15.10.15 1-udm-structures hybrides

UNIVERSITE DE MONTREAL / FACULTE DE L’AMENAGEMENT Qu’entend-on par structures hybrides
B / E / S / T Jean-Marc WEILL
1

2
L’architecture n’a plus à exprimer la construction
Hybridation et singularité du projet
Hybridation et bricolage
Hybridation : une autre relation entre architecture et technique
Hybride : raconter l’histoire et suggérer l’analogie

3
L’Architecture n’a plus à exprimer la construction

Aujourd’hui l’Architecture n’a plus à exprimer la construction…
Cette provocante affirmation débusque un virage radical.
Le XIXème siècle avait légué au XXème la spectaculaire
confusion entre expression de la structure et architecture de
l’expression.
Mais les notions de calcul ou de matière ont subi une mutation
liée aux avancées technologiques, à l’élargissement des
références et des disciplines du champ architectural

JEAN PROUVE MAISON DU PEUPLE CLICHY/ FRANCE / 1933JEAN PROUVE MAISON DU PEUPLE CLICHY/ FRANCE / 1933
MUR RIDEAU « HYBRIDE »MUR RIDEAU « HYBRIDE »

7

8
1 / Le panneau
3 / Le montage du joint depuis l’extérieur
2 / Le joint d’étanchéité + raidisseur

1 / Le panneau
2 / Le joint d’étanchéité + raidisseur
3 / Le montage du joint depuis l’intérieur

1+2 / Le panneau = raidisseur

1+2+3 / Le panneau = raidisseur + séchage par forme en sifflet

Jusqu’à la seconde guerre mondiale, Le choix des matériaux et
les méthodes d'édification des constructions traditionnelles
étaient définis a priori, par des spécifications descriptives qui
constituaient des solutions types.
Depuis la Seconde Guerre mondiale, la diversité des produits et
des techniques remplace la description d'une solution type par
une obligation de résultat, sous la forme de performances à
fournir par le bâtiment

ETUDE PILOTE DE PANNEAUX DE CONTREVENTEMENT BOIS-VERREETUDE PILOTE DE PANNEAUX DE CONTREVENTEMENT BOIS-VERRE
Recherche dirigée par le Professeur Winter (ITI/Vienne)

upperchord12/10L=800
floatlaminatedglass
middle
13mm(2x6mm+foil)
floatlaminatedglass
corner
13mm(2x6mm+foil)
polyamideblock
post12/10L=76
joisthangerbonding
floatlaminatedglass
corner
13mm(2x6mm+foil)
bottomchord12/10L=800
polyamideblock
threadedrod
dimensionsin[cm]
polyamideblock
polyamideblock
joisthangerbonding
joisthanger bonding
joisthanger bonding
threadedrod

float laminatedglass13mm
(2x6mm+foil)
polyamideblock
nutM8
washerM8supportplate
bonding
float laminatedglass13mm
(2x6mm+foil)
construction
beech
bonding
threadedrodM8x800
polyamideblock
nutM8
washerM8supportplate
dimensionsin[cm]
construction
beech

Autrement dit, les technologies utilisées pour un projet
ouvrent-elles de nouvelles possibilités quant aux structures
organisationnelles générales de sa production en générant par
défaut des systèmes hybrides ?

21
PROCEDE COFFOR / VOILE BETON A COFFRAGE EN METAL DEPLOYEPROCEDE COFFOR / VOILE BETON A COFFRAGE EN METAL DEPLOYE
DANS CE DISPOSITIF LE COFFRAGE EN METAL DEPLOYE PEUT JOUER AUSSI LE ROLE DE FERRAILLAGE

PROCEDE COFFOR / VOILE BETON A COFFRAGE EN METAL DEPLOYEPROCEDE COFFOR / VOILE BETON A COFFRAGE EN METAL DEPLOYE

POUTRE HYBRIDE BOIS & METAL / PROTECTION NATUREL ACIER PAR LE BOISPOUTRE HYBRIDE BOIS & METAL / PROTECTION NATUREL ACIER PAR LE BOIS

Hybrides =
Croisement des ressources + activité + contrôle

Le domaine des ressources
oL’invention de moyens disponibles pour construire.
oLa recherche d’associations possibles
oL'inventaire d'un savoir hétérogène parfois même contradictoire.

Le domaine de l’activité
oQu’il n'y a pas ou plus de problème qui soit strictement technique
oL'activité de construire comme une hypothèse
oDes conditions d'une production qui ne sont pas objectives
oL'activité du constructeur qui doit aujourd’hui produire la règle.

Le domaine du contrôle
oLe concepteur travaille aujourd’hui dans le cadre d'un savoir constitué aujourd’hui
instable
oLes solutions techniques disponibles doivent être comprises comme une série
d'informations provisoires et conjoncturelles
oLa construction est problématique.

28
Hybridation et singularité du projet
LA MAISON BRONFMAN / L’ŒUF ARCHITECTE /

Face à cet état que nous connaissons bien, je vous propose donc
d’entendre le terme hybride comme la valorisation de
l’enracinement local du projet d’architecture.
Est-ce nouveau ? Ce qui est différent et peut-être nouveau est
l’ordre des priorités qui s’est inversé.
A un moment d’hyper normalisation et d’hyper régularisation
c’est le singulier, le local qui émerge.
De cette hypothèse nait une nouvelle pratique méthodologique :
l’hybridation.

32
« Le site est situé dans la vallée de la Rivière Rouge, où ondoie
doucement le champ d’un agriculteur traversé par les sinuosités
d’un vieux méandre, structuré par des clôtures de fil de fer et
entouré par la forêt. L’approche tisse des liens entre certains
vieux bâtiments d’élevage et d’agriculture au sud et révèle une
vue du Mont-Tremblant à l’est. »
The Canadian Architect

AU DEBUT LA STRUCTURE EN BOIS RE-UTILISE EST DANS l’EPAISSEUR DE LA PAROI

PUIS LA STRUCTURE PRIMAIRE EST A L’INTERIEURE
LA PAROI ISOLE EAU+AIR ET CONTREVENTE

59
A partir de cet exemple, nous pouvons définir l’hybridation
pour la conception des solutions techniques en architecture
comme
… un processus qui donne naissance à un nouveau modèle
(de connaissances, d’innovation)
… suite à la rencontre de deux systèmes ou de deux
forces (la diffusion et l’adaptation),
… menés par le client, le législateur, l’équipe de conception
et les constructeurs.

60
Hybridation et bricolage
LA RESTRUCTURATION DE LA HALLE PAJOL / F.H.JOURDA ARCHITECTE

62

63
140 mètres de longueur.
41 mètres de largeur.
20 mètres de hauteur.
11 portiques transversaux / entre axe de 11 mètres environ

64

67
L’hybridation apparaît comme une innovation à partir du
moment où elle se base sur des activités de « bricolages »
successifs entre le modèle initial et celui finalement réalisé.
D’où la co-construction d’un modèle hybride final.
Malgré l’importance de ces « bricolages successifs », il s’agit
bien là d’un processus complexe.
Son efficience dépend fortement du degré d’implication de
l’ensemble des intervenants à commencer par le donneur
d’ordre lui-même…

Hybridation de la pensée technique:
Minimiser les volumes terrassés
MODIFICATIONS
LOCALES DE LA
TOPOGRAPHIE

Hybridation de la pensée technique :
Conservation du mur de soutènement rendu auto-stable
CONSERVATION DU
SOUTENEMENT EXISTANT

70

Hybridation de la pensée technique
Déconstruction ponctuelle et recyclage de la charpente déposée
DECONSTRUCTION ET
RECYCLAGE

72

73

Hybridation de la pensée technique
Renforcement de la structure existante conservée
RENFORCEMENT STABILITE
Poids propre de la charpente existante: 1350 tonnes
Poids propre de la charpente après démolition: 637 tonnes
Poids propre de la charpente après renforcement : 727 tonnes

75

76

77

78
RENFORCEMENT
DECONSTRUCTION
MODIFICATIONS LOCALES
CONSERVATION

79
RENFORCEMENT
DECONSTRUCTON
MODIFICATIONS LOCALES
SOUTENEMENT AUTOSTABLE
BATIMENT AUTO-STABLEJARDIN

80
BATIMENT AUTOSTABLEJARDIN
SOUTENEMENT
AUTOSTABLE
LE SOL EST DISPONIBLE POUR TOUT
AMENAGEMENT
2
3
LE NOUVEAU BATIMENT NE STABULISE PAS
L’ANCIEN
1

81
batiment neuf bois & beton

82
Visualisation de la charpente avant démolition

83
1ère étape de démolition

84
2ème étape adaptation de la structure

85
La règle est conçue pour dominer la réalité, maitriser les
ressources, définir l’organisation de la pratique constructive et
soumettre à sa loi les objets et les hommes.
Mais toujours, de quelques manières, la règle manque le but
qu’elle fixe. Une partie du dispositif global ne résiste pas à
l’épreuve des faits et des pratiques.
C’est dans son application à régler totalement la pratique
constructive qu’apparait l’inadéquation de la règle à son
contexte.
Ce dysfonctionnement est propice à la conception de structures
hybrides

88
H = beton structure horizontale
V = béton structure verticale
Charpente existante conservée modifiée
H = bois structure horizontale
V = bois structure verticale
H = beton structure horizontale
V = bois structure verticale
Hypothèse 1 :
Choisir des typologies de structures courantes
La solution hybride
S’impose par la prise
En compte du critère
thermique
BATIMENT
NEUF
Hypothèse 2 :
Faire de le choix de l’ossature bois
BATIMENT
NEUF
BATIMENT
NEUF

89
H = beton
V = bois
Charpente existante

90

91

92

93

94

MERCI FRANCOISE !

99
Hybridation : une autre relation entre architecture et technique
BUSAN TOWER COMPETITION / LAURENT SALOMON ARCHITECTE
POUR DES I.G.H EN STRUCTURE MIXTE EVOLUTIVE / IVRY SUR SEINE

100
Jamais les techniques n'ont évolué aussi rapidement. Avec les
effets de l'informatisation et la diversité sans précédent des
matériaux et des procédés de construction, la question du
rapport entre architecture et technique reste plus que jamais
d'actualité

COMMUNITY ZONE PLAN

USEFUL SPACE
HEAVY BRACING
CORE
STEP 1
TYPICAL TOWER DESIGN
STABILITY CORE
STEP 2
BUSAN TOWER CONCEPT
USEFUL SPACE
OPTIMIZED BRACING
CORE
STEP 3
BUSAN TOWER CONCEPT
WITH NATURAL LIGHT IN THE
CENTRAL CORE
USEFUL SPACE
BRACING CORE
WITH NATURAL LIGHT
USEFUL SPACE

1 / Le noyau creux

1 / Le noy&u creux / percé

1 / Le noyau creux planté

1 / Le noyau creux orienté

109
Il s'agit de redéfinir l'ensemble des relations qu'entretient le
bâtiment avec son environnement et avec lui-même

POUR DES I.G.H EN STRUCTURE MIXTE EVOLUTIVE
Recherche opérationnelle menée avec Athlance / Jérôme Petitguyot

BOIS / ACIER / BETON / POURQUOI-COMMENT
STRUCTURES HYBRIDES BOIS-ACIER-BETON

Structure horizontale Structure verticale Contreventement Enveloppe
BOIS
Poteaux primaires
intérieurs *
Mur Manteau **
ACIER
Poutrelle de plancher
IFB ***
BETON
Dalle auto-isolée de
type COFRADAL****
Noyau de stabilite
vertical*****
AFFECTATION DES MATERIAUX CONSTITUANT LE CLOS ET COUVERT DE LA TOUR
Pourquoi le bois :
R1: Résistance à la compression qui se
rapproche d’un béton courant.
R2: Matériau auto-protégé au feu
R3: Matériau sans finition
complémentaire / qualité d’aspect
R4 : Matériau performant pour le
bilan thermique de l’enveloppe

BOIS
Poteaux primaires
intérieurs *
Mur Manteau **
ACIER
IFB ***
BETON
type COFRADAL****
Noyau de stabilite
vertical*****
Pourquoi l’acier :
R1: Les poutrelles IFB permettent de
minimiser la retombée de poutres et
en conséquence d’augmenter la
flexibilité des plateau voir de la
rendre réversible
R2: Les performances mécaniques de
l’acier permettent d’obtenir des
portées de poutres inhabituelles pour
des ouvrages « noyés » dans le
plancher : 7 mètres environ.

BOIS
Poteaux primaires
intérieurs *
Mur Manteau **
ACIER
IFB ***
BETON
type COFRADAL****
Noyau de stabilite
vertical*****
Pourquoi le béton :
R1: Le plancher COFRADAL sous avis
permet d’optimiser la quantité de
béton au regard des portées
possibles.
R2: Le plancher COFRADAL joue le
rôle de diaphragme de
contreventement .
R3: L’épaisseur de béton restante
pour le plancher COFRADAL est
suffisante pour obtenir l’inertie
thermique nécessaire.
R4 : le noyau reste en béton armé ce
qui confère au dispositif une forme de
banalité garante de l’économie et de
la faisabilité technique du projet sans
procédure spécifique

B / E / S / T Jean-Marc WEILLC&E ingénieur structures
BOIS
Poteaux primaires
intérieurs *
Mur Manteau **
ACIER
IFB ***
BETON
type COFRADAL****
Noyau de stabilite
vertical*****

COMPOSANTS
NOYAUX
DALLES
POTEAUX
COMPOSANTS
PANNEAUX
FACADE
COMPOSANTS
BALCONS « PLUG »
EN CHARPENTE
METALLIQUE
COMPOSANTS
EDICULE EN
CHARPENTE
METALLIQUE

CONTREVENTEMENT
PAR NOYAU
LE NOYAU PEUT
ETRE DEPORTE DANS
L’EMPRISE DU
PLATEAU
LA TRIANGULATION
DE LA FACADE
PERMET DES
SUPERPOSITIONS
DISCONTINUES
LES PORTES-A FAUX
ET LES PLUG SONT
SOUS FORME DE
TREILLIS
IL EST POSSIBLE
D’OPERER UNE
RUPTURE DE
CONTINUITE PAR
TRIANGULATION

ENCORBELLEMENT EN TIROIR « PLUG ALEATOIRE » EN BALCON
SUREPAISSEUR PAR
TRIANGULATION DE VOLUME
SURELEVATION EN STRUCTURE
LEGERE

ENCORBELLEMENT EN TIROIR
« PLUG ALEATOIRE » EN BALCON
SUREPAISSEUR PAR
TRIANGULATION DE VOLUME
SURELEVATION EN STRUCTURE
LEGERE

BALCONS CADRE / COURSIVE
CADRE / SURFACE /
CREATION DE SHAB
Portée: 3,00m Portée: 6,00m

122
Pour conclure : Hybridation : raconter l’histoire et suggerer l’analogie
LES BUREAUX DE LA SOLOREM A NANCY / BEAUDOIN & HUSSON ARCHITECTES

123
D'abord raconter l'histoire et suggérer l'analogie (c'est le « tout
se passe comme si » de Newton).
Expliciter chacune des grandeurs en jeu et s'efforcer de les
quantifier numériquement. Décomposer toutes les relations que
l'on est capable de distinguer entre causes et effets.
Trouver ce que Moles (dans « les sciences de l’imprécis) nomme
les "circuits de réactions", en fait toutes les boucles entre un
effet et sa cause.
Eliminer les éléments inutiles. Vérifier si le modèle prend en
compte les variations du réel. Construire le modèle en
établissant la correspondance pragmatique entre chacune des
boites.
Ajuster et éliminer. Jouer avec le modèle afin d'en explorer le
champ opératoire et voir s'établir les relations entre grandeurs
d'entrée et grandeurs de sortie.

124
Un site industriel existant / pollué / avec des restes de fondations

Un immeuble de bureaux à l’aplomb des terres polluées

Dalle béton étanche
Ossature mixte charpente métallique & bois
Le bois assure par liaison à la charpente métallique la stabilité horizontale

Hybridation : raconter l’histoire et suggerer l’analogie
LES BUREAUX REVERSIBLE DU LANDY (SAINT DENIS) / F.H JOURDA ARCHITECTES

D'abord raconter l'histoire et suggérer l'analogie (c'est le « tout
se passe comme si » de Newton).
Expliciter chacune des grandeurs en jeu et s'efforcer de les
quantifier numériquement. Décomposer toutes les relations que
l'on est capable de distinguer entre causes et effets.
Trouver ce que Moles (dans « les sciences de l’imprécis) nomme
les "circuits de réactions", en fait toutes les boucles entre un
effet et sa cause.
Eliminer les éléments inutiles. Vérifier si le modèle prend en
compte les variations du réel. Construire le modèle en
établissant la correspondance pragmatique entre chacune des
boites.
Ajuster et éliminer. Jouer avec le modèle afin d'en explorer le
champ opératoire et voir s'établir les relations entre grandeurs
d'entrée et grandeurs de sortie.

FACADE PORTEUSE BOIS ACIER
Plancher
mixte béton
acier

La coquille réversible

MERCI

15.10.15 1-udm-structures hybrides

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Notes de l'éditeur