L'ossature bois non standard dans l'architecture - Matthias Knoblauch

École Nationale supérieure d’Architecture de Nancy Ecole Nationale Supérieure des Technologies et Industries de Bois

L’ossature bois non-standard dans l’architecture

Matthias Knoblauch Année universitaire : 2013-2014 Mémoire de fin d’études

Master Architecture Bois Construction Directeur de mémoire : Franck Besançon

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Je tiens à remercier Thomas Weulersse (gérant de l’agence Atelier D-Formes), Julien Meyer et Oscar Gamez (doctorants à l’ENSA Nancy), ainsi que JeanFrançois Bocquet (enseignant en génie civil bois, DAO/CAO et RDM à l’ENSTIB) pour le temps qu’ils ont pu me consacrer.

Je salue également Gilles Michaelidis, Nicolas Pellicier, Clément Stoll et Anne Ginestet, qui m’ont encouragé, nourri ma réflexion et soutenu tout au long de ce travail d’écriture.

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À la mémoire de mon père

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Sommaire

Introduction

Partie 1 : Qu’est-ce que l’ossature bois ?

A. La notion de standard/non-standard B. Les atouts de la technique constructive en ossature bois Partie II : Qu’apporte le non-standard à l’architecture ?

A. Le non-standard peut redonner sa place à l’architecte B. L’ouverture des possibilités Partie III : Quelles sont les clés pour rendre ces projets accessibles ?

A. Le processus de projet B. Les technologies à disposition

Conclusion

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Avant propos Les raisons de choisir un sujet de mémoire parmi d’autres sont multiples. La mienne a été guidée par des discussions avec mes camarades et enseignants, mais surtout par ma propre expérience de vie, en Alsace, dans un pavillon en ossature bois. C’est ainsi que ce mémoire est parfois volontairement, mais le plus souvent inconsciemment « engagé ».

Par ailleurs, je tiens à ce que mes lecteurs voient à travers ces prises de position, des encouragements aux débats, des propositions de questionnements, plus que d’irrécusables affirmations.

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Introduction En France entre les années 1970 et 1980, la construction bois faisait face à une architecture « dématérialisée » : rien n’était assez blanc, assez pur, assez lisse.

Une réaction émotionnelle contre ce fonctionnalisme explique peut-être la réapparition timide du bois à cette époque. Toujours est-il que son emploi dans la construction a clairement été motivé dans les années 80 par des actions gouvernementales, le secteur de l’habitat en particulier pour son caractère démonstratif pour le public. À ces considérations s’ajoutait un objectif plus global : la baisse des prix dans le secteur du bâtiment grâce à la réduction des coûts de construction que certains attendaient de l’utilisation de la structure bois. Cette période de crise pétrolière a engendré les premiers questionnements sur la construction durable.

Afin de répondre à l’attente de ces nouveaux maîtres d’ouvrage, certains architectes ont cherché à rationaliser la conception et la mise en œuvre, grâce à l’introduction de différents logiciels, l’utilisation de produits de grande série et surtout l’emploi de pans de murs à ossature préfabriqués (plus économiques que le système poteau poutre). Parallèlement à cette conception, les années 80 ont été marquées par l’apparition de la mixité des matériaux conférant à la technique une image plus contemporaine. Ces avancées ont permis la réduction des coûts de construction et d’élargir le marché.

Aujourd’hui, l’État a une fois de plus l’ambition de développer significativement l’usage du bois dans la construction en valorisant ses atouts environnementaux. La filière bois construction fait ainsi partie des 34 projets pour la « nouvelle France industrielle ». Le plan d’avenir lancé le 17 octobre 2013 par les ministères de l’Agriculture, du Redressement productif et du Logement a entre autre pour objectif de venir au secours de la filière bois. Ce plan prévoit que le bois construction fera l’objet d’actions spécifiques, notamment sur la réglementation, pour faciliter son utilisation dans la réalisation de bâtiments. En France, plus de 11 % des maisons individuelles (dans le secteur diffus), et près de 20 % des agrandissements sont en

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bois1. Mais au-delà de l’action politique, nous constatons que le bois retrouve sa place comme matériau de construction dans les mentalités.

Ressource disponible en grande quantité sur tout le territoire, renouvelable et notamment utilisée pour la séquestration du carbone, le choix du matériau bois pour des constructions durables n’est plus à démontrer. C’est ainsi que grâce aux techniques modernes de stabilisation (traitement, usinage de bois massif, reconstitution à partir de lamelles, etc.), aboutissant à la fabrication du lamellé-collé, de contre-plaqués, panneaux particules, le bois constitue un matériau de construction primordial à usage de structure et de revêtement, compatible avec les exigences architecturales et les normes de construction plus rigoureuses. Aussi des techniques industrielles d’avant-garde, des procédés de traitements nouveaux constituent un ensemble de données qui, cumulé à l’évolution des normes de la construction et aux exigences de productivité dans les entreprises, demande de la part des concepteurs et constructeurs, des compétences nouvelles dans la conception des projets et la maîtrise de leur coût.

C’est dans cette logique de développement des murs à ossature bois que s’inscrit ce mémoire. Toutes les avancées technologiques dans ce domaine sont le catalyseur de techniques constructives nouvelles que nous placerons sous la bannière de « l’ossature bois non standard ». Dans une logique de rationalisation de sa définition, nous montrerons l’intérêt qu’apporte l’ossature bois non standard à l’architecture contemporaine.

Dans une première partie, Nous tâcherons pour ce faire de définir ce qu’est l’ossature bois et ce que nous entendons par « non-standard ». Nous verrons à travers plusieurs exemples de projets architecturaux comment elle s’applique. Nous expliquerons dans un second temps grâce à ces exemples les différents intérêts de cette technique. Nous étudierons ainsi leur processus de conception d’un point de vue architectural et d’un point de vue technique. Nous proposerons dans une troisième et dernière partie différentes manières de concevoir un projet complexe, adapté et viable. Nous donnerons quelques pistes de réflexion afin d’améliorer le processus de conception d’un projet non-standard.

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Source : Observatoire National de la Construction Bois, Juin 2012 12

Partie I : Qu’est-ce que l’ossature bois ?

Vieille de plusieurs siècles, l’ossature bois a su évoluer avec les technologies actuelles et fait aujourd’hui l’objet de recherches avancées dans le domaine de la construction. Grâce à ses nombreux atouts, la technique est devenue symbole de la construction durable et les maisons à ossature bois investissent progressivement les paysages français.

Il existe aujourd’hui un très grand nombre de variantes possibles dans la composition d’un mur à ossature bois. C’est pourquoi nous tenterons dans cette première partie de définir ce qu’est l’ossature bois.

Pour ce faire, nous distinguerons dans un premier temps l’ossature bois standard et non-standard. Nous rappellerons le contexte dans lequel s’inscrit la technique.

Nous décrirons ensuite plus précisément les différents éléments constituants des murs à ossature bois en comparant les acquis standards à quelques exemples de projets non-standard. Nous pourrons ainsi proposer une définition de ces deux notions.

Nous verrons dans un deuxième temps les différents avantages qu’apporte la technique dans le domaine de la construction. L’analyse de ces avantages techniques, économiques et architecturaux nous permettra d’aborder la seconde partie du mémoire, à savoir ce qu’apporte l’ossature bois non standard à l’architecture.

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A. La notion de standard/non standard a. Contexte Le système constructif de murs ossature bois (aussi appelé « de plate-forme » ou encore « MOB2 »), s’est très rapidement développé dans les pays à forte couverture forestière d’Amérique du Nord (États-Unis, Canada). Issue de la méthode par bois courts des maisons à colombages (cf. figure 1), son développement a été permis grâce aux techniques apportées par les immigrants européens en raison leur volonté de s’installer rapidement sur leurs nouvelles terres. Ainsi emmenée sous forme d’ébauche sur le continent américain, la construction à ossature bois est revenue très améliorée en Europe. Ce système constructif représente aujourd’hui plus de 90 % des constructions réalisées en bois dans ces pays.

Son succès s’explique non seulement par l’apparition de nouveaux matériaux et les progrès accomplis dans les fixations (clou torsadé) et les connecteurs métalliques, mais aussi grâce à l’élaboration d’une multitude de matériaux de remplissage et de parement. La technique par ossature bois, ossature plate-forme ou encore MOB, se distingue d’autres systèmes constructifs par les montants de son ossature qui ne font la hauteur que d’un seul étage.

Aujourd’hui en France, l’ossature bois est la technique constructive la plus employée dans la construction bois. Elle représente 75 % des systèmes constructifs utilisés par les entreprises (contre 12 % pour les systèmes poteaux poutres, 5 % pour les bois massifs empilés, 4 % pour les panneaux massifs contrecollés ou contre cloués et 3 % pour les colombages traditionnels). En effet, environs 7.000 logements bois ont été bâtis en 2002 : 5.000 individuels et 2.000 maisons groupées ou immeubles collectifs. En 2011, sur les 138.846 maisons individuelles mises en chantier en France (secteur diffus), 15.685 sont en construction bois3 ce qui représente 11,3 % conformément au marché pour la construction bois4.

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MOB : Maison à Ossature Bois Source : Observatoire National de la Construction Bois, Juin 2012 4 Source : SOes. SIT@DEL2 3

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Ces chiffres montrent une très nette progression du marché de la construction bois Cependant, pour nous resituer dans un contexte plus général, le taux de renouvellement du parc immobilier français (constructions neuves), toutes techniques constructives confondues, ne représente que 1 % du parc existant.

Figure 1 : Plancher d’épure d’une maison alsacienne5

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Cette photographie prise à l’écomusée d’Alsace à Ungersheim nous montre la manière de monter la façade d’une maison traditionnelle à colombages : au sol directement sur le chantier avant d’être redressé.

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b. Composition des murs Le pan d’ossature : Dans l’ossature bois standard, les murs sont composés d’une lisse basse rectiligne, de montants verticaux d’entraxe de 400 mm (pour des bâtiments de plusieurs étages) ou 600 mm (pour des bâtiments de plain-pied ou R+1), d’une lisse haute et d’une lisse de cintrage (pour lier en haut tous les pans de mur). Les sections les plus courantes des éléments d’ossature sont 45x95 mm, 45x120 mm ou encore 45x140 mm.

Dans l’ossature bois non standard les entre axes, les sections des montants et des lissent varient en fonction des types de murs. Voyons à travers cinq exemples de projets que nous pouvons qualifier de « non standards » quels matériaux sont utilisés et la manière dont les différents éléments d’ossature sont disposés.

Observons d’abord le projet de centre multi accueil à Guebwiller (Alsace), réalisé par l’agence Atelier D-Formes (cf. figure 3 p. 21). Nous sommes en présence de murs verticaux en plan courbe. Les montants d’ossature sont des poutres en I composés d’une semelle en bois massif de 60x45 mm et d’une âme de 10 mm en Triply. La largeur totale des montants est de 360 mm et correspond à celle des lisses hautes et basses (épaisseur 45 mm), rabotées pour donner la courbe. L’entre axes des montants est de 400 mm intérieurs et 438 mm à l’extérieur.

Dans le projet d’école maternelle à Hettange-Grande (Moselle), réalisé par l’agence G.studio, les pans d’ossature sont en plan courbes et inclinés. Nous relevons deux « voiles » d’ossature : l’ossature intérieure verticale et à l’extérieur, des retailles de panneaux de bois trois plis ont été utilisées pour la fabrication des structures des plans inclinés (cf. annexe figure 17). Les lisses sont disposées de la manière suivante : lorsque le mur est incliné de manière à ce que la partie basse soit plus large que la partie haute, chacun des pans d’ossature profite d’une lisse basse tandis qu’une lisse haute plus large est commune aux deux (et inversement).

Les différents plans générés par cette disposition sont obtenus par un soussystème de caissons.

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Nous avons également l’exemple d’un prototype de microhabitat, le Glampod, réalisé par l’agence Gaukroger & Partners. Ce projet présente des murs à double courbure. Les montants en arcs de cercle sont composés de bois massif abouté de section 250x60 mm environs avec un entre axes de 450 mm (cf. figure 2 p. 21).

Chaque pair de montant situé de part et d’autre de la lisse haute forme un cercle dont le diamètre est variable pour donner la forme de capsule. Deux larges lisses basses rectilignes d’environs 200x80 mm de section servent également de support de plancher. Une lisse haute cintrée de même section reprend les montants. Des étrésillons sont disposés à mi-hauteur.

Le projet d’habitation HUS-1 de l’architecte suédois Torsten Ottesjö présente également un double cintrage. Deux pans d’ossature différents ont donc été nécessaires pour assurer la stabilité du bâtiment : les ossatures intérieure et extérieure constituées de lames de bois verticales cintrées de faibles sections (approximativement 50x30 mm) sont disposées tous les 20 mm (cf. annexe figure 28). Elles sont le support de longes lames incurvées horizontalement de plus grande section (environs100x60mm) qui font office d’étrésillons.

Pour finir, observons le projet de maison de l’énergie solaire à Toul réalisée par l’agence Cartignies-Canonica. De forme parfaitement sphérique, l’édifice est réalisé à partir de caissons de bois remplis d’isolant qui sont montés à la manière d’un igloo. Les caissons sont composés de panneaux 3 plis en épicéa de 30 mm et dont les dimensions sont conférées en fonction de la position dans le mur (cf. annexe figure 32). Pour classer le bâtiment dans la catégorie des structures à ossatures bois, il faut considérer les empilements successifs des caissons comme pan d’ossature, l’élément « caisson » en lui-même ne relevant pas de la technique par ossature bois. En effet, les faces intérieures et extérieures des caissons font office de panneaux de contreventement, les faces supérieures et inférieures d’étrésillons et les faces latérales, une fois les caissons assemblés entre eux, sont considérées comme montants d’ossature.

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Les contreventements Dans l’ossature bois standard, la structure basse est stabilisée sur le plan longitudinal par des dispositifs de contreventements dont la fonction est de rendre stable l’ensemble de la construction face à la pression du vent (suivant les valeurs définies par les normes officielles). La méthode la plus pratiquée dans l’ossature bois standard consiste à utiliser des panneaux dérivés du bois pour assurer l’indéformabilité de l’ossature dans son plan. Les panneaux les plus souvent employés (suivit de leur épaisseur minimale6) sont en général : les panneaux particules (CTBH, P5 ou P6) 12 mm, multifonction (MFP) 8 mm, lamelles orientées (OSB 3 ou OSB 4) 8 mm et le contre-plaqué (CTB X, S2 ou S3) 7 mm. Il existe également des écharpes en bois disposées de manière continue ou discontinue.

D’autres techniques de contreventement peuvent être envisagées telles que les tirants en acier, ancrés au gros œuvre et à la lisse haute (cette technique s’avère parfois nécessaire pour augmenter la valeur de résistance d’un mur déjà contreventé par l’un des procédés exposés) ou encore des lames d’acier galvanisé, disposées en diagonale sur le côté extérieur ou intérieur des ossatures, tendues et fixées aux traverses hautes et basses.

Dans le cas de l’ossature bois non standard, le contreventement peut être géré de toute autre manière et toujours en fonction de la forme des murs. Dans l’exemple du centre multi accueil à Guebwiller le contreventement est assuré par deux panneaux fins situés du côté intérieur (2 panneaux OSB 10 mm) et extérieur (MDF 10 mm). Le choix de panneaux fins a été fait pour permettre leur cintrage. Le Glampod est contreventé au moyen de larges planches de bois massif (environs 400x15 mm) clouées directement sur l’ossature. Comme nous l’avons vu dans la partie « pan d’ossature », la disposition des caissons auto stables de la Géode à Toul assure le contreventement. Pour finir, dans le cas de l’école maternelle à Hettange-Grande et de l’habitation HUS-1 le contreventement est assuré directement par la géométrie de l’ossature sans ajout de renforts supplémentaires.

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Source : http://www.crit.archi.fr/, Murs à ossature en bois (p.12), 27.12.2013 18

L’isolant et ses protections : De manière générale, que l’on soit dans une configuration standard ou non, les mêmes gammes de produits sont utilisées en fonction des performances thermiques et acoustiques attendues. Nous pouvons tout d’abord trouver de l’isolant minéral (laine de roche, laine de verre, verre cellulaire, etc.) comme c’est le cas pour la géode à Toul dont les caissons sont remplis de laine de verre ou dans les deux projets de micro-habitat. Il existe également des isolants de type naturel (liège, fibres de bois, fibres de lin, laine de mouton, etc.) dans les murs standards comme dans les murs des projets de la crèche à Guebwiller et de l’école primaire d’Hettange-Grande isolés à partir de ouate de cellulose insufflée et de panneaux en fibres de bois. Bien qu’ils ne soient pas présents dans les exemples étudiés pour des

raisons

écologiques,

les

isolants

synthétiques

(polystyrène

expansé,

polystyrène extrudé, polyuréthane, mousse phénolique) peuvent malgré tout être employés dans le standard comme dans le non-standard.

Dans tout type de construction, nous avons la nécessité de protéger l’isolant afin qu’il puisse de travailler dans les meilleures conditions. Il faut le préserver de l’humidité en provenance de l’extérieur ou de l’intérieur, mais aussi améliorer l’étanchéité à l’air. Pour ce faire il est d’usage de disposer, entre le côté intérieur des ossatures et le revêtement extérieur, un film plastique (pare-vapeur, frein vapeur ou pare pluie) apte à constituer un barrage à la migration de vapeur et d’air.

Ces éléments de protection pouvant s’adapter, quelle que soit la forme géométrique des parois, ils seront les mêmes dans un mur à ossature bois standard comme non standard.

Les revêtements intérieurs : Le choix d’un parement intérieur est étroitement lié aux exigences esthétiques, de solidité, mais aussi la fonction qui lui est imposée en tant que matériau coupefeu. Les revêtements intérieurs les plus utilisés dans l’ossature bois standard7 sont : les plaques de plâtre, de gypse cellulose, de contre-plaqué ou contrecollée, de particules ou d’OSB.

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Source : http://www.crit.archi.fr/, Murs à ossature en bois (p.18), 02.10.2013 19

Concernant les projets non standard, les revêtements intérieurs relèvent une fois de plus de la géométrie des murs. Le problème de cintrage ne se posant pas dans le cas de l’école maternelle à Hettange-Grande dont les murs intérieurs sont droits, le parement se compose de panneaux de plâtre couverts d’une peinture naturelle (absence de COV8). Le revêtement intérieur de la crèche à Guebwiller en revanche suit la même logique que pour son contreventement : 2 fines plaques de plâtre de 13 mm chacune permettant le cintrage. Notons pour finir que de fines lames de bois9 sont utilisées comme parement intérieur dans les projets que sont le Glampod et HUS-1 ; les murs étant cintrés dans deux directions, il est difficile d’envisager l’applique de quelque panneau que ce soit. Le même problème de double cintrage se pose dans le projet de géode à Toul dont les panneaux intérieurs des caissons sont exposés bruts sans aucun parement.

Les revêtements extérieurs : Les revêtements extérieurs des constructions à ossature bois peuvent recevoir la plupart des matériaux de revêtement disponibles sur le marché. Ils sont principalement choisis pour leur aspect esthétique, leur prix de revient et d’entretien.

En fonction de leur nature, les matériaux de parement extérieur recevront une lame d’air sur leur face intérieure. Les produits plus souvent employés10 dans l’ossature bois standard sont principalement : les revêtements plastiques épais (sur support continu), les enduits au mortier de ciment (sur armature d’accrochage), les parements maçonnés (briques de parement, etc.), les tuiles et ardoises (terre cuite, fibrociment, etc.), les matériaux en plaque (fibrociment, plastique, etc.) et les revêtements en bois massif (clins, frises, bardeaux, etc.).

Les parements extérieurs dans l’ossature bois dite non standard sont choisis de la même manière si ce n’est qu’un critère vient s’ajouter à leur sélection : la géométrie du mur. Le problème de la courbure des murs de la crèche à Guebwiller est contourné en appliquant un crépi en façade. Dans le cas de l’école maternelle à Hettange-Grande, les murs sont de forme conique. Un bardage vertical en mélèze

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COV : Composés Organiques Volatils Rappelons que ces projets de petits habitats privés ne sont pas tenus de répondre aux Eurocodes ou autres normes.

10 Source : http://www.crit.archi.fr/, Murs à ossature en bois (p.19), 02.10.2013 9

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posé à recouvrement décalé permet d’une part l’évacuation rapide des eaux de pluie ainsi qu’une finition propre malgré la complexité de la forme. Le rayon de courbure étant plus grand et donc plus facile à gérer horizontalement que verticalement dans le cas du Glampod, l’architecte a opté pour une pose horizontale à recouvrement. Les lames de bardage doivent malgré tout garder une épaisseur suffisante pour permettre leur cintrage et résister à l’arrachement. Le double cintrage des murs de HUS-1 est plus complexe. Le choix du parement extérieur s’est donc porté sur un bardage en tavaillons (200x600x10 mm), ces « écailles » permettent une excellente protection en plus d’une plus grande souplesse géométrique. Pour finir, le choix de plaques d’acier corten comme parement extérieur de la géode à Toul est, comme nous le verrons dans la seconde partie, purement architectural. La géométrie sphérique du projet impose malgré tout de gérer des recouvrements verticaux et horizontaux des plaques pour limiter les infiltrations d’eau de pluie. Pour ce faire, le lattage vertical est de section variable (40x40 mm en partie haute et 40x60 mm en partie basse) et les caissons sont décalés.

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c. Définition de l’ossature bois non standard Les murs porteurs de chaque niveau portent le sol de l’étage supérieur et ainsi de suite. Au fur et à mesure du chantier, chaque niveau horizontal sert de plan de travail, de plate forme, pour l’assemblage et le montage des éléments verticaux de l’étage suivant. Le bâtiment se construit niveau par niveau. Les planchers reprennent les charges verticales de l’ossature. Grâce à cette technique, il est maintenant possible de réaliser des immeubles de 4 ou 5 étages. Cependant, tenter de définir ce qu’est un mur à ossature bois non standard est un travail sans fin qui consiste à explorer tout l’univers des possibles sortant de la sphère limitée du standard. Il est malgré tout possible de s’en approcher en confrontant les projets cités en exemple à l’ossature bois standard.

Dans l’exemple du prototype Glampod, nous remarquons que la forme du projet est

uniquement

dictée

par

la

géométrie

de

l’ossature.

Comme

précisé

précédemment, une lisse basse rectiligne et une lisse haute cintrée reçoivent les montants. Ces derniers, présentant une densité supérieure à celle de l’ossature bois standard (entre axes de 450 mm) sont demi-circulaires et de rayons différents. Dans ce projet comme dans les autres exemples étudiés, la géométrie des l’ossatures et celles du projet fini sont identiques.

Toujours dans l’exemple du prototype Glampod, nous constatons que de la laine de verre est utilisée pour l’isolation, protégée par un pare pluie et un pare vapeur que l’on trouve également dans l’ossature bois standard. Bien que le bardage soit cintré dans deux directions exigeant une pose rigoureuse, son support et la technique de pose horizontale à recouvrement n’en restent pas moins standard. Il en est de même pour le parement intérieur. Comme c’est le cas pour les autres projets étudiés, les matériaux de remplissage, de protection et de parement du prototype Glampod sont les mêmes que ceux utilisés dans l’ossature bois standard. (cf. figure 2) Observons maintenant les murs à ossature courbes de la crèche à Guebwiller.

Dans ce cas de figure, nous pouvons constater que la forme générale du mur est

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donnée par les lisses basse et haute en LVL11 usinées en courbe. Le choix de montants en I, également fait dans certaines ossatures bois standard, permet une isolation plus performante. Les panneaux de contreventement, le lattage, les revêtements intérieur et parement extérieur ainsi que les protections de l’isolant (freine vapeur, pare pluie) se retrouvent également dans les ouvrages ossature bois standards. (cf. figure 3) Nous pouvons en déduire que la distinction entre l’ossature bois standard et nonstandard se fait principalement au niveau de la géométrie de la structure des pans d’ossature.

Tous

les

autres

éléments

(isolant,

protection

d’isolant,

contreventements, parement intérieur et extérieur) découlent directement de la géométrie de l’ossature et restent systématiquement des adaptations des techniques standard.

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LVL : Laminated Veneer Lumber ou Lamibois 23

Figure 2 : Axonométrie de la composition du mur

Figure 3 : Axonométrie de la composition du mur 24

B. Les atouts de la technique constructive en ossature bois a. Les systèmes mixtes Dans les décennies précédentes, des recherches associant le bois avec d’autres matériaux ont prouvé les multiples avantages de cette mixité qui va au-delà du simple collage. C’est dans les années 90 que le développement de la mixité des matériaux a permis de diversifier le marché de la construction bois et entrainé son développement global. Ces recherches ont incité des architectes qui n’avaient encore jamais employé ce matériau à construire non pas en bois, mais avec du bois pour optimiser techniquement et économiquement leurs réalisations en leur apportant de nouvelles qualités esthétiques. Utilisé pour les fondations, mais aussi comme volant thermique, écran acoustique ou élément coupe-feu, le béton apporte la massivité qui manque parfois aux constructions à ossature bois. Le métal renforce les caractéristiques mécaniques du bois. La mixité du bois avec le métal, le béton et le verre a apporté à la création architecturale le nouveau souffle qui lui manquait.

Ce développement trouve particulièrement sa place dans l’ossature bois non standard qui misent énormément sur le développement et surtout l’innovation.

Prenons l’exemple de l’agence Atelier D-Formes, un projet non standard dont les rayonnages situés au cœur du projet sont réalisés par de larges murs en terre crue.

L’inertie thermique de ce noyau minéral permet un stockage de la chaleur durant la journée et sa restitution durant la nuit. Cela permet de réduire de manière passive l’énergie à fournir au matin pour réchauffer tout le volume de l’agence. La même stratégie est employée dans la géode à Toul, où l’on retrouve également ce noyau minéral, ici en béton, au niveau de la dalle, de la mezzanine et de la circulation verticale.

Dans l’exemple de l’école maternelle d’Hettange-Grande, nous pouvons constater que la composition du bâtiment est issue d’une conception mixte. L’assise du bâtiment ainsi que certains voiles situés dans les zones humides sont réalisés en béton toujours dans le but d’apporter une certaine inertie thermique, mais également afin d’éviter les problèmes de variations dimensionnelles liés à

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l’humidité. De plus, la structure principale du bâtiment est constituée d’une structure poteau poutre en bois lamellé-collé tandis que les murs intérieurs et extérieurs sont en ossature bois, technique plus adaptée pour répondre aux formes complexes des façades. b. Une construction légère La technique offre de multiples configurations possibles qui confèrent aux structures bois leur souplesse et leur légèreté. Elle leur permet de s’imposer sur des terrains à forte pente, dans les cas de sols à faible portance ou dans des régions soumises aux tremblements de terre. Lorsque des bâtiments en maçonnerie sont soumis à des affaissements ou à des tassements inégaux, il se forme rapidement des fissures plus ou moins graves. Une réalisation en bois, en revanche, peut subir un affaissement de plusieurs centimètres d’un angle à l’autre sans conséquence visible et surtout sans dégradation importantes. « Mon terrain était mal stabilisé. C’est un terrain de remblais mal compacté sur 2,50 m d’épaisseur en bordure de Loire. Pour une maison en parpaing, il aurait fallu aller chercher le sol dur à 18 mètres de profondeur. Pour construire ma maison en bois de 200 m² habitables, une dalle légère à double treillis a suffi : 50 m³ de béton portent les 60 tonnes de bois de la maison. »12

En ce qui concerne la conception les projets de micro-habitats que sont HUS-1 et le prototype Glampod, la maîtrise d’œuvre s’est instinctivement tourné vers une structure bois permettant la préfabrication, le transport et la livraison du projet sur site sur de légères fondations. Dans le cas de la géode à Toul, la maîtrise d’œuvre a d’abord proposé une structure acier pour la réalisation de la forme sphérique. En observant ensuite les coûts de ce type de structure, mais surtout le poids qu’elle représente, l’ossature bois s’est imposée comme solution idéale pour répondre à ces contraintes.

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Gilles Coutault, propriétaire d'une maison à ossature bois 26

c. L’économie du projet Très attirés par les avantages économiques de la construction à ossature bois au début des années 80, les maîtres d’ouvrages et les maîtres d’œuvre ont provoqué des contre-performances qui ont terni l’image de marque de la technique. Les entreprises qui se sont lancées dans l’aventure en furent ébranlées. Aujourd’hui, tous les intervenants de la filière ont pour mot d’ordre : éviter de faire de la baisse des coûts l’argument principal de l’emploi du bois dans le bâtiment.

Concernant la technique en elle-même, nous remarquons que son caractère durable (performance des nouveaux isolants, réduction des ponts thermiques, etc.) permet des économies de chauffage et donc de grands avantages financiers à long terme. Notons également que sa légèreté permet des économies significatives sur le poste fondations. A structures égales, le bois est un matériau jusqu’à 7 fois plus léger que le béton13. De plus, la grande souplesse que permet la technique au niveau des matériaux de remplissage ainsi que les possibilités qu’elle offre par la mixité avec d’autres techniques constructives permet une gestion beaucoup plus fine des coûts de construction. Un autre argument intéressant concerne la réduction du temps de mise en œuvre. Cette réduction est très importante pour les antécédents à la propriété auxquels elle évite de cumuler sur une trop longue période le paiement d’un loyer et le remboursement de leur prêt. Elle est également avantageuse pour les propriétaires bailleurs ou les maîtres d’ouvrages publics qui ont ainsi l’assurance de percevoir plus rapidement les loyers et de profiter au maximum des différés d’amortissement et d’intérêts.

Ces arguments sont valables pour l’ossature bois standard comme pour le nonstandard, bien que la conception et la réalisation de projets non-standard engendrent des surcoûts. Ces derniers sont particulièrement dûs à la réalisation d’éléments

singuliers

faisant

appel

à

des

techniques

d’usinage

non

conventionnelles, mais aussi à leur temps de fabrication plus long. Nous verrons dans la troisième partie du mémoire les stratégies utilisées à travers les différents exemples non standards pour d’amortir ces dépenses.

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Source : http://www.homeco.fr/, 19.01.2014 27

d. La rapidité de la construction Grâce à une ouverture à la préfabrication, à la réduction du nombre des entreprises intervenant sur le chantier et à de meilleures conditions de travail (mise en œuvre à sec), la construction en bois permet une très nette réduction des détails d’exécution. La phase clos-couvert14 dure en moyenne une semaine pour une maison individuelle et peut être exécutée par une seule entreprise après la réalisation de la dalle du rez-de-chaussée.

L’analyse de plusieurs réalisations montre que le délai moyen d’un chantier à structure bois est d’environ 6 mois pour une maison individuelle et de 9 à 10 mois pour les opérations groupées. Cette réduction sensible de la durée du chantier, favorisée par les possibilités de préfabrication et le montage rapide, offre de nombreux avantages dont une forte économie. Selon le degré de préfabrication en atelier, les panneaux d’ossature peuvent être livrés, entièrement équipés, fenêtres et parements compris. Observons les différents niveaux de préfabrication définis dans l’ossature bois standard et tentons d’identifier dans quel cas de figure se situent les différents projets non standards.

Prédécoupés, mi-usinés Les pièces de l’ossature sont prédécoupées et préparées en atelier. Cela permet une grande souplesse de mise en œuvre, car au niveau du montage, tous les plans, toutes les géométries sont possibles. Les retouches se font directement sur le chantier. Il n’y a pas besoin de moyen de levage et cette méthode ne demande pas de logistique importante. En revanche, elle demande une main-d’œuvre très qualifiée, avec une connaissance globale de tous les corps d’états.

Au vu de la complexité des différents types de murs non standard, il est difficile d’envisager leur montage pièce par pièce directement sur site. Ces éléments complexes à monter ne garantissent pas un clos couvert assez rapide dans nos régions, mais sont envisageables dans des climats moins pluvieux.

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Le clos couvert concerne les ouvrages fixes ou mobiles qui offrent une protection, au moins partielle, contre les agressions des éléments naturels extérieurs.

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Panneaux ouverts Cette méthode consiste en la préfabrication de toute l’ossature en atelier.

L’assemblage des lisses et des montants se fait donc à l’abri des intempéries, avec un matériel et une logistique optimisée. Les panneaux sont ensuite rapidement montés sur le site. Ces derniers restent légers, manu-portables et très facilement mis en œuvre à la main. Cette méthode demande toutefois un peu de logistique (plans d’ateliers, transport, etc.).

Nous retrouvons ce niveau de préfabrication dans le projet de géode à Toul. En effet, les caissons et donc tous les éléments les constituants que nous avons relevés dans la première partie (montants, lisses, traverses, etc.), sont préfabriqués en atelier sans leur face supérieure. Ils sont ensuite remplis d’isolant et sont refermés sur le chantier.

Panneaux semi-fermés La préfabrication de panneaux semi-fermés consiste en l’élaboration en atelier de l’ossature avec tout ou partie du parement extérieur. En ce qui concerne le chantier, cette méthode garantit un clos couvert rapide. La méthode nécessite une grande fiabilité de la géométrie de la structure et des liaisons. Elle nécessite également une logistique importante et des moyens de levage.

Les murs courbes et inclinés de l’école maternelle d’Hettange-Grande se situent à ce niveau de préfabrication. La géométrie des murs permet en effet de livrer des pans d’ossature contreventés qui seront ensuite assemblés entre eux sur le chantier sans leur isolation. (cf. annexes firgure 17) Panneaux fermés Dans cette situation, les panneaux sont préfabriqués et finis en atelier sur leurs deux faces. Nous retrouvons dans ce procédé tous les avantages du travail en atelier (confort, fiabilité, délais, moyens techniques, etc.). Bien que l’assemblage des panneaux sur site soit plus délicat et qu’il demande des moyens de levage importants, nous observons une réduction du temps de chantier, car le procédé se résume au montage des éléments entre eux.

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Ce niveau de préfabrication se rapproche des murs de la crèche à Guebwiller. En effet, afin de simplifier la réalisation du projet, la maîtrise d’œuvre a fait en sorte que les trois grandes courbes, et, de la même manière, les deux contre-courbes du projet soient identiques et préfabriquées en atelier. Ces dernières sont ensuite assemblées sur site, mais reçoivent leurs parements intérieur et extérieur en revanche sur le chantier. (cf. annexes figure 19) Le bâtiment entier Cette méthode consiste en la réalisation complète du projet en atelier. Les pans d’ossature sont assemblés et reçoivent tous les éléments de remplissage (isolation, protection d’isolation, parement intérieur et extérieur, etc.). Le bâtiment est ensuite transporté et déposé avant d’être raccordé aux réseaux sur site. Cette méthode permet l’installation des bâtiments en une seule journée. Elle contraint cependant les projets à de petites dimensions et nécessite de grands moyens de levage.

Cette configuration correspond aux deux projets d’habitation que sont HUS-1 et le prototype Glampod. Dans ces deux cas de figure, le travail des architectes s’est basé sur l’espace de vie minimal nécessaire et a abouti à des projets de microhabitations de très faibles dimensions. Cela a permis leur montage complet en atelier. Ils ont tous deux étés transportés à l’arrière de camions et déposés à l’aide de grues mobiles. Seules les finitions intérieures ont été faites sur site dans le cas de HUS-1. (cf. figure 4)

15

Figure 4 : Livraison du projet sur site

15

Source : http://ideasgn.com/architecture/hus-1-by-torsten-ottesjo/attachment/hus1-by-torstenottesjo27/, 10.11.2013 30

Partie II : Qu’apporte le non-standard à l’architecture ?

Nous avons décri, comparé et défini ce qu’était l’ossature bois standard et non standard dans cette première partie. Il s’agit maintenant, à partir de ces conclusions, de savoir quels intérêts nous avons à construire non standard, ce qu’apporte réellement cette technique à l’architecture.

Nous verrons d’abord comment cette technique pourrait redonner son rôle à l’architecte dans le domaine de la construction. Nous ferons d’abord un rapide bilan des multiples avantages que nous offre la technique ossature bois. Nous analyserons ensuite les nombreuses questions que soulève le pavillonnaire standard avant de montrer en quoi le non-standard peut apporter les solutions à ces problèmes.

Il s’agira dans un deuxième temps de montrer les grandes libertés de conception qu’offre la technique non standard. Nous analyserons dans cette optique les différents processus de conceptions employés à travers les exemples non standard choisis. Nous proposerons pour finir une liste des différentes typologies que permet la technique en s’inspirant des exemples choisis.

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A. Le non-standard peut redonner sa place à l’architecte a. Les multiples possibilités architecturales de l’ossature bois Qu’elle soit standard ou non, la technique constructive par murs à ossature bois permet une très grande souplesse architecturale pour de multiples raisons.

Pour commencer, c’est une structure très légère qui permet de s’ériger sur tout type de terrains. En effet, l’ossature bois sait s’adapter dans un grand nombre de cas de figue, que les sites soient enclavés, exigus, non stables, à forte déclivité, ou même sur des terrains de faible portance. Cette caractéristique est très intéressante d’un point de vue architectural, car libéré de ces contraintes dès la phase de conception, l’implantation est envisageable sur la quasi-totalité des sites.

Comme nous l’avons abordé en partie précédemment, l’ossature bois permet également une fantastique expression architecturale de par la possibilité qu’elle offre dans la mixité des matériaux et des techniques. D’une part du fait que tous les revêtements extérieurs sont possibles, du bardage bois au béton en passant par la brique et la pierre. Au-delà de l’aspect purement plastique, cela permet en outre de s’inscrire dans la tradition de paysages et des patrimoines régionaux. D’autre part, car l’association du bois avec d’autres matériaux et d’autres techniques permet de pallier les inconvénients liés à la technique. Cette dernière réalisée seule par exemple ne permet pas la création de grands volumes architecturaux. Il est en revanche possible de la coupler à un système poteau poutre par exemple, ce qui va permettre d’atteindre de très grandes hauteurs et de très longues portées.

Pour aller plus loin concernant le caractère modulaire de la technique, un aspect que l’on a tendance à oublier au moment de la conception, mais qui trouve son importance durant la vie du bâtiment : les extensions et les reconversions. Il est en effet très aisé dans un bâtiment réalisé avec des murs à ossature bois de créer de nouvelles ouvertures, d’en condamner d’autres ou encore d’y greffer des extensions. La prise en compte de cet avantage dès la conception peut être un atout primordial, notamment pour les bâtiments de grandes dimensions.

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b. Le drame du pavillonnaire standard Exemple flagrant des écueils de l’ossature bois standard, le pavillonnaire soulève beaucoup de questions de l’ordre de l’urbanisme, de l’architecture ou encore des sciences humaines et sociales. Le but de cette partie n’est pas de disserter sur les problèmes engendrés par les grandes opérations pavillonnaires, mais de savoir pourquoi les nombreux avantages qu’offre la technique sont reniés. Cela nous permettra d’introduire le non-standard comme solution aux problèmes que sont : Le problème de la spatialité Le terme de « pavillon » est aujourd’hui utilisé pour désigner de petites habitations de dimensions modestes et souvent répétitives dans leurs modèles issus de l’architecture hygiéniste de l’habitation à bon marché ou de l’accession à la propriété en France. Nous allons commencer par traiter la spatialité du pavillon, et ce, sur deux échelles de réflexion.

La première est celle du terrain. Générée par un découpage parcellaire basé sur des statistiques et des pourcentages, guidée par une série de normes, l’implantation des pavillons est souvent mal adaptée. Jamais en front de rue ou en fond de parcelle, le pavillon génère avec la limite de parcelle un « devant », un « derrière » et des « sur les côtés ». Cette disposition génère dans la plupart des cas des espaces mal voire non définis, que les habitants on du mal à s’approprier. « Nous parlerons ici (...) de choses sans importance : d’architecture au strict quotidien. Du parpaing comme pierre du pauvre. Du pavillon comme pastiche de maison. Du lotissement comme semblant de village. De la loi du marché comme principe esthétique. De l’indifférence comme règle d’uniformisation. De l’individualisme

comme

substitut

d’identité.

De

la

parcellisation

comme

succédané de l’urbanisme. Du chacun chez soi comme accomplissement communautaire. Du n’importe quoi n’importe où au plus vite comme illusion de liberté. Et nous nous demanderons : l’espace où nous choisissons de vivre se doit-il d’être une juxtaposition de propriétés privées que chacun occupe à sa guise, ou une propriété par nature indivise objet d’un intérêt commun ? »16

16

Jean LAHOUGUE, lettre au maire du village de l’auteur du mémoire l’univers pavillonnaire 33

Observons maintenant cela à l’échelle de la ville et considérons un quartier pavillonnaire. Dans une logique de développement durable, privilégiant les circuits courts, les mixités fonctionnelles et sociales et la ville complexe, les quartiers pavillonnaires sont une catastrophe. Ces problèmes s’expliquent par deux notions d’urbanisme importantes. La première, l’habitat, concerne la manière dont l’homme organise le lieu où il vit. L’habitat d’une personne regroupe entre autres son lieu de vie, son lieu de travail, le lieu où il va faire ses courses, ses lieux de divertissement.

Cette définition permet d’introduire la seconde notion qu’est le zonage. Nous pouvons la décrire comme étant une réglementation organisant la répartition d’un territoire et fixant pour chacune d’elles le genre et les conditions de l’utilisation des sols. Ce découpage en zones, quadrillé, conçu en plans de circulation, repose sur une logique de flux. La notion de « ville » – et bientôt de « campagne » – s’efface.

Désormais réduites à leur centre historique, les villes sont cernées par des zones spécialisées : industrielles, commerciales, résidentielles, vertes, de loisir…

L’erreur d’échelle de standardisation Tous les avantages techniques et architecturaux qu’apporte l’ossature bois perdent leur valeur dans l’univers du pavillonnaire, seuls les atouts économiques subsistent. L’esthétique du pavillonnaire est également perçue comme étant à l’opposé d’une sensibilité patrimoniale. La stratégie immobilière consiste à ne faire intervenir le bureau d’étude qu’une seule fois pour valider un projet puis le produire en plusieurs exemplaires. La standardisation se fait donc à l’échelle de l’habitation.

Nous pouvons ainsi relever deux stratégies d’implantation des bâtiments : Dans le premier cas, l’orientation des bâtiments est bien définie. Les terrasses, les espaces de vie, chambres, salon, etc. sont bien orientés par rapport à l’ensoleillement. Cela entraine cependant une grande perte de richesse architecturale, ces derniers dessinant des rues bordées d’habitations identiques, toutes tournées dans le même sens (cf. figure 5 p. 33). Le second choix consiste en une simple rotation des pavillons, dans le but de générer un semblant de diversité du bâti. Ce cas de figure entraine contrairement au précédent des problèmes d’orientation des pièces de l’habitation (cf. figure 6 p. 33).

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Un autre problème majeur dans la construction d’ensembles pavillonnaires concerne la négation du site. Dans une logique de reproduction en série d’un élément standard, leur conception s’est faite sans prendre en compte de site particulier. Il n’est ainsi par rare d’observer un terrassement pur et simple des sites en pente au lieu d’un traitement de la topographie. Ce genre de pratique est d’autant plus absurde que l’ossature bois est une technique constructive idéale pour répondre à ce genre de problématique. Cela sous-entend également une dénégation du patrimoine architectural présent, de toute l’inspiration qu’il est possible de puiser dans les solutions apportées par l’architecture vernaculaire.

L’« univers pavillonnaire » a volontairement été choisi comme exemple pour pointer du doigt le problème plus général qu’est la globalisation des modes de construire entrainant une perte du savoir-faire. Il est l’expression d’une rationalisation économique dénuée de qualité architecturale. Observons maintenant quelles réponses que peut apporter la technique non standard à cette problématique.

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Figure 5 : Opération de 22 éco pavillons à St Dié des Vosges17

Figure 6 : Opération de dix maisons ossature bois à Oberentzen18

17 18

Source : Trophée du Salon de l’Habitat Bois d’Epinal (Vosges), septembre 2011 Source : google streetview de la rue St Nicolas à Oberentzen (Alsace), août 2013 36

c. Les différents intérêts architecturaux du non-standard Nous constatons dans un contexte général que les solutions techniques que constitue l’ossature bois non-standard trouvent leur source dans l’analyse des éléments fondateurs du projet. Cela regroupe l’analyse du site, son orientation par rapport au soleil, la nature du terrain, etc. Comme dit précédemment, ces solutions ont pour objectif dans la majorité des cas une optimisation architecturale, structurelle et économique du projet, et tentent de se rapprocher des logiques constructives que l’on peut observer à travers l’architecture vernaculaire.

La conception singulière du centre multi accueil à Guebwiller découle principalement de la volonté de réduire au maximum les espaces de circulation et de profiter d’un apport solaire optimal. En effet, un seul espace de circulation est concentré au cœur du projet qui permet de desservir tous les éléments du programme. Cela engendre une grande compacité du bâtiment réduisant ainsi les besoins en chauffage. Les murs courbes au Sud permettent quant à eux d’augmenter le linéaire de façade, valorisant ainsi l’ensoleillement. De plus, comme nous l’avons vu en première partie, des murs intérieurs en béton sont présents dans toute la partie nord du projet et éclairés par un haut jour continu en toiture et confèrent l’inertie thermique nécessaire au bâtiment. Ce centre multi accueil d’un peu moins de 1000 m2 est voué à recevoir 70 bébés à son ouverture ce qui représente une vaste opération pour ce type de programme. La présence des volumes courbes traduit la volonté architecturale d’un aspect accueillant, rassurant et maternant du projet. Pour conclure, situé dans une zone artisanale à la sortie de la ville et entouré d’un garage d’une piscine et d’un gymnase, le maître d’œuvre souhaite installer à son tour un projet dont l’architecture singulière traduit la fonction.

La notion de compacité est, dans la même logique que le projet de crèche à Guebwiller, fédératrice dans le projet HUS-1 et le prototype Glampod. Dans les deux cas, la maîtrise d’œuvre a réalisé des recherches pointues sur l’espace minimum habitable à travers des analyses kinesthésiques (différentes positions du corps humain dans son environnement) et a défini à travers ses recherches les dimensions optimales des différents éléments du programme. Cette dynamique de conception vise à d’optimiser la demande en chauffage par habitation et de limiter au maximum l’impact du bâti dans son environnement.

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La conception de HUS-1 découle, en plus de cette notion de compacité, d’une pensée philosophique sur ce que peuvent évoquer les formes naturelles en architecture. Selon l’architecte, il faut lutter contre une architecture carrée qui s’impose à nous dans une logique simpliste, n’excitant pas la curiosité et n’encourageant pas le questionnement. En revanche, l’éternelle complexité et la diversité des formes naturelles dont il faut s’inspirer, intrigue et excite cette curiosité.

C’est ainsi que par sa légère courbure et grâce au traitement habile des matériaux, le bâtiment ne « s’offre » pas directement au visiteur. Il faut dans un premier temps le remarquer dans le paysage environnant puis tourner autour avant de pénétrer à l’intérieur afin de comprendre son architecture et son fonctionnement. Le projet cherche également à exprimer sa fonction spécifique et esthétique à travers la très grande liberté des formes qu’il puise dans l’architecture aéronautique, navale, des ponts ou de tout élément naturel. C’est cette quête commune aux divers domaines et présente dans la nature d’une d’optimisation des systèmes qui a généré les murs courbes et cintrés du projet.

Les murs en ossature bois courbes et inclinés du projet d’école maternelle d’Hettange-Grande, relèvent quant à eux d’un choix architectural à l’échelle de l’urbain. Situé à la frontière de la commune, le bâtiment revendique une transition douce entre les champs et les habitations par le biais une architecture douce et fluide à la toiture végétalisée, à la manière d’une « prairie habitée ». Cette fluidité amenée par les courbes se veut également à l’échelle du bâtiment. En effet, dans le même esprit que la crèche à Guebwiller, un caractère convivial et accueillant est recherché, où la morphologie singulière et les courbes contribuent à la gestion des flux de circulation accompagnant les enfants dans leur cheminement.

Concernant la géode à proximité de Toul, la structure découle purement d’une métaphore architecturale. Située au milieu un champ de panneaux solaires, la maison de l’énergie solaire veut rappeler l’image d’un soleil couchant rougeoyant sur une mer de panneaux solaires. La métaphore du soleil couchant justifie non seulement la géométrie du projet, mais également le traitement de sa façade par des plaques d’acier corten. La notion de compacité n’est en revanche pas revendiquée dans le projet.

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B. L’ouverture des possibilités Les formes singulières proposées par l’ossature bois non standard sont la traduction de volontés architecturales fortes concernant l’aménagement de circulations

efficaces,

d’optimisation

des

orientations,

de

recherches

de

performances thermiques, acoustiques, etc. Ces géométries impliquent un redécouverte des savoirs faire de différents corps de métier. a. Les diverses typologies Afin d’avoir un aperçu plus général des possibilités offertes, nous allons tenter dans une approche plus pragmatique de classer les différents projets en fonction de leur typologie et de leur mode de fabrication afin de proposer une liste non exhaustive des multiples possibilités qu’offre l’ossature bois non standard.

Lisses cintrées Cette première typologie est issue du cintrage des lisses basse et haute uniquement. Cette configuration permet de multiples déclinaisons. Ces dernières peuvent avoir le même rayon de courbure, comme c’est le cas dans le projet de crèche à Guebwiller, induisant des montants verticaux standard (cf. figure 7.1).

Une deuxième configuration, comme c’est le cas de l’école primaire à HettangeGrande, consiste à décaler et proposer un rayon de cintrage différent des lisses.

Les montants sont alors inclinés (cf. figure 7.2). Nous pouvons également imaginer un cintrage de la lisse basse inverse à celui de la lisse haute, permettant un effet de « vague » en façade (cf. figure 7.3).

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Figure 7 : Configurations possible par cintrage des lisses

Double cintrage (lisses et montants) Nous pouvons également identifier une seconde typologie : le double cintrage.

Cette configuration implique que les lisses comme les montants soient cintrés. Cela permet une première typologie avec des murs et des montants convexes, à la manière du prototype Glampod (cf. figure 8.4). Nous avons également la possibilité de lisses convexes et montants concaves, comme c’est le cas pour le micro-habitat HUS-1 (cf. figure 8.5). Nous pouvons encore imaginer cintrages inverses des lisses basses et hautes avec des montants concaves ou convexes (cf. figure 8.7).

Figure 8 : Configurations possible par double cintrage

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Facettes Il est aussi possible d’obtenir n’importe quel type de forme si l’on procède à la facettisation des surfaces. Ce procédé permet ainsi une déclinaison des géométries infinie mais nécessite un usinage particulièrement fastidieux des lisses et des montants (cf. figure 9.8 et 9.9). Cette configuration a permis la géométrie sphérique de la géode à Toul et nécessite une discrétisation des montants, des lisses et des étrésillons.

Figure 9 : Configurations possible par facettisation

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b. Le savoir-faire – la revalorisation sociale Un sentiment global en France concernant le domaine de la construction nous fait dire que les artisans perdent leur savoir-faire. Que l’industrialisation est un catalyseur de ce phénomène et que le compagnonnage est le seul rempart qu’il nous reste dans la construction française contre cette perte des savoirs. « D’habitude les mecs quand ils arrivent, ils donnent un petit coup de marteau, le truc s’emboîte et ils passent au suivant (...), ce sont des monteurs, ce ne sont plus vraiment des charpentiers. »19

Cependant, en observant les réalisations de pans de murs à ossature bois nonstandard, nous constatons que l’artisan ouvrier « met en œuvre » au sens noble du terme ; il reconquiert ainsi une place sociale valorisante, retrouve au quotidien les racines et le sens premier de son activité ainsi que la joie profonde qui naît du contact avec les éléments naturels. Il ne s’agit plus de gagner sur la nature, mais de collaborer avec elle, et c’est un moyen particulièrement efficace de retrouver la paix intérieure. L’étude des exemples non-standard nous permet de dire que l’ouvrier travaillant sur le chantier occupe un rôle plus important que celui d’un simple exécutant. En effet, il participe activement en apportant son point de vue et en proposant des solutions adaptées. De ce mode de fonctionnement découle une optimisation de la technique et une plus grande richesse architecturale.

Dans l’exemple de la crèche de Guebwiller, l’architecte Thomas Weulersse a fait préfabriquer deux prototypes de murs courbes par un charpentier. Ce dernier a alors expérimenté plusieurs manières de cintrer des plaques d’isolant et de contreventement. Étant soumis aux normes fixées pour le cadre d’un ERP20, les matériaux et leurs épaisseurs nécessitant une résistance au feu ont été choisis d’un commun accord entre le charpentier et l’architecte. Dans cette situation, le charpentier a conduit des expériences sur un prototype de mur courbe et a participé en tant qu’acteur au développement et à la validation d’un mur non standard (cf. figure 11 p. 52). De plus, des recherches ont été faites concernant les menuiseries

19 20

Thomas Weulersse, gérant de l’agence Atelier D-Formes ERP : Etablissement Recevant du Public 42

qu’il s’agissait de placer en partie haute de ces murs courbes. En réponse à de nombreuses discussions avec différents menuisiers, une seule entreprise s’est sentie assez qualifiée pour la réalisation de ces dernières et le choix s’est porté sur des menuiseries à triple vitrage bombé.

D’après les documents concernant le micro-habitat HUS-1, nous pouvons constater que la totalité du projet fut réalisée en atelier (cf. figure 10). La manipulation d’éléments de petite section, que ce soit leur cintrage ou leur assemblage a certes soulevé des questionnements au moment de la conception, mais également au moment du montage. L’architecte, l’ingénieur et les ouvriers se sont confrontés ensemble à la résistance des matériaux et leur agencement afin d’obtenir les rayons de cintrage souhaités.

L’exemple de la géode à Toul est également très intéressant dans sa conception. À la manière d’un igloo, les caissons structurels assemblés en quinconce sont montés les uns après les autres de la manière suivante : le charpentier pose le caisson préfabriqué sur le précédent, monte dedans et le fixe aux caissons attenants avant de le remplir d’isolant et de passer au suivant. Cette gymnastique propre à ce mode de montage peut se répercuter sur d’autres systèmes constructifs et place la question de la manipulation des éléments de structure au cœur du dialogue entre l’architecte et le charpentier.

Figure 10 : Phase de chantier – le projet est entièrement monté en atelier21

21

Source : http://designalmic.com/hus-1-torsten-ottesjo-architect/hus-1-by-torsten-ottesjo-architectconstruction-process-03/, 14.12.2013 43

Partie III : Quelles sont les clés pour rendre ces projets accessibles ? À travers cette deuxième partie, nous avons donné les nombreux arguments concernant les différents intérêts de la technique non standard en ossature bois.

Bien que les différents projets présentés semblent avoir été conçus et réalisés sans trop de difficultés, il faut garder à l’esprit que la plupart des agences d’architecture n’envisagent pas cette technique constructive, car jugée trop complexe à mettre en œuvre. Nous nous attacherons donc dans cette troisième et dernière partie, grâce aux exemples étudiés et nos propres connaissances dans ce domaine, à lancer des pistes permettant de rendre ces projets viables.

Nous questionnerons dans un premier temps le processus de projet en lui-même.

Nous aborderons tout d’abord la question au niveau de la phase de conception du projet. Nous envisagerons ensuite un remodelage des structures d’agence d’architecture et bureau d’étude pour faciliter le développement de la technique.

Nous verrons dans un second temps les outils que nous avons à notre disposition. Nous analyserons par là les différents moyens informatiques avant de nous intéresser aux commandes numériques. Nous verrons à travers ces analyses les multiples possibilités qu’offre l’usage de ces techniques.

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A. Le processus de projet a. La phase de conception La liste des différentes pistes de réflexion que nous proposons dans cette partie du mémoire dans un but de démocratisation de la technique concerne la remise en question du programme, la gestion efficace de la trame constructive, une réflexion sur l’échelle de standardisation des éléments d’ossature ainsi qu’une meilleure gestion des feuilles de route. Il est évident que cette liste en grande partie issue de l’analyse des exemples non-standard cités en exemple est non exhaustive et à compléter.

Le programme Comme nous le savons, la loi MOP22 oblige chaque personne publique à faire rédiger en amont du projet un « programme d’opération ». Le chargé d’affaire, un programmiste, établit donc dans un premier temps un bilan de l’existant, il élabore ensuite un programme pour traduire l’activité du futur bâtiment dans un schéma avant de procéder à l’écriture d’un cahier des charges pour la maîtrise d’œuvre. La maîtrise d’œuvre propose ensuite une réponse architecturale à partir du programme général. Au cours des différentes phases de projet (esquisse, APS23, APD24), le programmiste vérifie la concordance entre le projet proposé et le programme général.

Cette première étape d’analyse du programme ne doit pas consister en une simple prise de connaissance des informations, mais une remise en question de chaque élément du programme. Pour ce faire, l’architecte se doit de prendre le temps de comprendre les documents fournis par le programmiste afin d’optimiser son projet. La première question à se poser en observant le programme concerne le gaspillage de surfaces. En modifiant astucieusement l’organisation des pièces ou en les mutualisant permet parfois de grandes économies qu’il est ensuite possible d’injecter dans le design global du projet.

22

loi MOP : loi relative à la Maîtrise d’Ouvrage Publique APS : étude d’Avant Projet Sommaire 24 APD : étude d’Avant Projet Définitif 23

45

C’est en partie la reformulation du programme opérée sur la crèche à Guebwiller qui a permis à l’équipe de maîtrise d’œuvre de proposer des formes singulières, une ossature bois non standard. Pour aller plus loin, et comme nous avons pu le voir précédemment, les deux projets de microhabitat non standard ont fait l’objet de recherches redéfinissant l’espace minimum habitable.

La trame constructive – les échelles de préfabrication Il est également possible de faire des économies significatives en passant par l’optimisation des éléments de l’enveloppe. Au moment de savoir de quoi est constituée cette dernière, il s’agit de prendre le temps de définir quels éléments peuvent être standardisés ou préfabriqués dans le but de trouver la juste quantité de matière pour réaliser ce dont on a besoin. La préfabrication et le fait de tramer à partir d’éléments standards permet un gain de temps à la mise en œuvre et les pertes de matière. « J’ai une réflexion de promoteur ; le promoteur essaye de gratter de tous les côtés, sauf que moi je gratte dans les dimensionnements des éléments de telle manière à réinjecter l’argent dans le design du projet. »25

C’est dans cette logique que les courbes du centre multi accueil de Guebwiller ont la même rayon de cintrage et sont préfabriquées en atelier. C’est également la raison pour laquelle tous les pans d’ossature du projet à Hettange-Grande et les caissons de la géode à Toul ont été préfabriqués avant leur mise en œuvre sur le chantier. C’est aussi la préfabrication complète du bâtiment HUS-1 et du prototype Glampod qui a permis de rendre ces projets viables.

La réglementation « Les freins au développement d’une filière sont plus réglementaires que techniques. »26

En France, dans le cas d’une proposition structurelle non conventionnelle, il est nécessaire pour des questions d’assurance de faire vérifier les propositions

25 26

Thomas Weulersse, gérant de l’agence Atelier D-Formes Frank Mathis, PDG de Mathis SA, entreprise alsacienne spécialisée dans le lamellé collé 46

structurelles innovantes par le CSTB27.

De manière générale, lorsqu’un type de mur singulier est proposé dans un projet, un ATec28 est à établir dans le but de vérifier l’aptitude à l’emploi des procédés techniques dans l’ouvrage. Il permet de dire dans quelle mesure le procédé satisfait la réglementation en vigueur. Ce dernier est valable entre 2 et 7 ans en fonction du procédé qui peut ensuite être employé durant cette période dans d’autres ouvrages.

De préférence réservée à des chantiers expérimentaux de projets donnés, il existe une procédure d’évaluation technique formulée par un groupe d’experts sur les systèmes constructifs proposés : l’ATEx29. Ce dernier a pour but de favoriser les expérimentations et leur intégration dans la construction ainsi que l’identification et la prévention des risques pour permettre aux assureurs de les prendre en compte en connaissance de cause.

Souvent contrôlées par les lobbies, ces procédures revendiquées comme des catalyseurs d’innovation sont en réalité un frein à la démarche expérimentale.

Souvent onéreux, ces procédés demandent un temps considérable (il faut compter entre 3000 et 24 000 € hors frais d’essais éventuels et entre 4 à 15 mois selon le type de révision après prise en considération pour un ATec)30. Il y a un gros travail à faire sur la simplification de ces réglementations afin de les rendre plus abordables et plus rapides afin de redonner confiance aux maîtres d’ouvrage et maître d’œuvre dans l’innovation des techniques constructives.

La gestion du temps Nous remarquons de manière générale en France qu’ayant tiré les leçons des écueils du standard, la tendance actuelle en matière de construction est à la mise en pratique de démarches qualitatives. La construction neuve et la réhabilitation se doivent d’être durables. Les thèmes abordés précédemment évoquent implicitement la notion de temps. Nous savons que de manière générale, les feuilles de route sont très serrées et le temps est un réel obstacle dans la construction. Nous savons

27

CSTB : Centre Scientifique et Technique du Bâtiment ATec : Avis Technique 29 ATEx : Avis Technique d’Expérimentation 30 Source : www.cstb.fr, 02.01.2014 28

47

aussi que la technique constructive par ossature bois permet un gain de temps sur chantier non négligeable.

Au lieu de faire de ce gain de temps un argument de vente pour les bâtiments et nous retrouver à nouveau dans le schéma du « rapide et pas cher », nous pouvons imaginer de le réinvestir au niveau de la conception. Bien qu’il y ait un manque à gagner, cette démarche permettrait des conceptions plus abouties, des projets plus complexes et adaptés à la demande. La construction non-standard pourrait ainsi être plus facilement envisageable. b. L’organisation de l’agence L’agence d’architecture mandatée lors d’un appel d’offre propose une équipe de BET31 à la demande de la maîtrise d’ouvrage. La plupart des agences d’architecture françaises n’intègrent pas de bureau d’études dans leur structure, ces derniers étant le plus souvent indépendantes ou intégrées dans entreprises de construction. Dans le cas de projets non-standard en ossature bois il est préférable que l’agence d’architecture intègre un BET spécialisé dans le bois en plus des autres BET. Le marché de la construction en France tend vers des bâtiments passifs ou BPOS32. La technique constructive par murs à ossature bois étant celle qui permet d’atteindre le plus aisément les performances requises, c’est principalement pour cette raison que les agences d’architecture se tournent de plus en plus vers la construction bois. « Cette optimisation, on a essayé de la développer de plus en plus jusqu’à il y a 3 ans. Nous avons créé un bureau d’étude qui s’appelle Optim ingénierie pour pouvoir vraiment optimiser nos projets, et arriver à se payer. Il y a aujourd’hui beaucoup d’argent dans les marchés publics et donc une énorme économie à faire. Même si l’on fait des projets complexes, on arrive à être moins cher que le budget initial en ayant des matériaux écologiques et un projet très complexe. »33

31

BET : Bureau d’Etudes Techniques BPOS : Bâtiment à énergie POSitive 33 Thomas Weulersse, gérant de l’agence Atelier D-Formes 32

48

La présence d’un ingénieur dans une structure d’agence permet non seulement un gain de temps en évitant les intermédiaires, mais également, grâce à la maîtrise de logiciels adaptés, un dialogue plus aisé entre les différents intervenants du projet.

De plus, ce mode de fonctionnement entraine un saut qualitatif pour avoir une meilleure maîtrise du projet. Il permet d’une part à l’ingénieur de cibler les attentes architecturales et d’appréhender ainsi les futurs problèmes techniques dès le début de la conception. L’architecte de son côté y trouve son intérêt dans l’ouverture des possibilités plastiques pour la réalisation du projet. Travaillant de concert avec l’architecte, la collaboration favorise une innovation des techniques constructives et évite la dégradation des qualités architecturales du projet au fil des différentes étapes de la conception.

49

B. Les technologies à disposition a. Les logiciels L’outil informatique est l’un des vecteurs de l’avenir du bois. Il permet de classer, de gérer et de calculer des structures de plus en plus complexes afin d’assurer une taille de charpentes précise au millimètre. Indispensable dans les bureaux d’études, l’informatique a pris place dans les entreprises du bois et les agences d’architecture dans la continuité du travail de Dominique Mollard, l’un des premiers architectes français qui ait travaillé sur le système CadWork. Ces logiciels ont été indispensables pour la réalisation de chefs-d’œuvre architecturaux, par exemple le centre culturel kanak à Nouméa.

L’intérêt de manipuler ces logiciels de CAO/DAO est triple. Ce sont tout d’abord des outils d’aide à la conception efficaces. Ils permettent la réédition aisée des documents et leur transfert rapide d’un poste informatique à l’autre. Les logiciels les plus récents sont également en mesure de répertorier automatiquement un grand nombre d’informations utiles comme le poids des structures, la résistance des matériaux, les surfaces, les linéaires de façades, des estimations économiques, nombre d’éléments de menuiserie, etc. En revanche, le dimensionnement des structures et les résistances des matériaux dans le cas de murs non standards sont encore à leurs prémices et il faut dans la plupart des situations passer par des logiciels d’ingénierie spécialisés. C’est dans cette dynamique que s’inscrit le travail du doctorant Oscar Gamez au sein du laboratoire de recherche conception architecture et ingénierie à l’ENSA Nancy. Le but de son travail est après une analyse fine de processus de projets, de développer un moyen d’automatisation et d’optimisation de l’ossature bois dans un projet non-standard. À partir d’un logiciel de modélisation 3D et de son module de programmation (Rhino + Grasshopper), il s’agit de développer des algorithmes en fonction de la forme donnée au mur, son épaisseur et la position des baies pour que le logiciel propose et modélise la configuration optimale d’une ossature bois.

Un autre atout intéressant de l’emploi de logiciels concerne la communication des informations. Il est possible, souvent grâce au système de travail par calques,

50

d’éditer à partir du même document des plans destinés aux différents intervenants dans la construction. Ces documents édités par les architectes et les BET sont le moyen de communication de l’information le plus efficace entre les différents corps de métiers. L’outil informatique permet ainsi une compréhension rapide et précise du projet par tous les intervenants.

Pour finir, les logiciels deviennent aujourd’hui quasiment indispensables dans la conception de projets non-standard en ossature bois. En plus d’être des outils de conception et de communication efficaces ils servent, grâce à des systèmes d’interfaces, à la programmation de commandes numériques. C’est ainsi qu’il est possible de modéliser une pièce de charpente en 3d, de traduire les découpes d’usinage nécessaires en lignes de commandes et d’obtenir des géométries de structures et d’assemblages plus ou moins complexes.

Les logiciels permettent donc une grande économie dans le projet issu du gain de temps qu’ils apportent. Nous avons l’exemple de l’école élémentaire de Burnhaupt-le-Haut, un autre projet de l’agence Atelier D-Formes, qui, grâce à un module de compatibilité entre le logiciel utilisé par la maîtrise d’œuvre (ArchiCAD) et le logiciel utilisé par l’entreprise de charpente (CadWork) a permis d’économiser environs 15.000 € sur l’offre de lot charpente34. En effet, l’agence intègre un bureau d’étude capable de concevoir des éléments de charpente et de produire des plans d’exécution. La prestation pour ce lot ne consistait ainsi qu’à résoudre les problèmes liés aux assemblages.

34

Interview de Thomas Weulersse, gérant de l’agence Atlier D-Formes 51

b. Les commandes numériques Nous savons que selon le principe de l’EDI35 la taille automatisée des pièces de charpente peut s’effectuer sur des machines à commande numérique directement à partir des documents fournis par les bureaux d’études. Ce système de fabrication performant, jusque-là réservé en France aux grandes entreprises de lamellé-collé, a fait son apparition chez les charpentiers qui espèrent ainsi conquérir de nouveaux marchés en offrant des éléments de structure de qualité, correctement séchée, taillés avec une très grande précision et une perte réduite de matière. « Non [il n’y a pas plus de perte sur une ossature non standard] parce qu’avec le numérique la pièce de bois qui fait 12 , 15 ou 18 mètres est coupée juste au bout, selon ce dont on a besoin, et on passe au suivant. »36

Dans le cas de l’école primaire à Hettange-Grande, c’est l’entreprise Martin & fils37 qui s’est vue confier la réalisation des parties bois (structure et revêtement) du projet. En plus du gain de temps considérable, les trois centres d’usinage ont permis la réalisation de pièces complexes, uniques ou de petites séries des murs courbes et inclinés. C’est ainsi, comme dans l’exemple du centre multi accueil de Guebwiller, qu’après avoir déterminé l’angle de courbure et l’épaisseur des pièces, les lisses hautes, basses et les traverses ont de cette manière pu être usinées sur commande numérique. « En fait, depuis le dessin sur Sema38, jusqu’à la pose sur le chantier, en passant par la taille des éléments, rien n’a posé de véritable problème. [...] Le logiciel et notre bureau d’études sont habitués à ces contraintes spécifiques. Les machines de taille comme la K2i sont aussi conçues pour faire des pièces légèrement cintrées. En plus, nous avons une SPM2 qui nous a permis de débiter des panneaux trois plis en queue de billard pour réaliser les cintrages importants. »39

L’observation des techniques constructives traditionnelles révèle une recherche continue de l’optimisation des systèmes. Cette optimisation s’est faite au fil du

35

EDI : Echange de Données Informatiques Thomas Weulersse, gérant de l’agence Atelier D-Formes 37 Entreprise de charpente à Neubois en Alsace 38 SEMA est un logiciel de dessin avant mise en fabrication des pièces de charpente 39 Source : http://www.cmpbois.com/, 23.11.2013 36

52

temps et découle des contraintes techniques et des moyens à disposition. Bien que les contraintes techniques soient aujourd’hui connues et codifiées, nous n’avons encore pas assez de recul pour identifier et adapter les moyens à disposition. Le développement de logiciels et de commandes numériques a certes permis de grandes avancées dans les techniques de construction, mais n’ont abouti qu’à la reproduction des savoirs faire humains, plus rapides et précis dans un but de gain d’argent et de temps. Elles ne représentent pas de réelle révolution dans l’innovation de la construction. En revanche, en observant par exemple la technologie robotique dans le secteur de l’automobile (bras polyarticulés, pinces multitâches, moteurs brushless, etc.), nous constatons que nous avons les moyens de développer des outils permettant d’industrialiser la très grande diversité des solutions constructives particulièrement concernant l’ossature bois non standard. c. Le travail de maquette Cette dernière partie concerne un nombre limité et décroissant de projets non standard. En effet, même si la maquette physique se voit supplantée par la maquette numérique, elle reste un précieux outil pour l’architecte.

Dans un premier temps, à la manière du dessin, cette dernière permet une grande liberté plastique offrant rapidement des formes plus intuitives, naturelles et harmonieuses que lorsque manipulées sur des outils informatiques. Il est en plus possible de vérifier des aspects architecturaux à travers l’utilisation de différents matériaux. Le processus de projet de l’architecte Franck Gehry par exemple consiste en une recherche plastique de formes harmonieuses par le biais d’une maquette qui sera ensuite scannée en trois dimensions. Ces informations sont ensuite traduites en maquette numérique qui servira de base de travail pour l’élaboration de plans, de coupes et de façades.

Le travail de la maquette offre également, lorsque cette dernière est bien réalisée, de très grands avantages de communication entre les différents intervenants du projet, spécialement dans la construction de murs à ossature bois non-standard. C’est en effet à partir d’une maquette de son projet que l’architecte Torsten Ottesjö a pu le réaliser. Dans cet exemple il s’est avéré qu’aucun outil informatique n’a ensuite été nécessaire à l’élaboration du projet. Toutes les 53

informations pour la réalisation de HUS-1 ont ainsi été données par le modèle réduit du projet au 1/100è et par des croquis réalisés par l’architecte avant et durant la construction. Il est évident que ce processus de conception ne peut être envisageable dans l’élaboration d’un projet architectural que lorsque l’on se trouve dans des dimensions relativement faibles et des systèmes constructifs simples.

Pour finir, dans la construction de murs à ossature bois non standard, il n’est pas rare que la maîtrise d’œuvre demande des prototypes taille réelle. Comme nous l’avons vu précédemment, c’est le cas du projet de centre multi accueil à Guebwiller où l’architecte Thomas Weulersse a commandé deux prototypes des murs courbes composant le projet. La réalisation de ces maquettes à l’échelle 1 : 1 ont deux rôles majeurs : le premier est de vérifier la faisabilité du mur, les rayons de cintrage, les résistances des matériaux, etc., le second est d’utiliser la maquette comme outil informatif, afin que les différents intervenants aient une vision globale de la composition du mur (cf. figure 11). Cela permet souvent d’éviter les écueils d’une mauvaise coordination entre les différents corps de métier.

Figure 11 : Prototype de murs courbes

54

Conclusion Nous avons pu voir à travers les différents projets cités en exemple ce qu’était l’ossature bois non standard afin de démontrer son intérêt dans l’architecture contemporaine. Nous avons pu apprécier les avantages et les limites de la technique et proposer des solutions pour faciliter leur réalisation.

Nous savons que l’ossature bois apporte des réponses techniques performantes aux attentes actuelles en matière de construction durable. Grâce à l’accumulation de ces connaissances dans la technique, il nous est aujourd’hui possible de proposer des bâtiments non-standard. Ces derniers apportent en plus de ces grandes performances techniques des réponses architecturales riches. Nous pouvons dans un premier temps évoquer l’amélioration du confort de vie et la qualité des espaces donnés par une architecture singulière réfléchie. De plus, considérant une autre échelle d’analyse, l’intégration du projet dans le site et son orientation sont au cœur du processus de conception et viennent se corréler aux performances techniques du bâtiment. Dans ce type de construction, l’architecture est mise en avant et permet la redéfinition des rôles des différents intervenants de la conception à la réalisation du projet. L’architecte et l’ingénieur travaillent de concert en suivant les avis des constructeurs afin d’exploiter tous les avantages de la construction par ossature souvent oubliés dans des projets standards.

Il faut en revanche se prémunir des dérives que peut engendrer l’ossature bois non standard. En matière de construction, comme nous avons pu l’identifier à travers les exemples cités, nous pouvons qualifier de durable toute technique issue de recherches poussées dans l’optimisation architecturale et technique. En contrepartie, la vitrine attrayante qu’elle offre en matière de design peut basculer en effet de mode. Il faut ainsi prendre garde à ne pas tomber dans une fausse originalité aboutissant, à la manière des pavillons standards, à des non-sens architecturaux.

Rappelons qu’aujourd’hui en France, la part de marché de la construction par ossature bois représente presque 8 % sur l’ensemble des marchés de la construction neuve (tous systèmes constructifs confondus), la construction bois

55

représentant un peu plus de 10 %40. Bien que ces chiffres soient à la hausse grâce aux changements de mentalités et aux actions gouvernementales, gardons à l’esprit que les projets non-standard restent rares. Nous avons également vu à travers ce mémoire que nous avons les outils permettant leur réalisation. Ces derniers, lorsqu’ils sont bien utilisés, permettent l’aboutissement de ce type de projet. Il semble qu’il reste de grands efforts à fournir dans ce domaine (compatibilité des logiciels, robotique, logistique, etc.).

Par contre, après avoir analysé les différents projets cités en exemple et définis comme non-standards, nous avons pu constater que l’exercice d’une telle pratique mène à une innovation permanente de la technique par ossature bois. Que ce soit d’un point de vue architectural ou structurel, le non-standard véhicule un renouvellement permanent basé sur la réadaptation de systèmes actuels et sur l’invention de géométries des structures nouvelles issues d’analyses fines de l’existant. Pour aller plus loin, si l’on considère les possibilités offertes par la robotique appliquée à la construction bois, nous pouvons imaginer des murs qui soient la réponse pure aux contraintes techniques et architecturales (murs nappes, murs polystructurés, etc.).

Cet aspect de laboratoire expérimental de la construction, qui génère une grande richesse architecturale et technique, soulève désormais des questionnements plus généraux. La technique permettra-t-elle de promouvoir une fois de plus la technique et de la mettre en avant sur le marché ? Offrira-t-elle la possibilité de réaliser des ouvrages de plus grandes dimensions ? Est-elle en mesure d’entraîner des changements dans le processus de conception ? Aboutira-t-elle sur une vraie revalorisation sociale ?

40

Source : Observatoire National de la Construction Bois 56

Table des matières

Sommaire

7

Avant propos

9

Introduction

11

Partie I : Qu’est-ce que l’ossature bois ?

13

A. La notion de standard/non standard

14

a. Le contexte de l'ossature bois

14

b. Composition des murs

16

Le pan d'ossature

13

Les contreventements

15

L'isolant et ses protections

16

Les revêtements intérieurs

16

Les revêtements extérieurs

17

c. Définition de l’ossature bois non standard B. Les atouts de la technique constructive en ossature bois

22 25

a. Les systèmes mixtes

25

b. Une construction légère

26

c. L’économie du projet

27

d. La rapidité de la construction

28

Prédécoupés, mi-usinés

25

Panneaux ouverts

26

Panneaux semi-fermés

26

Panneaux fermés

26

Le bâtiment entier

27

57

Partie II : Qu’apporte le non-standard à l’architecture ?

A. Le non-standard peut redonner sa place à l’architecte

31 32

a. Les multiples possibilités architecturales de l’ossature bois

32

b. Le drame du pavillonnaire standard

33

Le problème de la spatialité

30

L'erreur d'échelle de standardisation

31

c. Les différents intérêts architecturaux du non-standard B. L’ouverture des possibilités

37 39

a. Les diverses typologies

39

Lisses cintrées

36

Double cintrage

37

Facettes

38

b. Le savoir-faire – la revalorisation sociale

42

Partie III : Quelles sont les clés pour rendre ces projets accessibles ?

44

A. Le processus de projet

45

a. La phase de conception

45

Le programme

42

La trame constructive - les échelles de préfabrication

43

La réglementation

43

La gestion du temps

44

b. L’organisation de l’agence

48

B. Les technologies à disposition

50

a. Les logiciels

50

b. Les commandes numériques

52

c. Le travail de maquette

53

Conclusion

55

58

Table des matières

55

Bibliographie

60

Ouvrages

58

Rapports d'étude

58

Articles périodiques

59

Thèse et mémoire

60

Annexes

63

École primaire à Hettange-Grande

63

Centre multi-accueil à Guebwiller

66

Prototype Glampod

69

Ottesjö HUS-1

71

Géode à Toul

73

59

Bibliographie Ouvrages Götz K.-H., Hoor D., Möhler K., Natterer J. (1993). Construire en bois. Éd.

Presses Polytechniques et Universitaires Romandes (PPUR). 288 p. EAN : 9782880742584.

Haumont A., Haumont N., Raymond H., Dezes M.-G. (2003). Habitat et Société. L’habitat pavillonnaire. Éd. L’Harmattan2001 (1re édition de 1966). 118 p.

ISBN : 978-2747502719.

Stein A., Storti G. (2006). Maisons bois : construction bois et art de vivre. Éd.

Henri Vial Editions. 272 p. ISBN : 978-2851011022.

Repiquet J., Duca L. (2007). Construire en bois aujourd’hui. Éd. Eyrolles. 142 p.

EAN : 978-2212115239.

Benoît Y., Paradis T. (2008). Construction de maisons à ossature bois. Éd.

Eyrolles (3ème édition de 2011). 334 p. ISBN : 978-2212129670.

Kolb J. (2012). Bois : systèmes constructifs. Éd. PPUR (2ème édition de 2012).

316 p. ISBN : 978-2880749477

Rapports d’étude Flejzor L., Higman S. (2011). Situation des forêts du monde. Paris : FAO. 193p.

ISBN 978-92-5-206750-4 Faye C., Hameury S. (2010). Comportement parasismique des murs ossature bois. SIMSOB 3 - Phase 1 [en ligne] (page consultée le 02/01/2014). 30 p. Paris : CSTB. Disponible sur : http://www.cstb.fr/fileadmin/documents/publicationsScientifiques/DOC00004832.pdf

60

Faye C. (2013). Comportement parasismique des murs ossature bois. SIMSOB3 - Phase 2 [en ligne] (page consultée le 02/01/2014). Paris : CSTB. 56 p. Disponible sur : http://www.developpementdurable.gouv.fr/IMG/pdf/DGALN_Rapport_Sismob_3_-_phase_2.pdf Chiche M., Fleury E. (2006). Le bois dans la construction. Rapport n°1. [en ligne] (page consultée le 03/01/2014). Paris : CSTB. 87 p. Disponible sur : http://www.cstb.fr/fileadmin/documents/publicationsScientifiques/DOC00004832.pdf

Articles périodiques Pouthier A. (2013). Le gouvernement présente son plan d’action pour l’avenir de la filière bois [en ligne] (page consultée le 13/01/2014). Paris : Le Moniteur.

Disponible sur : http://www.lemoniteur.fr/141-industrienegoce/article/actualite/22611190-le-gouvernement-presente-son-plan-d-actionpour-l-avenir-de-la-filiere-bois Pouthier A. (2013). Plans de relance industrielle : la filière bois planchera sur la construction de grande hauteur [en ligne] (page consultée le 16/12/2013). Paris : Le Moniteur. Disponible sur : http://www.lemoniteur.fr/141-industrienegoce/article/actualite/22543073-plans-de-relance-industrielle-la-filiere-boisplanchera-sur-la-construction-de-grande-hauteur Leysens E. (2013). Le bois et la rénovation thermique : deux des 34 secteurs présentés comme stratégiques par François Hollande et Arnaud Montebourg [en ligne] (page consultée le 22/12/2013). Paris : Le Moniteur. Disponible sur : http://www.lemoniteur.fr/201-management/article/actualite/22364032-le-bois-et-larenovation-thermique-deux-des-34-secteurs-presentes-comme-strategiques-parfrancois-ho

61

Thèse et mémoire Halin G. (2004). Modèles et outils pour l’assistance à la conception : Application à la conception architecturale. Thèse de doctorat : Recherches en informatique.

Nancy : École d’Architecture de Nancy. 162 p.

Mégard R. (2006). L’univers du pavillonnaire [en ligne] (consulté le 04/01/2014).

Mémoire de fin s’études. Lyon : Institut d’Etudes Politiques de Lyon. 138 p. disponible sur : http://doc.sciencespolyon.fr/Ressources/Documents/Etudiants/Memoires/Cyberdocs/MFE2006/megard_r/ pdf/megard_r.pdf

62

Annexes École primaire à Hettange-Grande41

Figure 12 : Photographie de la façade d’entrée

Figure 13 : Vue 3D gros œuvre - charpente

41

Sources : étude de cas - analyse architecturale Leclerc Zoé, 2013 http://www.gstudioarchitecture.com/2010/07/g109/, 20.01.2014 63

Figure 14 : Plan de RDC

Figure 15 : Coupe longitunale

64

Figure 16 : Détail constructif – composition du mur

Figure 17 : Phase chantier - ossature

65

Centre multi-accueil à Guebwiller42

Figure 18 : Perspective façade Sud

Figure 19 : Plan général RDC

42

Source : agence Atelier D-Formes 66

Figure 20 : Vue 3D gros œuvre – charpente

Figure 21 : Coupe transversale Nord-Sud

67

Figure 22 : Détail constructif – mur convexe

68

Prototype Glampod43

Figure 23 : Vue extérieur de l’entrée

Figure 24 : Plan bâti de la version « medium » du prototype

43

Sources : https://vimeo.com/31536758, 19.11.2013 - Oscar Gamez, doctorant à l’ENSA Nancy – productions personnelles 69

Figure 25 : Photographie phase chantier - ossature

Figure 26 : Photographie phase chantier - bardage

70 Â

Ottesjö HUS-144

Figure 27 : Vue aérienne

Figure 28 : Photographie phase chantier – bardage

44

Sources : http://ottesjo.se/, 28.12.2013 - agence Torsten Ottesjö, 71

Figure 29 : Axonométrie – organisation générale

Figure 30 : Plan axonométrique – niveau chambre

72

Géode à Toul45

Figure 31 : Perspective – Vue depuis les champs

Figure 32 : Modélisation – principe constructif

45

Source : agence Cartignies - Canonica 73

Figure 33 : Plan R-1

Figure 34 : Plan RDC

74

Figure 35 : Coupe transversale

Figure 36 : Détail constructif 75

76