MIXITÉ DES MATÉRIAUX
Le bon matériau au bon endroit
Qu’il s’agisse d’interventions ponctuelles ou d’ampleur sur des édifices patrimoniaux, ou encore de constructions de bâtiments d’échelles variées, la combinaison de matériaux enrichit considérablement les expressions architecturales et les solutions techniques de mise en œuvre qui tirent parti des qualités intrinsèques de chacun d’eux. L’acier fait figure de matériau phare, dans la mesure où il permet – grâce à la filière sèche – de préfabriquer des éléments faciles à poser, tout en maîtrisant les coûts induits et en respectant les normes en vigueur.
Associer plusieurs matériaux est une technique ancienne qui remonte à l’Antiquité, les Romains édifiant des murs en pierre et brique, et des toitures en charpente bois couvertes de tuiles. Puis à l’ère industrielle et dès le début du 19e siècle, la fonte et le fer sont utilisés en masse pour ériger des édifices, tels que des usines, des gares, des passages couverts, des halles de marché… Les murs en pierre et/ou brique de l’ossature porteuse supportent des charpentes métalliques de grande portée insérant des verrières qui font pénétrer en abondance la lumière naturelle dans les espaces intérieurs. La combinaison de l’acier avec le verre, le bois ou le béton permet d’utiliser le bon matériau au bon endroit. L’acier, qui est adapté à la filière sèche tout comme le bois, permet de préfabriquer des composants pour les mettre en œuvre aisément sur le chantier, à l’aide d’assemblages boulonnés ou soudés. Chaque matériau est optimisé dès lors qu’il est employé de façon rationnelle, dans une optique de qualité, de performance économique et de réduction des délais de chantier, et où l’audace architecturale règne.
Il s’agit de trouver des solutions techniques plus efficaces et maîtrisées pour mieux répondre aux réglementations thermique, acoustique, incendie et sismique en vigueur.
BÂTIMENTS PATRIMONIAUX : DES VOLUMES AUDACIEUX
De nombreux bâtiments patrimoniaux toujours debout résultent de ce type de construction hybride et savante. Ainsi, le spectaculaire marché central (10 000 m²) de Budapest, en Hongrie, bâti en 1896 par l’architecte Samu Pecz, présente des façades en pierre et brique de style néogothique, ainsi qu’une structure et une charpente métalliques, des baies vitrées et un toit couvert de tuiles vernissées de couleur. À une échelle moindre, la halle Saint-Pierre (Paris 18e arr.), ancienne halle de marché (1868) reconvertie en musée d’art brut en 1986, associe un socle en pierre et des murs de brique à une ossature et une charpente en métal, son toit étant revêtu de zinc. Les espaces sont éclairés naturellement à travers les baies vitrées et verrières créées. Les gares ne sont pas en reste, avec leurs volumes audacieux abritant des ossatures en métal et des murs en pierre et/ou en brique, telle la gare centrale de Stockholm en Suède, érigée en 1871 par l’architecte Adolf W. Edelsvärd, avec son hall cintré et rythmé par de grands arcs métalliques insérant une verrière et des fenêtres latérales. Rigidifiant l’ensemble, les parties maçonnées servent de supports aux charpentes en métal aux portées conséquentes.
GREFFES SUR L’EXISTANT… OU SUR DU BÂTI NEUF
Les interventions sur le bâti existant peuvent être ponctuelles ou totales, chaque morphologie, unique, s’adaptant à un contexte urbain particulier. La greffe peut être réalisée sur ou sous une charpente en place, ou bien en appui sur une ossature maçonnée. À Barcelone, en Espagne, le marché de Santa Catarina (1848), rénové en 2005 par l’agence EMBT (Enric Miralles et Benedetta Tagliabue), conserve ses arcades et ses murs maçonnés, sur lesquels s’arrime une charpente en acier et bois, soutenant un toit ondulant en céramique multicolore. Cette transformation radicale met en valeur ce marché revisité. À Paris, dans le 18e arrondissement, la halle Pajol, ancienne halle ferroviaire, a été restructurée en 2014 par l’architecte Françoise-Hélène Jourda pour accueillir notamment une auberge de jeunesse. Plusieurs volumes édifiés en bois se glissent sous la charpente acier existante, les sheds recevant des panneaux à tubes solaires créant une centrale photovoltaïque inédite. Cet ouvrage réimaginé à l’exemple d’un vaste abri allie donc subtilement l’acier et le bois. La gare de Strasbourg, bâtie en 1883 par l’architecte J-E Jacobsthal et inscrite à l’Inventaire supplémentaire des Monuments historiques en 1984, a été réhabilitée en 2007 par l’agence Arep.
La singularité du projet tient à son immense verrière maintenue par des arcs d’acier autostables triangulés par câbles inox rayonnants qui dessinent un hall lumineux et bioclimatique. Certaines opérations neuves reprennent ce principe de greffe, comme Le Carré en Seine, à Issy-les-Moulineaux, réalisé en 2013 par Jean-Baptiste Pietri (Pietri Architectes) et formé de 65 logements et d’une résidence hôtelière. Les trois plots y sont édifiés en prémurs béton, sur lesquels sont empilées, ponctuellement, des boîtes carrées à ossature acier revêtues de zinc qui servent de loggias privatives. Cet apport de matière et de volume rompt la monotonie des façades.
LA SURÉLÉVATION : UN ATOUT
Une autre manière de valoriser l’existant consiste à surélever un immeuble, afin de créer des surfaces supplémentaires et des volumes en hauteur, sans impacter le foncier devenu rare et coûteux en centre-ville. À Rouen, l’opération Bullitt, soit la reconversion d’une ancienne caserne en 76 logements (2012) menée par les agences Jean Baubion et Diagram Architectes Urbanistes, a consisté à « garder “le corset brique et pierre“, mais à s’en affranchir en créant un étage en attique ». Si la structure posée compte une charpente en bois enveloppée d’un bardage en acier autopatinable isolé, les terrasses créées et surmontées d’auvents vitrés ponctuent les cimaises en pierre et brique restaurées, tout comme les balcons en acier et verre ajoutés en façade. Outre l’apport de surfaces et de volumes, ce mélange de matières dynamise les façades au demeurant légèrement austères des deux bâtiments.
COMBINAISON(S) DE STRUCTURES ET CHARPENTES
Les structures associent l’acier et le béton, ou l’acier et le bois, aux propriétés complémentaires. Si l’ossature principale est formée de profils industrialisés en acier (standardisés ou sur mesure), certaines parties de l’ouvrage font appel au béton apportant de l’inertie thermique, comme les fondations, les dalles ou les noyaux de circulation. Plus léger qu’une dalle béton, le plancher collaborant, alliant un bac acier à une dalle coulée en béton de faible épaisseur, est facile à mettre en œuvre. La construction mixte offre une multitude de configurations spatiales et techniques réalisables. La charpente peut, elle aussi, combiner des pièces en acier, comme des poutres-échelles, avec des poutres en bois, ou bien des portiques en acier alliés à des murs à ossature bois. Si l’acier sert à réaliser les nœuds, assemblages ou encastrements des pièces, l’usage conjoint et maîtrisé de divers matériaux contribue à mieux équilibrer l’ensemble bâti.
Entre l’aspect industriel de l’acier, la minéralité du béton et l’organicité du bois, la liberté conceptuelle s’enrichit pour toutes les typologies de bâtiments traités (tertiaire, culturel, sportif…). Le stade Allianz Riviera de Nice, conçu en 2013 par l’architecte Jean-Michel Wilmotte, recèle une enceinte et des gradins en béton, ainsi qu’une charpente associant une résille en bois lamellé-collé et des profils acier répartissant mieux les efforts générés. Le volume est emballé d’une membrane en ETFE transparente laissant visible la structure. Pour le terminal 2E de l’aéroport Charles-de-Gaulle de Roissy, conçu par l’architecte Paul Andreu, le cylindre de 30 m de largeur, bâti en béton à l’origine, a été reconstruit en 2008, au moyen de 152 arches en acier soutenant une verrière. Suspendue aux poutres-treillis, la voûte intérieure assemble des lamelles de bouleau. Une superposition subtile d’acier, de bois et de verre, où l’esthétique prédomine.
ENVELOPPES DE FAÇADES… À L’INFINI
Sur le plan architectural, la mixité de matériaux offre une diversité infinie de modénatures et d’expressions de façades liées à des procédés variés de parements, que ce soit en neuf ou en rénovation. Les enveloppes peuvent être réalisées en bardages double peau posés sur des murs béton pour améliorer l’isolation des façades, ou rapportés sous la forme de peaux ajourées ou de brise-soleil. De nombreux édifices sont emballés de peaux aux textures et teintes variées, comme les salles de spectacles Zénith. Le premier de la série est le Zénith de Paris, conçu en 1984 par les architectes Philippe Chaix et Jean-Paul Morel, sa structure d’acier étant enveloppée d’une toile argentée tendue. De même, le Zénith Europe de Strasbourg, réalisé en 2008 par l’architecte Massimiliano Fuksas, est pourvu d’une coque en béton et d’une charpente en acier emballée d’une membrane orange, bien repérable. En termes de double peau filtrante, la médiathèque de Bayeux, signée de l’architecte David Serero (2019), comporte une ossature en béton, sa façade principale à mur-rideau étant protégée par des barres horizontales colorées inscrites dans des cadres métalliques, servant de brise-soleil géant. Une réinterprétation contemporaine des fils de trame du tissage ancestral de la fameuse tapisserie de Bayeux… La résidence Florestine à Bordeaux, réalisée en 2018 par l’agence d’architecture Moon Safari, regroupe, quant à elle, 49 logements collectifs et des bureaux. Les façades à ossature bois sont revêtues de cassettes en acier gris métallisé créant un bardage qui fédère l’ensemble construit.
PRIVILÉGIER L’ÉCOCONCEPTION ET LA FRUGALITÉ
Selon Vincent Birarda, ingénieur développement chez ArcelorMittal : « La règle de base, unissant la mixité et l’écoconception, porte sur la frugalité qui consiste à construire le maximum de volumes avec un minimum de matériaux. Sur le plan structurel, l’ossature posée doit être le moins impactante possible pour offrir de la flexibilité au bâtiment. Le principe de la façade porteuse, figé dans le temps, doit être abandonné au profit du système à poteaux-poutres, en acier, bois ou béton, évolutif et réversible, les retombées de poutres devant être supprimées pour ne pas entraver l’aménagement des réseaux futurs. Quant à l’acoustique et à la protection au feu, elles doivent être intégrées à la structure et ne pas être ajoutées en faux-plafond, afin d’assurer des possibilités d’évolution dans le temps. Le système de plancher Slim Floor, moins épais et alliant des dalles en béton préfabriqué à des poutres acier, est à préconiser. Sachant que les deux sujets, mixité et réversibilité, sont indissociables. »
