Précisions sur les matériaux dans les projets VUD

Le programme "Villa urbaine durable" est l'occasion de mettre en évidence certains changements qui s'opèrent dans les pratiques des professionnels de la construction du fait d'une prise en compte accrue de la problématique du développement durable. La question des matériaux y est centrale. On assiste désormais à une forte attention à leur "coût énergétique", à leur caractère sain et non toxique, à leur facilité d'entretien et à leur nature recyclable en fin de vie. Des expérimentations sont menées par les concepteurs dans les modes de mise en ouvre aussi bien pour la structure que pour le second ouvre. Elles reçoivent l'aide de la "recherche développement", mobilisée par différentes approches comme par exemple celle portant sur de nouvelles combinaisons de matériaux à tenter avec l'enjeu d'exploiter leurs complémentarités. Puissent les interventions qui vont suivre refléter clairement ces évolutions qui engagent l'avenir du secteur du Bâtiment dans son entier.

Nous allons revisiter certains projets lauréats sous l'angle de l'emploi des matériaux dans une perspective "durable", sachant que le contexte donné (nature du climat et état de la pollution urbaine) et la qualité d'ambiance recherchée peuvent déterminer différentes approches dans le choix d'un matériau, à commencer par :

• son impact négatif sur l'environnement,
• sa capacité de recyclage,
• sa résistance au vieillissement et à l'altération de son aspect extérieur.

Caen et Rouen

En ce qui concerne les projets qui sont situés à Caen et Rouen, les équipes partagent en commun le choix d'une construction en béton qu'elles confieront toutes deux à l'entreprise Quille. Elles entendent l'une et l'autre travailler de manière approfondie sur les ruptures de ponts thermiques.

Pour le projet situé à Rouen, L'Atelier des Deux Anges, assisté de Enerpol Ingenierie comme consultant, propose d'étudier des solutions alternatives d'isolation extérieure telles que le liège sous bardage brique ou le panneau de roseaux, ou encore la plaque de liège avec enduit hydraulique.

Les éventuelles émissions de polluants des matériaux placés dans le volume intérieur des logements seront ici une préoccupation forte. Les concepteurs s'intéressent notamment aux liens entre matériau et asthme.

Notons que l'équipe choisit de végétaliser les terrasses.

Digne et Chateauroux

Dans les projets lauréats situés à Digne et Chateauroux, Christina Conrad, assistée de Patrick Martin (Betrec) comme consultant HQE, entend construire principalement avec de la terre cuite et du bois. Elle en justifie le choix par leur caractère sain. On a vu précédemment que la terre cuite ne rejette aucun polluant dans l'atmosphère et peut être entièrement revalorisée en fin de vie.

Compte tenu du climat dignois (continental, montagnard et développant donc des écarts de température importants entre le jour et la nuit), la recherche d'écoconstruction a orienté l'équipe sur un bâtiment à inertie et isolation réparties. Pour optimiser les résultats attendus, cet axe de recherche a aussi été suivi dans le cas de Chateauroux. Aussi la brique "Monomur" est-elle utilisée pour les façades et les murs de refend des deux opérations.

Dans le registre de la brique, rappelons que les grandes briques alvéolaires, et plus particulièrement le Monomur en terre cuite, représentent des avancées à la fois sur le plan des techniques constructives et de la thermique : elles constituent un très bon régulateur d'hygrométrie et leur inertie est très favorable au confort d'été avec un déphasage de 12 heures qui permet de maintenir une fraîcheur acquise dans la nuit toute une partie de la journée, ou à l'inverse, lors de l'hiver, en stockant la chaleur acquise la journée (les apports passifs liés au soleil) pour la restituer tout au long de la nuit.

Le montage à joint sec du Monomur permet d'optimiser un coefficient de transmission surfacique d'environ 0.35 W/m2 K, et entre dans les exigences de la RT 2000 . Par sa masse, il est aussi un bon isolant acoustique.

La couverture sera en tuile de terre cuite, l'isolation devant être posée en sous-face, sur le faux-plafond, pour éviter tout pont thermique.

Le bois sera utilisé pour réaliser la charpente, les balcons, les persiennes et le plancher intermédiaire entre les 1er et 2ème étages, ce dernier permettant un réaménagement ultérieur de la construction pour rendre de ce fait le projet modulable et flexible.

Ce parti terre cuite/bois profitera au travail que l'équipe envisage de mener pour organiser un "chantier vert".

À Digne et Chateauroux, on est typiquement dans le cadre d'une construction mixte telle que nous pouvons le souhaiter. Les planchers du niveau bas et les murs de refend sont en béton, toute l'enveloppe extérieure est en brique, le plancher du duplex est en bois, réalisé à 50 % pour permettre une évolution possible de l'espace. Cette formule passive, de par sa conception, répond aux exigences de la RT 2000.

Roubaix

Le projet conçu à Roubaix par Dominique Montassut, assisté de Serge Sidoroff comme consultant HQE, part du choix d'une enveloppe correctement isolée sur le plan thermique. Les gains souhaités par rapport à la NRT pour les 3 logements types étudiés seront compris entre 10 et 17%.

Aussi un principe de façade lourde à haute inertie s'applique-t-il aux quatre bâtiments envisagés : on y a recours à de la brique rustique (recyclée) - appareillée pour former des murs porteurs de 22 cm et isolée avec du PSR (y compris sur locaux non chauffés) - et à des vitrages peu émissifs à lame d'air de 16 mm.

L'isolation thermique recherchée suppose des déperditions minimales. En ce qui concerne l'ossature en béton armé, les nez de dalles béton et les acrotères seront munis de rupteur thermique, pour assurer la continuité de l'isolant aux abouts de refend. La toiture terrasse, non accessible, aura également une résistance thermique minimale avec un isolant extérieur en verre cellulaire.

Le double vitrage 6-16-8 utilisé limitera les risques de surchauffe l'été, faibles à la latitude de Roubaix, tout en permettant une récupération des apports solaires d'hiver et de demi-saison.

Toutes les menuiseries, montées en affleurement des façades, seront en bois massif ou en lamellé collé d'essences locales ou issues de forêts gérées durablement. Avec une finition lasurée ou vernie teintée, ces bois nécessitent un entretien périodique. Leur protection de classe 3 ne correspondra à aucun traitement, sinon à l'utilisation d'un produit certifié, sans PCP, ni chrome, ni arsenic. Ainsi ces produits ne se transformeront-ils pas en déchets industriels spéciaux (DIS) et l'on pourra les incinérer en récupérant de l'énergie.

Les sols des pièces sèches seront recouverts de linoleum naturel, un matériau durable fabriqué à partir de matières premières renouvelables (farines de liège et de bois, huile de lin et de colophane, poudre de calcaire, toile de jute).

Brique, béton pour les planchers et les refends, acier galvanisé, verre pour les façades... : les matériaux et produits de construction utilisés seront pérennes et généralement recyclables, avec des techniques connues, dans le cas d'une déconstruction future. Certains matériaux (métal déployé pour les façades en serrurerie) sont d'ores et déjà recyclés sur les chantiers actuels de déconstruction.

Quimper

Dans le projet de Quimper, le cabinet Orset, assisté de Jacques Miriel comme consultant chauffage, propose de construire des maisons en bande à partir d'une série de refends parallèles, réalisés en brique de terre cuite Monomur (27 cm). Toute l'opération répond au même principe d'organisation : l'inscription, entre deux « blocs » en Monomur, d'une construction légère pouvant abriter une terrasse.

On a vu précédemment que cette brique de mur alvéolaire, outre ses qualités d'isolation thermique, répond à des techniques constructives permettant d'éliminer pratiquement les ponts thermiques. Garante de performances thermiques - on a ici un système d'énergie passive -, cette suppression protège aussi des désordres de condensation. Les façades rue et jardin sont à structure bois, préfabriquées et assemblées en atelier, ce qui permet à l'équipe de contrôler la qualité du parement en bardage à clins et du montage des baies, au nu extérieur. Une charpente de pannes bois (en caisson, à âme bois ou métal) porte de pignon à pignon, sans ferme (et sans poussée sur les façades bois), une couverture traditionnelle en ardoises, soit une ressource et un savoir-faire locaux.

L'équipe travaille sur des questions de construction, de reconversion et de déconstruction du bâtiment. La restitution de la « carcasse » initiale (deux refends porteurs, dalle béton du premier plancher, toiture) est possible lorsque l'exigent des améliorations de performance des composants, des exigences réglementaires ou de nouveaux besoins. On peut déshabiller ainsi la maison pour réaménager l'intérieur. Les façades bois préfabriquées par éléments sur rue et jardin sont par exemple interchangeables et démontables. La chape sèche est étudiée pour pouvoir modifier ou déposer des boucles du plancher chauffant. De manière plus générale, les architectes qui travaillent ici sur la gestion des déchets, cherchent à rendre plus aisé le tri des matériaux constitutifs de l'ouvrage.

Creil

Dans le projet lauréat situé à Creil, Alain Pesso, assisté de Michel Raoust comme consultant HQE, a retenu un parti constructif pour l'ensemble de l'opération (composée de logements individuels et collectifs) qui fait appel à des produits industriels à assembler à sec sur le chantier. Il est constitué principalement :

• d'une structure en béton armé composée de poteaux, de poutres et de planchers en dalles alvéolaires, fabriqués par l'industriel BDI : montée à sec, elle permet de réaliser des étages libres, les dalles alvéolaires portant de façade à façade (jusqu'à 9 mètres), soit un dispositif constructif expérimental de poutre grande portée en béton,
• d'une façade légère, également montée à sec et composée dans sa partie opaque et de l'extérieur vers l'intérieur, de bardages en terre cuite, d'une ossature verticale en bois de façon à limiter les ponts thermiques au droit des planchers, d'un écran pare-pluie et d'étanchéité au vent, de laine minérale fixée, d'une part, entre les éléments d'ossature et, d'autre part, côté face intérieure avec le système « Optimat » d'Isover, et un parement en plaque de plâtre, des menuiseries en bois comportant des vitrages innovants à isolation thermique renforcée (voire à isolation thermique et acoustique renforcées).

On sait que les structures poteaux / poutres, qui présentent d'indéniables avantages en terme d'usage et d'évolutivité des bâtiments, sont compétitives économiquement par rapport à la technologie dominante constituée par des refends ou des murs porteurs. Cependant, il n'en est pas de même des solutions de façade qui sont associées à ce type de structure ; toutes les études économiques faites montrent que ces solutions induisent des surcoûts d'investissement, lesquels freinent le développement de ces techniques.

Consciente de ce problème, l'équipe s'est rapprochée des industriels associés pour trouver une solution compétitive de façade légère s'inscrivant pleinement dans les objectifs du développement durable.

Une isolation renforcée de l'enveloppe et un traitement de tous les ponts thermiques permettront de dépasser le futur palier réglementaire de 2005. L'équipe vise un coefficient Ubat inférieur de 25 % à Ubatref. Elle aura recours systématiquement à des vitrages faiblement émissifs de nouvelle génération, avec menuiserie bois et intercalaire sans pont thermique.

Ivry

A Ivry, Atelier 15, assisté de Tribu comme consultant HQE, développe un travail sur la ventilation naturelle. Dans ce cadre, l'équipe s'intéresse à la perméabilité des parois, à l'effet pariéto-dynamique que peut générer une circulation d'air dans l'épaisseur d'un mur : elle envisage d'utiliser des parois bois de type suédois et des murs doubles en brique, de type hollandais.

Une des problématiques que se pose l'équipe concerne la constitution d'un DCE qui puisse répondre aux exigences HQE. A cet effet, le CCTP intègrera par exemple une grille de description exigentielle des produits listant les caractéristiques environnementales afin que les entreprises puissent faire leur offre.

Clermont-Ferrand

A Clermont-Ferrand, le cabinet Fabre & Speller, assisté du Betrec comme consultant HQE, entend développer une démarche HQE en expérimentant différents modes de construction. En ce qui concerne les matériaux, il a prévu de comparer quatre solutions constructives, son idée de départ étant d'étudier chacun des quatre bâtiments à partir d'une filière différente : béton, brique G, bois ou acier. Ces études s'entendent à performances techniques identiques, de telle manière que le coût des filières puisse être apprécié sur des bases exploitables; une étude en coût global sera produite à partir des résultats de la consultation qui objectivera les coûts d'investissement, les coûts de consommation étant modélisés sur des bases comparables.

Après une première phase de travail, deux solutions seulement ont finalement été retenues pour être construites. Chacune fera l'objet d'observations comparatives sur la qualité environnementale des différents chantiers et ultérieurement sur les caractéristiques réelles du bâtiment en vie et sur sa durabilité.

Loïc Chesne, Betrec, à propos du projet de Clermont-Ferrand

Les bâtiments n'ont pas été conçus à l'origine sur la base d'un mode constructif en soi. On a fait véritablement une jonction. L'idée étant d'avoir des bâtiments qui soient quasiment identiques de par leur emprise au sol, leur hauteur et leur surface de façade. Et puis ensuite, on s'est attaché à établir la cohérence entre la forme globale du bâtiment présentée au départ et la technique constructive. Il est vrai que si l'on se pose dès l'origine la question de la construction d'un bâtiment en bois en fonction du contexte, il est fort probable que l'on arrive presque systématiquement à la conclusion que, sur des lieux particulièrement contraints au niveau acoustique, cette option n'est pas adaptée. Effectivement, vous avez raison de dire que, peut-être, l'optimisation prise plus en amont aurait, d'entrée, éliminé un certain nombre de modes constructifs.

Dans la salle

Par rapport à la construction bois, on s'aperçoit en fait que si l'on veut optimiser le coût global au niveau du bois, il faut surinvestir en amont au niveau de la conception et de l'ingénierie et c'est à ce moment-là que l'on obtient des prix de construction intéressants au m 2 . Par contre, si l'on garde le même niveau d'ingénierie que pour du béton ou de la maçonnerie, on lance l'appel d'offres et l'on a 10 à 20 % de plus, ce qui n'est pas étonnant. Si l'on transfert cette masse financière en amont, on peut tout à fait être compétitif.

Patrick Martin

Si la profession du bois se mobilise dans ce sens, on sortira l'opération. Quelle est l'attitude des gens qui font actuellement des ouvrages en ossature bois ? Ils préfèrent faire un objet à 15% de marge plutôt que cinq objets à 3%. Or nous sommes ici dans la seconde catégorie, au mieux. Le positionnement marketing de ceux qui travaillent sur la construction des ossatures bois semble complètement déphasé. Il n'y a pas de marge dans le domaine du logement social et il risque de ne pas y avoir de réponse du tout. L'appréciation économique que nous avons fait au stade du projet et de l'APD peut se solder par une désaffection des entreprises, inquiètes de ne pas faire leur marge dans un programme de ce type.

Dans la salle

Le Puca a monté peu d'expériences REX comparatives, parce qu'elles sont très difficiles à monter comme à analyser.

Loïc Chesne

Chaque immeuble a un mode constructif qui lui est affecté. Très rapidement, on a eu conscience qu'il fallait passer de quatre à deux modes, après appel d'offres. Par ailleurs, étant acousticien de formation, j'ai constaté que le nombre d'éléments de construction en bois dont j'ai effectivement des caractéristiques acoustiques est restreint par rapport à ce dont j'ai pu bénéficier, à titre d'exemple, en ce qui concerne le béton. Si je me pose la question de savoir quelle est la capacité d'isolation acoustique d'une dalle de béton d'une épaisseur donnée, j'ai des réponses cm par cm. Pourquoi ne fait-on pas plus de recherche et ne diffuse-t-on pas davantage de résultats, notamment acoustiques, sur les éléments bois?

Dans la salle

Le béton répond à la loi de masse. C'est pourquoi, il est très facile de décliner centimètre par centimètre. La construction bois, c'est masse/ressort/masse. Ce qui veut dire qu'à chaque type de plancher, à chaque type de façade, on modifie complètement les données.

Loïc Chesne

Mais pourquoi a-t-on des caractéristiques très précises pour toutes les cloisons métalliques qui sont pourtant en masse/ressort/masse? Il faut qu'à un moment donné, chaque filière prenne ses responsabilités.

Dans la salle

Pour tout ce qui est plancher, on a ce qu'il faut. Mais, il est vrai qu'en termes de mur extérieur, par exemple, chaque cas de figure est différent avec un bois extérieur en bardage + un isolant de x + un écartement de y, etc.

Une autre personne dans la salle

L'opération est intéressante mais elle réclame deux intervenants. La même entreprise ne pourra pas utiliser deux systèmes différents.

Loïc Chesne

Il est évident que le fait de ne pas avoir une taille d'opération suffisante pénalise au niveau financier notre approche par lot. La question est de savoir plutôt, dans le cadre d'un bâtiment brique qui réclame des fondations conséquentes, qu'est ce que l'on affecte à l'ossature brique et qu'est-ce que l'on affecte au reste. Le nombre d'intervenants est multiple et du coup, on n'a pas vraiment de pénalité là-dessus.

Loïc Chesne, Betrec, à propos du projet de Clermont-Ferrand

Les bâtiments n'ont pas été conçus à l'origine sur la base d'un mode constructif en soi. On a fait véritablement une jonction. L'idée étant d'avoir des bâtiments qui soient quasiment identiques de par leur emprise au sol, leur hauteur et leur surface de façade. Et puis ensuite, on s'est attaché à établir la cohérence entre la forme globale du bâtiment présentée au départ et la technique constructive. Il est vrai que si l'on se pose dès l'origine la question de la construction d'un bâtiment en bois en fonction du contexte, il est fort probable que l'on arrive presque systématiquement à la conclusion que, sur des lieux particulièrement contraints au niveau acoustique, cette option n'est pas adaptée. Effectivement, vous avez raison de dire que, peut-être, l'optimisation prise plus en amont aurait, d'entrée, éliminé un certain nombre de modes constructifs.

Dans la salle

Par rapport à la construction bois, on s'aperçoit en fait que si l'on veut optimiser le coût global au niveau du bois, il faut surinvestir en amont au niveau de la conception et de l'ingénierie et c'est à ce moment-là que l'on obtient des prix de construction intéressants au m 2 . Par contre, si l'on garde le même niveau d'ingénierie que pour du béton ou de la maçonnerie, on lance l'appel d'offres et l'on a 10 à 20 % de plus, ce qui n'est pas étonnant. Si l'on transfert cette masse financière en amont, on peut tout à fait être compétitif.

Patrick Martin

Si la profession du bois se mobilise dans ce sens, on sortira l'opération. Quelle est l'attitude des gens qui font actuellement des ouvrages en ossature bois ? Ils préfèrent faire un objet à 15% de marge plutôt que cinq objets à 3%. Or nous sommes ici dans la seconde catégorie, au mieux. Le positionnement marketing de ceux qui travaillent sur la construction des ossatures bois semble complètement déphasé. Il n'y a pas de marge dans le domaine du logement social et il risque de ne pas y avoir de réponse du tout. L'appréciation économique que nous avons fait au stade du projet et de l'APD peut se solder par une désaffection des entreprises, inquiètes de ne pas faire leur marge dans un programme de ce type.

Dans la salle

Le Puca a monté peu d'expériences REX comparatives, parce qu'elles sont très difficiles à monter comme à analyser.

Loïc Chesne

Chaque immeuble a un mode constructif qui lui est affecté. Très rapidement, on a eu conscience qu'il fallait passer de quatre à deux modes, après appel d'offres. Par ailleurs, étant acousticien de formation, j'ai constaté que le nombre d'éléments de construction en bois dont j'ai effectivement des caractéristiques acoustiques est restreint par rapport à ce dont j'ai pu bénéficier, à titre d'exemple, en ce qui concerne le béton. Si je me pose la question de savoir quelle est la capacité d'isolation acoustique d'une dalle de béton d'une épaisseur donnée, j'ai des réponses cm par cm. Pourquoi ne fait-on pas plus de recherche et ne diffuse-t-on pas davantage de résultats, notamment acoustiques, sur les éléments bois?

Dans la salle

Le béton répond à la loi de masse. C'est pourquoi, il est très facile de décliner centimètre par centimètre. La construction bois, c'est masse/ressort/masse. Ce qui veut dire qu'à chaque type de plancher, à chaque type de façade, on modifie complètement les données.

Loïc Chesne

Mais pourquoi a-t-on des caractéristiques très précises pour toutes les cloisons métalliques qui sont pourtant en masse/ressort/masse? Il faut qu'à un moment donné, chaque filière prenne ses responsabilités.

Dans la salle

Pour tout ce qui est plancher, on a ce qu'il faut. Mais, il est vrai qu'en termes de mur extérieur, par exemple, chaque cas de figure est différent avec un bois extérieur en bardage + un isolant de x + un écartement de y, etc.

Dans la salle

L'opération est intéressante mais elle réclame deux intervenants. La même entreprise ne pourra pas utiliser deux systèmes différents.

Loïc Chesne

Il est évident que le fait de ne pas avoir une taille d'opération suffisante pénalise au niveau financier notre approche par lot. La question est de savoir plutôt, dans le cadre d'un bâtiment brique qui réclame des fondations conséquentes, qu'est ce que l'on affecte à l'ossature brique et qu'est-ce que l'on affecte au reste. Le nombre d'intervenants est multiple et du coup, on n'a pas vraiment de pénalité là-dessus.