Pour ce concours, la consigne du canton était claire : reprendre le système constructif proposé par l’équipe lauréate du concours Gymnase du Chablais pour l’adapter au site et au programme de la Nouvelle école professionnelle de Payerne.
En s’inspirant de principes proposés, nous nous sommes creusés les méninges avec le bureau d’architecte Bonhote Zapata et le bureau de technique du bâtiment Conti pour proposer une solution présentant des avantages architecturaux et environnementaux par rapport au système constructif initial. Résultat : une réduction de l’impact CO2 par trois !
Une répartition efficace des matériaux
Il s’agit d’utiliser les matériaux judicieusement afin d’optimiser l’impact environnemental de la construction. Dans cet objectif, il a été choisi d’utiliser de l’acier pour l’ensemble des poutres et piliers de la trame (éléments linéaires) et du bois pour les matériaux pour les dalles et les murs (éléments surfaciques). Ainsi, le matériau possédant les meilleures caractéristiques mécaniques est utilisé là ou les efforts sont concentrés et le matériau présentant l’impact environnemental le plus réduit est utilisé là où les quantités de matière sont importantes.
La structure porteuse est modulaire, selon une trame rationnelle et efficace facilitant l’intégration des techniques CVSE et des éléments de réemploi.
Une structure porteuse au service du bâtiment
La structure n’est pas uniquement considérée selon sa performance mécanique, mais elle est conçue en considérant les autres données du bâtiment, telle que l’énergie grise, le confort thermique et acoustique, la durabilité dans le temps, la qualité architecturale des espaces, etc. Par exemple, le choix d’une structure en caisson pour les planchers
répond aux objectifs suivants :
- Répartition de la matière optimisée afin de réduire l’impact environnemental
- Optimisation des propriétés acoustiques de salle (réverbération) à l’aide d’un
- traitement en sous-face de plancher et de la réduction du bruit de choc à l’aide de l’about
- d’un isolant acoustique à l’intérieur du caisson
- Intégration de certaines techniques (électricité principalement)
- Résistance au feu REI30 (ou REI60) nécessaire selon les endroits du bâtiment
- Protection des utilisateurs contre les composés chimiques (certification ecobau1)
- Contribution à l’économie Suisse du bois
Une structure porteuse optimisée pour l’architecture
La proposition d’une trame régulière permet l’alignement de tous les piliers du bâtiment. Dans le bâtiment principal, locaux de grandes dimensions, présentant moins de piliers, sont positionnés aux étages les plus haut. De cette manière, les déviations de charges si couteuses en matières et énergie grise sont complètement évitées. La trame régulière permet l’optimisation et la standardisation des profilés métalliques, des connections métalliques et des caissons bois. Pour la toiture de la salle de sport, le concept d’éclairage indirect par le nord en shed fournit des hauteurs statiques importantes permettant la conception d’un treillis métallique économe en matière.
Stratégies pour l’optimisation du réemploi structurel
La structure proposée répond favorablement à l’énoncé théorique du concours, à savoir, la proposition d’une structure modulaire et reproductible, économiquement efficiente, issue du réemploi et réutilisable en cas de démontage du bâtiment (construction réversible).
La charpente métallique est conçue uniquement avec des éléments simples et familiers de l’industrie de la construction ce qui permet d’optimiser la fourniture d’éléments de réemploi : les poutres sont des profilés du commerce (IPE 330 ou IPE 450) et les piliers sont réalisés à partir de 4 rails soudés entre eux. Le réemploi des rails est un objectif des CFF qui livre à faible coût des rails usagés. Pour les profilés du commerce, nous avons estimé de taux de fourniture probable sur la base de notre expérience.
Des matériaux très locaux
Une empreinte environnementale minimale
Les objectifs de réduction de l’énergie grise et de réutilisation de la structure porteuse en fin de vie ont tous deux contribués à la proposition d’une structure porteuse différente de celle proposée en modèle pour le gymnase du Chablais. En effet, les connections entre les couches des plancher mixtes bois/béton ainsi que les assemblages entre les éléments en bois lamellé collé ne sont pas démontables sans endommager sans endommagement. Dans la proposition pour l’école professionnel à Payerne, les poutres de la charpente métallique sont simplement boulonnées sur les piliers en rails. Les caissons bois sont ensuite simplement posés à l’intérieur de la trame de poutres formant le plancher. Les façades et murs intérieurs ne sont pas porteurs et viennent simplement se poser sur la structure porteuse.
Bien que les principes architecturaux et certains principes constructifs soient repris du projet lauréat du concours du Gymnase du Chablais comme demandé par le concours, l’ensemble des stratégies présentées pour la structure porteuse permettent une nette réduction des matériaux et de l’impact environnemental de la structure. En effet, sans compter le réemploi, la structure proposée, à performance égale, est trois fois présente un bilan CO2 trois fois plus léger. Et en comptabilisant le réemploi, ce résultat s’améliore encore ! Les deux graphiques ci-dessous présentent la réduction du poids et de l’impact CO2 en comparaison de la variante initiale donnée comme base de travail pour le concours.
Des gardes-corps photovoltaïques comme protection solaire
Durant la moitié chaude de l’année (avril – septembre), le soleil est haut, les gardes corps bloquent le rayonnement solaire avant qu’il n’atteigne le vitrage et protègent les espaces des surchauffes.
Durant la moitié froide de l’année (octobre – mars), le soleil est bas, les gardes corps n’empêchent pas le rayonnement solaire d’atteindre le vitrage et le bâtiment bénéficie d’apports gratuits.
Une gestion des eaux météoriques à l’échelle de la parcelle
Selon modélisation sur des chroniques de pluie de plusieurs années,
avec une capacité de stockage de 90m3, on permet de satisfaire plus
de 95% des besoins en eau pour les toilettes. De plus, environ 80%
de l’eau de pluie tombant sur la surface du toit dévolue à cet effet est
valorisé localement.
Phase : Concours
Architecte : Bonhôte Zapata
Nos coopérateurs ont participé au projet pour les parties :
Ingénierie civile
Physique du bâtiment
Gestion des eaux
Construction durable