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Construction d’une tour: structure polycentrique « French Tower » (voir annexe 3)
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organisationnelles aux autres
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Définition des objectifs
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ANNEXES
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ANNEXES
• 1: La charte environnementale PACA
• 2: La tour Evergreen
•3: La French Tower
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Construction rapport fiche.2.2

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Construction rapport fiche.2.2

  1. 1. • • • • • • • bruit poussières effluents liquides circulation induite par le chantier engins motorisés outillage EPI (équipements et protections individuels) 2 1 - Insertion dans le territoire PREAMBULE Nous privilégierons dans les thèmes de la charte environnement PACA le choix des procédés et des matériaux employés pour la structure et l’enveloppe des bâtiments. Ces choix, nous le verrons, influent directement le chantier. Nous analyserons dans un premier temps les options retenues pour la réalisation de l’Unité d’Habitation de Marseille en soulignant la démarche entreprise par Le Corbusier. Puis nous mènerons une réflexion sur les tours et plus particulièrement les gratte-ciel qui depuis un siècle constituent une réponse urbaine à la densité, argument « durable ». Mais qu’en est-il de leur construction et des choix possibles? 4 - Énergie, eau et déchets d’activité 3 - Confort et santé durables 2 - Construction FICHE 2 Eric Loizeau 2007 Matériaux, ressources et nuisances de construction limiter les prélèvements de matières premières, les rejets Rappel des thèmes de la charte (voir annexe 1) Rationaliser les espaces Choix des procédés et matériaux Chantier à faibles nuisances Déchets de chantier Réduction des nuisances de chantier :
  2. 2. AVANT PROPOS Le choix des matériaux à une influence sur le milieu naturel. L’incidence des matériaux de construction sur l’environnement s’évalue en considérant les nuisances à chaque cycle de leur vie: fabrication, transport, mise en œuvre, usage, maintenance, démolition, élimination des déchets et recyclage. Hier Ces questions, nos ancêtres et quelques civilisations contemporaines y répondent naturellement. La logique de la proximité l’emportant, la transformation des matières premières pratiquement inexistante, le matériau après la ruine du bâtiment revient à la terre. Cycle doux, local et sans impact environnemental. Aujourd’hui Nous nous posons, après la toute puissance de l’ère industrielle, la question de l’impact de nos choix pour les projets à bâtir. Difficile d’échapper à la logique mondialiste, du transport et de la distribution qui en résultent. Prendre un matériau entre ses mains, c’est 90% de chances qu’il vienne d’ailleurs et parfois de très loin. Et quid de l’énergie nécessaire à sa production? Cela n’est pas une fatalité. Il faut simplement en avoir conscience. Demain Nous ne dresserons pas un panel qui sera forcément une fiction. Nous tâcherons de voir dans un proche avenir l’influence des projets de tours à vocation « durable » sur le choix possible des composants de leur structure, et de leur interférence avec les différentes cibles de la charte environnementale. 2 construction Eric Loizeau 2007 Le choix des matériaux Hier, Aujourd’hui? Demain?? 1 - Reproduction d'un mur celtique, en fascines de saules recouvertes de terre 2 - Exemple typique de décrépitude du patrimoine en terre crue en Europe 3 - Grande Mosquée de Djenné (Mali) Les photos proviennent de Wikimedia Commons
  3. 3. ANALYSE DE LA CITE RADIEUSE Les principes originels Les projets de grandes dimensions restreignent le choix possible des matériaux. L’acier et le béton constituent la maigre palette offerte au constructeur. Ils génèrent pour leur fabrication des dépenses énergétiques énormes (énergie grise) comparés au bois ou à la terre crue. Cependant leur fabrication n’émet que 5% de CO2 contre 95% durant la vie du bâtiment L’adoption de tel ou tel matériau de structure n’influe que modérément dans la démarche environnementale d’un programme. Le choix raisonné tendra plutôt vers sa mise en œuvre et son recyclage. Le projet de la cité radieuse, illustre parfaitement la sensibilité de son auteur au sujet de l’économie de projet. Ses réflexions pragmatiques ouvrent bien avant l’heure la pensée logique d’un projet que nous inscririons aujourd’hui dans une démarche de développement durable. Le Corbusier associé à l’ingénieur Bodiansky pousse la logique du module, de la cellule rangée dans un casier à bouteille, jusque dans le choix des matériaux, le mode constructif et l’organisation du chantier. L’unité d’habitation de Marseille est l’application in situ des réflexions de LC depuis les années trente sur la normalisation et la standardisation de tous les éléments constructifs, grâce au Modulor. L’industrialisation se pose ici comme accompagnement de l’économie financière du projet certes, mais avec des implications fortes sur le chantier. Au choix restreint des matériaux, une réponse rationnelle de mise en œuvre sur site se dessine. La filière sèche s’esquisse. Pour reprendre l’image du casier, LC imagine une structure acier assemblée sur site tel un mécano. Dans le même temps, en atelier, on fabrique les cellules des logements. Elles seraient ensuite acheminées sur place pour être glissées dans la structure telles des bouteilles dans leur casier. 2 construction Eric Loizeau 2007 L’Unité d’Habitation De Marseille Matériaux employés Intentions et réalités de la conception au chantier
  4. 4. ANALYSE DE LA CITE RADIEUSE Des principes à la réalité Depuis longtemps le choix de LC se porte vers la structure métallique comme l’immeuble Clarté à Genève en 1930 et le Pavillon Suisse en 1932 à la cité universitaire de Paris. Ses échanges avec Jean Prouvé ou avec Mies Van Der Rohe qui construit des tours de logement à Chicago entre 1948 et 1951 en témoignent. Cette option replacée sous un angle environnemental favorise une construction sèche donc un chantier propre, opposé à la pollution due au coulage du béton sur place. Cependant la conjoncture économique interdira l’application constructive qui a la préférence de LC. La France sort d’une longue guerre. L’économie est exsangue, l’industrie sidérurgique anéantie. LC et Bodiansky contraints d’abandonner l’ossature métallique, mettent au point une structure alvéolaire tridimensionnelle en béton, constituée de poteaux et de poutres. Le squelette est dissimulé derrières des façades en éléments préfabriqués. L’abandon de l’acier au profit du béton est compensé immédiatement lors de la mise au point constructive par une volonté farouche de pousser à l’extrême la préfabrication des éléments en atelier. Mais la réalité en sera tout autrement. 2 construction Eric Loizeau 2007 L’Unité d’Habitation De Marseille Matériaux employés Intentions et réalités de la conception au chantier
  5. 5. 2 Bodiansky prend comme option de couler le béton de la structure sur place. Il planifie en parallèle la préfabrication en atelier des autres ouvrages comme les éléments de façade. Ses calculs conduisent à une durée de travaux de dix mois. Dans le menu des nuisances du chantier, celles apportées au voisinage altèrent fortement son confort. Un chantier court minimise les perceptions négatives. En ce sens, Bodiansky répond déjà à un point de la charte environnementale. Mais l’harmonisation des plannings du chantier et de l’atelier s’avère une utopie dans un contexte politique difficile. Les impacts sur le chantier sont sensibles. Les principes arrêtés lors de la préparation sont remis en cause à l’avancement, il faut repenser les hypothèses constructives. Arrive le moment où le gros œuvre sur site prend un tel retard que le site est encombré des éléments préfabriqués, livrés par les ateliers et les usines. Les pièces exposées aux intempéries attendent si longtemps qu’elles se dégradent avant d’être posées. A cela s’ajoutent des difficultés d’assemblage entre des ensembles ajustés en atelier et un gros œuvre coulé sur place aux tolérances dimensionnelles approximatives. Un regard contemporain sur le chantier nous rappelle que les outils ont évolués, notamment les coffrages grands consommateurs de bois. Une note négative que nous attribuerions à LC si ce chantier se déroulait de nos jours. Que sont devenus ces mètres cubes de bois après leur emploi comme étaiements ou coffrages? Au regard de la photo jointe, nous pouvons estimer à plus de deux mille mètres cubes le volume du bois nécessaire à l’étaiement de la galerie technique. Deux mille mètres cubes au moins partis très probablement en fumée. Souhaitons qu’ils aient chauffé quelques logis. construction Eric Loizeau 2007 L’Unité d’Habitation De Marseille Matériaux employés Intentions et réalités de la conception au chantier
  6. 6. 2 L’analyse du chantier de l’unité d’habitation de Marseille est pleine d’enseignement. Les volontés affichées à cette époque traduisent une vraie modernité. Bien qu’elles ne s’appuient pas sur une démarche écologique, l’économie du projet et l’optimisation de l’organisation du chantier répondent parfaitement aux objectifs que nous fixerions aujourd’hui pour satisfaire la cible environnementale de la construction. Mais les écueils rencontrés doivent nous alerter sur la plus grande prudence nécessaire à la mise au point d’un chantier. A la même époque, Mies van der Rohe avec son projet de la tour Seagram à New York, se voit contraint d’abandonner la structure métallique apparente qui lui est chère pour répondre aux contraintes réglementaires. Les normes incendie interdisent les structures acier non ignifugées. LC comme Mies van der Rohe, qui échangent beaucoup à cette époque et partagent la même vision de la modernité, et plus particulièrement le goût pour les structures métalliques, se voient obligés de réviser leurs théories pour s’adapter aux exigences qui s’imposent. Quelles soient conjoncturelles, économiques, politiques, réglementaires ou autres, toutes ces réalités doivent être intégrées très tôt dans le choix des modes constructifs. Sans quoi, les projets les plus aboutis en théorie peuvent se transformer en échec retentissant sur le terrain faute d’anticipation. Les travaux de l’unité d’habitation dureront finalement près de cinq ans. Le choix des matériaux étant restreint, la cible environnementale principale à atteindre reste l’optimisation du chantier. Les options essentielles portent alors sur les progrès techniques qui permettent un réemploi des outils, une industrialisation de la fabrication, une optimisation des approvisionnements (trajets et flux), un recyclage des matériaux. Le chantier idéal en terme d’environnement ne pourrait-il pas s’illustrer par un mécano géant se résumant à l’assemblage de pièces ajustées en usine? Un mécano démontable pour réemploi? construction Eric Loizeau 2007 De l’Unité d’Habitation à la tour Matériaux employés Intentions et réalités de la conception au chantier
  7. 7. 2 ANALYSE DE LA CONSTRUCTION D’UNE TOUR DE TRES GRANDE HAUTEUR Nous nous attacherons aux tours de très grande hauteur en milieu urbain qui offrent des réponses aux impératifs environnementaux comme la densité urbaine, le partage des ressources, la mixité des programmes, la réduction des transports. Histoire de tours Même si vouloir construire toujours plus haut répond souvent à d’autres objectifs que préserver notre environnement, faisons un rapide historique, pour comprendre que les choix de construction et les progrès techniques ont toujours servi ou limité cette ambition. 1884: le Home Insurance Building à Chicago, illustration des immeubles fin 19ème d’une quinzaine d’étages 1930: L'amélioration des liaisons entre les matériaux a permis le passage à une quarantaine d’étages. Naissent les gratte-ciel à structure acier culminant à plus de 152 mètres. 1950: L'ossature en acier est utilisée jusqu'aux années 50, le béton armé fait alors son apparition et permet la conception de structures avec un noyau central permettant d’atteindre cinquante étages voire soixante dix en augmentant la structure centrale fin XXe: d’autres types de structure se développent. - noyau central plus ossature extérieure métallique: cent étages - ossature extérieure triangulée pour dépasser les cent étages - addition de plusieurs noyaux construction Eric Loizeau 2007 Les tours mixtes ou Gratte-ciel durables Les modes de construction comme réponses structurelles et organisationnelles aux autres objectifs environnementaux Les photos proviennent de Wikimedia Commons
  8. 8. 2 Construction d’une tour: le chantier La construction d’une tour s’illustre par un chantier bien particulier qui s’appuie sur la structure et l’accompagne en hauteur au fur et à mesure de son édification. Les grues et les différentes installations s’appuient sur le noyau central ou se greffent sur les façades. L’emprise des installations tout comme celle de la tour est très réduite au regard des surfaces construites. La contrainte foncière en milieu urbain a des conséquences positives. Elle limite l’étalement du chantier et des nuisances qui en découlent, oblige une organisation millimétrée. Les objectifs environnementaux de gestion de chantier ne sont plus uniquement le fruit d’une volonté de l’équipe de projet. Ils sont dictés par la pression foncière, les axes de transports, les horaires de trafic, autant de limites dessinées par la vie de la cité. Il faut donc aller vite, dans un espace réduit. L’industrialisation s’impose, les flux tendus d’approvisionnement font loi, la gestion des déchets et leur évacuation priment, les rejets des effluents liquides proscrits. Restent les nuisances sonores qui nécessitent encore l’implication des industriels, fournisseurs des matériels, outils et équipements. Toutes les énergies des différents acteurs de la construction doivent converger vers l’amélioration acoustique des chantiers. construction Eric Loizeau 2007 Les tours mixtes ou Gratte-ciel durables Les modes de construction comme réponses structurelles et organisationnelles aux autres objectifs environnementaux Les photos proviennent de Wikimedia Commons
  9. 9. 2 Construction d’une tour: la structure Les tours de très grande hauteur nécessitent des structures performantes structurellement mais cela n’est pas notre propos. Nous nous intéresserons à la structure comme réponse à d’autres contraintes ou plutôt à des objectifs, des cibles environnementales du projet que nous pouvons lister de façon non exhaustive: •Densité •Orientation •Lumière naturelle •Compacité •Gestion des ressources et des énergies •Sécurité et bien être des occupants •Modularité des espaces •Mixité du programme •Recyclage des matériaux De nombreux concepts de tours environnementales voient le jour. Cette émulation génère des groupes de travail où se retrouvent des industriels, des ingénieurs, des architectes. La réflexion, la recherche, le progrès au service du développement durable donne naissance à de nombreuses pistes. Arrêtons-nous sur deux études aux structures totalement différentes: Hypergreen: tour à structure « résille béton » – architecte Jacques Ferrier, industriel Lafarge French Tower: tour à structure polycentrique – architecte Denis Sloan, ingénieur Peter Terrell, ingénieur sécurité Claude Delalande construction Eric Loizeau 2007 Les tours mixtes ou Gratte-ciel durables Les modes de construction comme réponses structurelles et organisationnelles aux autres objectifs environnementaux Les photos proviennent de Wikimedia Commons
  10. 10. 2 Construction d’une tour: la résille « Hypergreen » (voir annexe 2) La résille est une structure reportant les charges sur la peau de la façade et qui contrairement à la structure métallique extérieure ou la structure de façade triangulée, ne nécessite plus de noyau central. Insertion dans le territoire Le noyau traditionnel des tours implique une distribution périphérique des plateaux pour aboutir à un bâtiment non orienté. Ici l’organisation et la distribution des différentes fonctions du projet ne sont plus contraintes par la structure. Cette dernière s’efface au profit de l’orientation solaire choisie des espaces. Sa morphologie malléable permet de travailler l’aérodynamique pour s’absoudre des contraintes mécaniques du vent. Elle assure d’autre part le contreventement horizontal. Construction La résille fait appel aux dernières générations du béton. La préfabrication en usine, le montage et le démontage puis le recyclage des matériaux est maintenant possible. La durée des chantiers de construction et déconstruction raccourcit. Grâce à la peau porteuse, les espaces intérieurs se dégagent, la géométrie du plan se libère pour une meilleure rationalisation des espaces Confort et santé La résille en béton permet de faire pénétrer la lumière naturelle. Sa densité variable telle un moucharabieh protège les zones exposées à la surchauffe du soleil. Energie La peau en nid d’abeilles intervient comme support des panneaux photovoltaïques et des éoliennes. Son rôle de double peau tempère le climat intérieur et réduit les besoins énergétiques construction Eric Loizeau 2007 Les tours mixtes ou Gratte-ciel durables Les modes de construction comme réponses structurelles et organisationnelles aux autres objectifs environnementaux L’avenir de l'architecture du 21ème siècle sera environnemental ou ne sera pas … Jacques Ferrier Illustrations issues de la plaquette Hypergreen
  11. 11. 2 Construction d’une tour: structure polycentrique « French Tower » (voir annexe 3) La structure polycentrique éclate le noyau porteur en plusieurs piles porteuses. Reliées entre elles, ces méga poteaux forment un portique sur lequel sont suspendus des éléments indépendants refermant les différentes fonctions de l’immeuble. Insertion dans le territoire La structure polycentrique offre des libertés de formes par l’articulation des piles et des poutres. Les modules suspendus sont positionnés et orientés par rapport aux vents et à la course du soleil, libérés des contraintes d’un immeuble monolithique. Construction Ce concept d’exosquelette s’appuie sur une réflexion d’économie de matière et de poids. Le choix de l’acier offre une structure 40% moins lourde qu’une structure béton, des fondations moins complexes et un rendement de 97% en surfaces utiles. Confort et santé La structure polycentrique doit une part de sa genèse à une réflexion sur la sécurité des personnes et à la ruine du bâtiment en cas d’incendie. La multiplicité des circulations verticales favorise la fluidité. L’indépendance des modules évite la propagation des désordres. D’autre part ,la disparition du noyau permet d’évider le centre et offrir la lumière naturelle au cœur de la tour. Energie On peut s’interroger sur le coefficient de forme de ce concept. Cependant à grande échelle, la tour monolithique plus compacte interdit la lumière naturelle. La balance penchera d’un coté ou de l’autre en fonction des objectifs. Une fois encore, toutes les cibles méritent d’être appréciées de front. construction Eric Loizeau 2007 Les tours mixtes ou Gratte-ciel durables Les modes de construction comme réponses structurelles et organisationnelles aux autres objectifs environnementaux Le progrès est la réalisation de nos utopies... Oscar Wilde Illustrations issues de la plaquette Hypergreen
  12. 12. organisationnelles aux autres objectifs environnementaux 2 Définition des objectifs études planification préfabrication approvisionnement assemblage valorisation évacuation déconstruction planification Gestion des déchets Le cycle vertueux de la construction? Soulignons de nouveau la nécessité impérieuse d’analyser le contexte dans lequel se situe le projet: la situation géographique, politique, économique, réglementaire etc. Autre impératif, la construction comme les autres cibles environnementales doit sortir du périmètre du projet et répondre aux autres objectifs durables que sont l’insertion dans le territoire, le confort et la santé, l’énergie, l’eau et les déchets. Un dialogue entre les différents thèmes de la charte doit être établi à chaque étape du projet. La réflexion pluridisciplinaire de tous les acteurs et utilisateurs favorise l’inventivité, la pensée partagée et durable Associées au bon sens de nos ancêtres, ouverture et transversalité sont très certainement les gages de la réussite d’un ouvrage intelligent. Analyse du contexte construction Eric Loizeau 2007 Les tours mixtes ou Gratte-ciel durables Les modes de construction comme réponses structurelles et
  13. 13. ANNEXES & SOURCES 2 construction ANNEXES • 1: La charte environnementale PACA • 2: La tour Evergreen •3: La French Tower BIBLIOGRAPHIE et SOURCES •Le Corbusier – L’unité d’habitation de Marseille – de Jacques Sbriglio aux éditions Parenthèses •Le Corbusier, une encyclopédie – de Jacques Lucan aux éditions du Centre Pompidou •L’architecture écologique – de Dominique Gauzin Muller aux éditions Le Moniteur •Traité d’Architecture et d’urbanisme bioclimatique – de Alain Liébard et André De Herde aux éditions Le Moniteur •Sites internet www.frenchtower.fr.fm www.techno-science.net fr.wikipedia.org www.actu-environnement.com Eric Loizeau 2007

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