Construire des bâtiments urbains, complets et durables avec un système constructif qui permette une adaptation infinie des espaces sur plusieurs générations et plusieurs cycles de vie de 60 ans, tel est l’objectif du concept développé par Unas Technology SA le bureau lausannois mawi ingénieurs conseils SA dans le cadre d’une collaboration interdisciplinaire d’architectes, d’ingénieurs civils, d’ingénieurs CVSE et d’autres spécialistes.

Changer l’affectation d’un immeuble implique dans la plupart des cas des transformations lourdes et des coûts importants. Par définition et en raison de leur conception, les bâtiments actuels ne disposent pratiquement d’aucune polyvalence. Lorsque des appartements se muent parfois en bureaux, ceux-ci présentent un agencement mobilier bancal. Transformer des bureaux en logements, en surface d’activité, en centre de formation ou leur donner toute autre affectation s’apparente à une gageure. Pourtant, les besoins d’aujourd’hui ne sont pas ceux d’hier et ceux des prochaines générations sont difficiles à anticiper.

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C’est partant de ce constat que Jean Perez, directeur de mawi ingénieurs conseils SA à Lausanne, et Dieter Schwarz, architecte à Zurich, ont créé la société Unas Technology SA. L’entité vise à matérialiser les résultats de longues années d’études vouées à concevoir le bâtiment sous forme de concept global systémique.

L’objectif est de construire des bâtiments urbains complets et durables, répondant notamment aux critères prépondérants que sont l’utilisation d’un maximum de matériaux respectueux de l’environnement issus de l’économie circulaire, le recours à la construction «à sec» à très large échelle (en particulier pour la majorité des structures porteuses), la polyvalence des espaces et la possibilité de changements d’affectation grâce aux longues portées des structures. Ces principes de base s’accompagnent de la flexibilité des installations CVSE et d’une conception qui permet de multiples transformations ultérieures sans que celles-ci n’occasionnent la moindre intervention sur le gros œuvre ou nuisance pour les occupants du bâtiment en exploitation.

LES TROIS BLOCS URBAINS CARACTÉRISTIQUES

L’étude menée par Unas aboutit à un modèle de construction systémique, un outil de travail à usage des architectes qui s’adapte à n’importe quel édifice. Trois «génotypes» de bâtiments sont ainsi définis:

  • la barre (long édifice)
  • le bâtiment-cour (à angles multiples, selon les exigences urbanistiques)
  • la tour (bâtiment de forte hauteur sans aucune restriction)

Seuls, fragmentés, assemblés ou combinés, ces modules permettent de répondre à une grande panoplie de développements urbains.

Pour la configuration d’un bâtiment résidentiel, l’usuelle barre, la configuration prévoit une charpente en acier de longue portée (env. 14 m) et des éléments de plancher en bois, matériaux de construction recyclés ou renouvelables, montés à sec (pas de béton coulé sur place, à l’exception des sous-sols et de certains éléments de stabilité).

L’accent est mis sur la polyvalence en termes d’affectation d’espaces et de flexibilité des installations CVSE, sans aucune intervention lourde en cas de transformations au cours de la durée de vie des structures (plusieurs cycles de vie de 60 ans, plusieurs générations). Une démarche rendue possible grâce à une construction « montée à sec ». Le recours minimum au béton armé coulé sur place, dans le respect du climat, de la gestion du recyclage et de l’économie circulaire, fait également partie des objectifs de l’entreprise.

Variété de types d’appartements

Le projet prévoit une variété de types d’appartements, du plus petit au plus grand :

  • lofts à un côté
  • logements continus
  • à un étage
  • à deux étages
  • studios
  • lofts pour expatriés avec salles communes etc.

Toutes les combinaisons sont possibles et facilement transformables en termes d’espaces et d’installations CVSE, sans intervention lourde du gros œuvre.

La configuration du bâtiment-cour présente les mêmes caractéristiques que le précédent avec notamment des appartements de plain-pied. Le projet prévoit des magasins, ateliers, bars et restaurants au rez-de-chaussée. Les étages supérieurs proposent diverses typologies d’appartements, accessibles par une arcade côté cour. Il en va de même de l’aménagement de pièces pour le télétravail ou de bureaux pour petites entreprises, chambres d’hôtes et Airbnb.

Si la configuration de la tour reprend les principes des précédents, il faut toutefois prendre en compte les particularités spécifiques liées à l’acheminement des efforts de planchers dans les murs sismiques. Le rez-de-chaussée accueillera des boutiques et petits magasins, ainsi qu’un bar. Une grande variété d’appartements est prévue dans les étages supérieurs avec des configurations nombreuses et variées selon les demandes du client. Au dernier étage: restaurant, bar, terrasses et espaces publics avec vue panoramique.

COMPARAISON DES COÛTS

Une comparaison du concept Unas par rapport à une construction conventionnelle a été réalisée par un bureau indépendant (Archipart AG, Zurich) sur la base d’un dimensionnement détaillé de deux variantes (construction conventionnelle en béton armé et maçonnerie vs concept Unas en acier pour les structures principales avec planchers en bois). Les coûts du gros œuvre et du second œuvre ont été établis sur la base de consultations d’entreprises et de prix statistiques mis à disposition par Archipart. Ils ont été calculés à l’aide de métrés précis. Par ailleurs, Mme Hanna Köhnert a été chargée d’établir un bilan écologique des deux variantes dans le cadre d’un Master réalisé à la ZHAW (Zurich University of Applied Sciences).

La comparaison des coûts d’investissement tient compte de la durée des périodes de construction et du début des rendements des nouveaux bâtiments achevés. La durée de la période de construction du projet conventionnel est de 27 mois, alors que celle du projet Unas est de 15 mois. Cela se traduit par 12 mois de revenus dans le cas du projet Unas, alors que le projet conventionnel est encore en construction.

Les coûts d’investissement du projet conventionnel sont inférieurs de 7% par rapport à ceux du projet Unas, ce qui influence légèrement le rendement brut. Cependant, il est difficile de comparer les performances des deux concepts. Dans le cas classique, les changements d’utilisation (spatiaux et liés aux installations techniques) ne peuvent être réalisés qu’en intervenant lourdement sur les structures. Dans la plupart des cas, cela occasionne une démolition et reconstruction du bâtiment après le cycle de vie de 60 ans défini par la SIA.

Le projet Unas est conçu principalement pour être transformable sans travaux de structure.

Cela entraîne dans un premier temps les coûts supplémentaires de 7 % susmentionnés, mais le projet devient rentable grâce à son adaptabilité aux utilisations futures. C’est déjà le cas dans le premier cycle de vie de 60 ans (non inclus ici), mais davantage après cette période, où le bâtiment peut rester en exploitation avec une valeur résiduelle de 50% au minimum et être réadapté avec des coûts inférieurs à 50% par rapport à une nouvelle construction.

Le nouvel investissement requis concernera alors les aménagements intérieurs, les installations techniques et les façades.

L’analyse sur quatre cycles de vie est sans équivoque. Alors que les coûts s’accumulent pour la construction conventionnelle, le concept Unas augmente son avance à chaque cycle et toutes les générations en bénéficient.

FLEXIBILITÉ

Un bâtiment à usage mixte conçu selon le concept Unas sera réalisé à Höri (ZH). Après avoir comparé les propositions de trois bureaux invités, le maître d’ouvrage a opté pour le projet Unas. C’est notamment la flexibilité du concept qui a fait la différence.

Le programme spatial comprend des espaces dédiés à des ateliers, commerces et services divers, avec une optimisation maximum de la parcelle qui se solde par une superficie totale de plus de 7000 m2.

Le programme exigeait explicitement de présenter une structure d’édifice flexible permettant des changements d’affectation sans toucher au gros œuvre des bâtiments et avec le moins de nuisance possible pour les occupants des locaux en exploitation. La vision du maître d’ouvrage fait ainsi preuve d’une compréhension moderne des critères de pérennité économique, de durabilité et d’écologie de son nouveau projet.

Par ailleurs, la volonté du client était celle de pouvoir entreprendre la construction sans connaître les locataires et leurs exigences dans ce site aéroportuaire en pleine expansion où il est impossible de définir avec précision la nature des activités futures et le nombre de locataires de l’immeuble.

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Deux volumes distincts forment l’ensemble de ce complexe en bordure de la zone agricole. Les deux édifices conçus comme des «bâtiments-cours» sont accessibles par une entrée centrale couverte et une cour accueillant les livraisons des différentes sociétés locataires. En plus de leur rôle d’accès aux bâtiments et d’apport de lumière, les atriums ont également été imaginés comme des «cheminées» pour évacuer l’air vicié.

La structure est composée de sommiers en acier de longue portée et d’éléments secondaires de planchers en bois. La trame structurelle optimale est de 11,80 m x 5,86 m. Les porteurs verticaux B2-D6 comprennent des descentes d’eaux usées. Le champ délimité par ces axes définit le périmètre du sous-sol.

Dans le volume situé entre le plancher porteur (constitué de caissons en bois) et le faux-plancher cheminent les installations techniques. Cet espace est comblé par un remplissage de granulats de verre cellulaire. La hauteur totale des poutres principales garantit une pente suffisante aux canalisations permet- tant l’évacuation des eaux par gravité.

Plusieurs scénarios de changement d’affectation ont été étudiés. Une première variante inclut un certain nombre de petites unités courantes dans toutes les zones urbaines. Ces surfaces représentent environ 80 à 160 m2 chacune et sont équipées d’un bloc sanitaire compact. Ces espaces pourront être subdivisés selon les besoins et les génération.

L’illustration suivante montre par exemple les exigences futures à l’égard de l’ouvrage: les zones vacantes des étages sont converties en unités d’affectation plus grandes et exigeant un équipement technique important selon les demandes formulées par les nouveaux utilisateurs. Centres d’appel, fitness, cabinets dentaires et autres affectations pourraient être immédiatement adaptées sans entreprendre des travaux d’envergure. Ces nouveaux occupants pourraient exiger d’importantes installations sanitaires et techniques aisément réalisables sans intervenir sur les structures, ni sur l’enveloppe du bâtiment.

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