : http://www.ciments-calcia.fr/NR/rdonlyres/C1B5C37C-51DE-4423-AEBF8A330EABADEE/0/CommuniquĂŠBure.pdf http://www.pavillon-arsenal.com/img/conference/273/cp/PAV_273_CP.pdf Zaha Hadid : http://www.archdaily.com/273554/pierres-vives-zaha-hadid-architects/ http://www.lemoniteur.fr/157-realisations/article/actualite/858300-amontpellier-zaha-hadid-acheve-pierres-vives