Choisir l’acier

La densité urbaine croissante conjuguée aux contraintes environnementales et aux changements climatiques nécessitent des réponses adaptées en matière d’architecture et d’urbanisme. Le but : concilier création de foncier, de logements et activités économiques, sécurité, économies d’énergie, confort et esthétique… Les propriétés de l’acier en font le matériau privilégié pour répondre aux grands défis de la ville de demain. Mais penser la ville de l’avenir, c’est aussi redonner de nouveaux usages aux bâtiments patrimoniaux ou tout simplement existants. Réhabilitation, reconversion, surélévation sont autant de solutions constructives.

Au cœur de la mobilité, les pôles d’échanges et de transport se métamorphosent au rythme de la ville en mouvement. Lieux d’accueil de la foule et de l’individu, ils favorisent tour à tour la rapidité et la fluidité, le calme et la rencontre de l’autre. Polyvalents, flexibles, ils intègrent les usages urbains d’aujourd’hui et de demain. Pour concilier ville et transports, l’architecture contemporaine s’empare enfin des ruptures opérées par les infrastructures du passé. L’enjeu est de taille puisqu’il s’agit de rétablir la ville dans son plein droit et le citadin dans son plain-pied.
Aériennes ou bien ancrées, les structures acier façonnent l’espace, abritent les lieux en offrant une pluralité d’ambiances, de points de vue, d’usages et de modes de déplacements. Passages, départ, arrivée, gares-lieux de vie, commerces, cinéma, ponts, passerelles, connexions… : l’acier révèle l’espace, restaure l’urbanité et forge l’identité de la ville en mutation. Authentique lieu d’échanges, pôle multimodal vise à fluidifier les pratiques intermodales entre les différents modes de transport.
Que l’on s’y rende à pied, en vélo, à moto, en bus, en métro, en train ou encore en avion, le pôle d’échanges a aujourd’hui vocation à rassembler en un même lieu toute la variété des modes de transport afin d’en favoriser toutes les correspondances. S’il vise à tisser un maillage pertinent des modes de déplacement, il a également pour but d’améliorer l’accès au réseau de transport en démultipliant l’accessibilité du lieu tout en assurant à la fois son intégration urbaine et l’ouverture sur la ville.

Si la halle s’est imposée comme le fleuron de l’architecture métallique du XIXe siècle, la halle universelle deviendra celui de l’ère numérique et du développement durable. Métal-roi de la révolution industrielle, l’acier a fait naître une architecture nouvelle avec la création de grandes halles accueillant les nouvelles fonctionnalités liées à l’évolution des modèles économiques et sociaux : gares, serres, marchés couverts, grands magasins, expositions universelles… Deux siècles plus tard, l’acier est encore le matériau des grandes portées, de la flexibilité des espaces, de la créativité architecturale. favorisant la proximité, la mixité et l’intensité d’usage des bâtiments à toute heure de la journée : la halle universelle. Le constat a le mérite de la clarté : nous faisons face à des changements climatiques et à un déficit énergétique qui nous imposent de repenser complètement notre rapport aux déplacements. Nous sommes en outre confrontés à une révolution numérique qui modifie notre relation au temps comme notre relation à l’autre, qui nous place au cœur d’une dynamique virtuelle alors que nous vivons au sein de cités qui sont encore celles héritées du moyen-âge et remodelées par la révolution industrielle.
Télétravail, nomadisme professionnel… entraîneront inévitablement une adaptation du lieu de travail, comme l’e-commerce modifie déjà la forme bâtie de l’espace commercial, et au fond réduira nos déplacements contraints au profit de déplacement de proximité. De plus, il s’avère que nos logements n’intègrent pas à ce jour notre propre espace de travail, et nous avons aussi besoin du « face à face » pour une meilleure résilience. Ainsi, insensiblement la ville-centre, mute vers des polycentralités où la pluralité des usages associant habitat / services, commerces, activités, culture, trouveront toute leur place au plus près des intermodalités de mobilités. L’architecture acier permet d’imaginer et d’initier un lieu collectif à l’échelle d’un quartier où le travail se conjugue avec les services du quotidien, un espace partageable et interconnecté qui propose des programmations hybrides favorisant la mixité et l’intensité d’usage des bâtiments à toute heure de la journée. Une halle universelle dans laquelle la ville de demain pourra s’installer pour mieux dialoguer avec la ville.

La ville durable de demain se construit autour de nouvelles formes de mobilité qui doivent se concevoir comme autant de réponses à l’extension sans fin des besoins de déplacement, confrontées à l’urgence d’une nécessaire transition énergétique, mais contraintes par des impératifs économiques toujours plus stricts. Figure emblématique des loisirs de sports d’hiver, le transport aérien par câble affirme aujourd’hui sa capacité à relever les défis d’une mobilité douce et s’affiche comme une solution privilégiée pour organiser et rendre accessible les déplacements urbains de proximité, tout en s’attachant à décongestionner la ville et préserver l’espace au sol pour d’autres usages connexes. Mû à l’énergie électrique, le transport par câble n’est pas facteur de pollution atmosphérique ou d’émission de gaz à effet de serre. Les infrastructures et équipements qui le constituent sont essentiellement constitués d’acier, matériau recyclable à 100%. Ils sont extrêmement légers et modestes en termes d’impact et d’emprise au sol. Dégagement de surface foncière, préservation des sous-sols, chantiers propres et rapides, l’avantage est aussi indéniablement de nature économique.

Enjeu majeur du développement durable, la lutte contre l’étalement urbain, passe par la nécessité de conjuguer densité urbaine et qualité de vie. Vivant, pérenne et innovant, l’acier témoigne au quotidien de sa capacité à transformer ou à recycler la ville en intégrant l’existant, en adaptant le construit ou en réhabilitant le bâti. Tours racées, longues portées, économie de la matière, foisonnement de la lumière, liberté des formes, performances techniques… : l’architecture acier réorganise l’espace, réinvente et intensifie la ville en accompagnant ses mutations.

Le déploiement du Building Information Modeling (BIM) dans la construction constitue un enjeu majeur non seulement pour maîtriser les coûts de production mais aussi pour supprimer les aléas permanents entre les différents corps d’état. La construction métallique est déjà rompue à cette méthode d’ingénierie car elle a dû progresser au même rythme que les avancées numériques pour deux raisons :
– permettre la modélisation des comportements des structures sous l’effet de sollicitations particulières, telles celles sismiques ou thermiques (ingénierie de conception),
– accroître les performances d’industrialisation des structures dans les ateliers de préfabrication pour s’adapter aux nouveaux outils, tels les robots (ingénierie de production).

De fait, le BIM en construction métallique est pleinement opérationnel dès la phase de calcul des structures et continuera à suivre les évolutions futures liées à la normalisation internationale actuellement en cours d’élaboration. En accord avec les acteurs de la profession, Le CTICM, s’est donc investi d’une mission dont l’objectif est de développer les outils permettant la fluidité du BIM depuis la phase esquisse jusqu’aux phases d’ingénierie et de production. Ces outils sont actuellement en cours de développement et devraient être diffusés avant la fin 2018.

Et si la construction et la vie des ouvrages recélaient de gisements considérables d’économies d’énergie et de réduction des émissions de CO2 ? C’est là tout l’enjeu des BEPOS, ces bâtiments à énergie positive qui produisent plus d’énergie qu’ils n’en consomment pour leur fonctionnement. Si la prise de conscience de leur impact sur le changement climatique est récente, La note prospective du groupe de travail Réflexion Bâtiment Responsable 2020-2050 du plan bâtiment en 2015, suivie par la sortie début 2016 du label Bâtiment Bas Carbone puis le lancement de l’expérimentation E+C- fin 2016 ont marqué une mise en mouvement collective vers des bâtiments bas carbone. Et le mouvement s’accélère chacun cherchant aujourd’hui dans son métier les leviers d’action pour aller vers le bas carbone. En authentique pionnière, la filière acier a engagé, depuis de nombreuses années, une réflexion sur la conception de bâtiments en acier économes en énergie et à haut niveau de performance. Au travers de projets de recherche européens, nationaux ou sur fonds propres, les actions du CTICM contribuent à augmenter la compétitivité de la construction métallique et mixte. Comment ? Par la recherche et le développement de solutions permettant d’améliorer les performances énergétiques, par la valorisation des résultats dans les réglementations, normes, recommandations, guides et calepins. Une chose est sûre, les performances des bâtiments à énergie positive passeront nécessairement par la combinaison de l’efficacité énergétique et du déploiement de l’économie circulaire.

Au cœur de l’innovation, la filière acier propose une approche holistique en assurant que chaque composant en acier interagit de manière complémentaire, répondant ainsi aux défis fondamentaux de l’architecture, de la construction, de l’économie, de la durabilité, de la flexibilité et de la créativité. La filière se positionne ainsi au centre du dialogue entre tous les acteurs lors de la construction d’un bâtiment. Elle se propose d’accompagner les architectes et l’ensemble des intervenants lors d’un projet de construction afin de les conseiller et de trouver des solutions pour non seulement déployer la créativité du projet et sa flexibilité, mais aussi réduire les coûts, respecter les impacts environnementaux et prévoir la fin de vie du bâtiment avec la possibilité de recycler un bâtiment. Ces solutions e technologies, permettent, par exemple, de construire des bâtiments avec plus d’étages pour une même hauteur, de réduire le coût des fondations, d’améliorer les espaces dans les étages en privilégiant les grandes portées, de réduire les coûts de chantier et de logistique ou encore de diminuer les impacts environnementaux liés à la construction d’un bâtiment et à sa démolition.

Autre enjeu majeur pour les entreprises sidérurgiques, le déploiement des aciers à haute valeur ajoutée plus résistants, plus légers, à coûts contrôlés mais aussi des aciers « connectés ». Une technologie permet de déposer un semi-conducteur extrêmement mince sur une fine bande d’acier pour lui donner des propriétés photovoltaïques. Le système transforme les rayons solaires en électricité. Présenté comme moins épais et plus flexible que les systèmes actuels, cet acier vise aussi à produire de l’électricité à moindre coût.
Une équipe d’ingénieurs finalise également l’élaboration d’une barrière de sécurité destinée à être placée le long des routes. Grâce à leurs outils de calcul, ces experts simulent les conditions d’un impact. Le design est ainsi optimisé et l’acier prescrit là où il est réellement nécessaire.

Mieux vaut le savoir, les techniques de fabrication additive permettent aujourd’hui de concevoir, construire et produire des bâtiments XXL dont de grands ouvrages métalliques complexes. Après les immeubles en Chine et un bâtiment à Amsterdam, c’est une passerelle en inox de 4,5 tonnes pour 12,5 m de long et 6,3 de large qui vient d’être achevée par la société néerlandaise MX3D. Enjambant le canal OZ Achterburgwal, au cœur d’Amsterdam, ce nouvel ouvrage se distingue par son design tout en courbures et vient témoigner des nombreuses possibilités offertes par l’imprimante 3D et le matériau acier.

Depuis la mise au point d’un concept d’intégration dans les façades de bâtiments de systèmes de culture de microalgues (photobioréacteurs), breveté en Europe et en Chine, l’agence XTu architectes s’est associée à un consortium d’entreprises et de bureaux d’études pour déployer ce projet. Pleinement impliquée, la construction métallique apporte ainsi son expertise dans la réalisation de façades à ossature en acier complexe et entend bien développer industriellement les systèmes de photobioréacteurs. L’acier est le matériau le mieux adapté pour répondre aux besoins de durabilité, de robustesse, et de rigidité d’une telle façade. Grâce à ses performances mécaniques, il permet une intégration discrète du process dans l’enveloppe du bâtiment.

Deux gammes solutions sont envisagées :

– créer une façade « double peau » extérieure composée de vitrages transparents et de photobioréacteurs. Cette double peau active joue le rôle d’une serre verticale tant pour la culture des microalgues que pour le bâtiment.

– intégrer les photobioréacteurs directement dans la façade, dans les parties opaques. L’ensemble du système de culture est divisé en plusieurs lignes de production permettant la culture de plusieurs souches différentes en parallèle. Un local technique, situé à l’aplomb de la biofaçade, regroupe tous les auxiliaires de culture (cuves d’assemblage, de récolte, de confinement, pompes, compresseurs, centrifugeuse,…).
Comme dans toutes les installations de process industriel, les solutions à ossature en acier sont les plus adaptées pour la constitution des structures porteuses et constitutives de ces process et leur bonne intégration visuelle et esthétique dans le bâtiment.