CONSTRUIRE ET PROTÉGER
Responsable de catastrophes naturelles de plus en plus violentes et fréquentes, le dérèglement climatique a conduit le secteur du bâtiment à se pencher sérieusement sur la question des solutions à apporter dans la conception et la réalisation des édifices destinés à faire face aux risques d’incendies, de séismes, d’inondations… Bon nombre d’architectes et d’ingénieurs œuvrent depuis longtemps déjà sur ce sujet d’actualité brûlant. Le matériau acier y joue un rôle majeur pour ses capacités hors normes de résistance et de résilience, ses performances intrinsèques, sans oublier son impact environnemental pour une construction durable.
Chaque année en France, 6 000 communes environ sont sujettes à une reconnaissance d’état de catastrophe naturelle, dont près de 56 % incombent aux inondations, 35 % aux mouvements de terrain et 8 % aux phénomènes atmosphériques.
Les huit risques naturels principaux sont les inondations, séismes, sécheresses, mouvements de terrain, avalanches, feux de forêts, cyclones et tempêtes. Le risque d’inondation concernait, en 2022, 26,7 % de Français résidant dans des zones susceptibles d’être inondées par un débordement de cours d’eau, avec plus de 12 500 villes couvertes par un plan de prévention des risques inondation et 1, 5 million de personnes exposées au risque de submersion marine. Si un nombre croissant de communes est concerné par le risque d’incendie de forêt, sur le pourtour méditerranéen notamment, près de la moitié de l’habitat individuel bâti après 1976 est exposée au phénomène de retrait et gonflement des argiles. Or les dommages inhérents à des évènements naturels et climatiques sont en majorité imputables à un défaut d’adaptation du bâti. La palette des matériaux de construction adaptés à ces défis est à considérer, il faut donc mettre en adéquation les qualités attendues d’un bâtiment avec les aléas
L’ACIER, UN MATÉRIAU PERFORMANT ET DURABLE
L’acier a de multiples qualités, telles qu’une résistance mécanique élevée à la traction, à la compression et au cisaillement, une homogénéité et isotropie aptes à encaisser des contraintes alternées et une grande facilité de mise en œuvre d’assemblages rigides, résistants et ductiles. Chaque bâtiment édifié en acier possède une durée de vie presque illimitée, s’il a été conçu dans les normes par les architectes et ingénieurs, bien protégé et entretenu correctement. C’est aussi le seul matériau de structure qui, à ce jour, dispose de règles professionnelles pour le réemploi. Son usage raisonné à bon escient avec les autres matériaux garantit des constructions compatibles avec la transition écologique. Robuste et durable, s’il fait face aux aléas climatiques avec une tenue exceptionnelle dans la durée, il résiste bien aussi à la corrosion atmosphérique liée à l’air, à l’eau et à la salinité des embruns marins ainsi qu’aux milieux industriels où la pollution accélère son usure. Les traitements appliqués sur les aciers, de type peinture, galvanisation, inox ou autopatinable, contribuent à pallier les effets du temps auxquels tout édifice est confronté. Plusieurs revêtements anticorrosion protègent les aciers : la peinture, dénuée de solvant et recyclable pour respecter la réglementation HSE européenne ; la galvanisation, solution naturelle de protection consistant à les plonger dans un bain de zinc. Quant aux aciers inoxydables et autopatinables, ils résistent à la corrosion sans aucun entretien ; l’autopatinable, recyclable à 100 %, se couvrant d’une couche adhérente qui le protège de la corrosion atmosphérique.
RISQUE INCENDIE : MIEUX PROTÉGER LES OUVRAGES
La méthode développée par l’ingénierie de sécurité incendie (ISI) permet, entre autres, de construire des parcs de stationnement largement ventilés (PSLV), avec une solutionacier non protégée, comme le parking Silo 2 de l’aéroport Toulouse-Blagnac (31), réalisé en 2011 par les agences SCAU, Azéma Architectes et Tsuba (associées). Ce parking de 3 200 places et de 8 niveaux possède une ossature mixte acier/béton, avec des poteaux remplis de béton qui, protégés à l’intérieur par une peinture intumescente, assurent une haute protection thermique en cas d’incendie, sa façade nord-est se parant d’une peau en inox perforé qui ventile le volume. Autre approche et autre programme que ceux de la tour de bureaux First – ex-CB31 – à La Défense (92), qui, conçue en 1974 avant d’être rénovée en 2011 par Kohn Pedersen Fox Associates et SRA Architectes, répond aux normes de sécurité incendie strictes en vigueur. Haute de 231 m pour 55 étages, elle compte une structure acier et est équipée de systèmes d’extinction et de compartimentage du feu adaptés.
RISQUE SISMIQUE : PROTÉGER ET ADAPTER LE BÂTI
Les tremblements de terre dévastateurs survenus ces dernières années, en février 2023 en Turquie et en Syrie, ont fait ressurgir la question capitale de la conception parasismique des édifices vouée à prévenir le plus possible leur effondrement et préserver les vies. Dans ces régions exposées au risque sismique, les ossatures majoritaires en béton ou maçonnerie des édifices, non conformes aux règles parasismiques en vigueur, causent des dégâts irréversibles et beaucoup de victimes. Chaque projet architectural, menacé par ce risque, nécessite des solutions conceptuelles et techniques adaptées. Or les bâtiments à structure métallique se comportent bien et résistent mieux que d’autres types de constructions, grâce aux propriétés de l’acier qui est flexible, ductile et résistant à la déformation. Il existe de multiples solutions constructives qui, pourvues d’assemblages et de pièces de contreventement, favorisent la résistance d’un édifice au séisme, tout en offrant aux architectes une liberté infinie de conception. Afin de sécuriser l’existant, l’acier peut être utilisé pour mettre en conformité un bâti avec les réglementations parasismiques en vigueur, à l’aide d’un renforcement ou d’une consolidation par l’ajout d’une exostructure. Après un séisme, les solutions en construction métallique peuvent être déployées rapidement dans des zones difficiles d’accès, grâce à l’industrialisation et à l’aptitude au démontage des éléments de charpente qui peuvent être containeurisés. À noter : depuis 2011, la carte des cinq zones sismiques de France concerne 21 000 communes qui doivent respecter les règles de construction parasismique en vigueur.
DIVERS TYPES D’OUVRAGES TRAITÉS PARASISMIQUES
Selon leur implantation dans les régions et pays concernés par les tremblements de terre, les bâtiments font l’objet d’un traitement parasismique approprié qui respecte la réglementation en cours. Il en est ainsi du stade Pierre-Mauroy à Villeneuve-d’Ascq (59), qui, réalisé en 2012 par le cabinet de Pierre Ferret et l’agence Valode et Pistre, se compose de structures métalliques capables de résister aux secousses sismiques et d’aider à absorber les mouvements liés à un tremblement de terre. L’acier assure la stabilité des constructions et permet la flexibilité nécessaire pour un ouvrage polyvalent. Autre cas de figure, avec la gare de Strasbourg (67), restructurée en 2008 par l’agence Arep. Le hall de transport, accolé au bâtiment des voyageurs, est coiffé d’une verrière courbe composée d’une structure primaire en arcs d’acier reliés par une ossature secondaire à poutre en treillis de type Fink. Déplaçable en cas de séisme, la verrière est déconnectée de l’existant, et les poteaux porteurs sont articulés. S’il existe un pays confronté aux tremblements de terre, c’est bien le Japon qui, situé à la limite de plusieurs plaques tectoniques, impose des règles strictes de prévention des séismes à ses constructions. La médiathèque de Sendaï, réalisée en 2001 par l’architecte Toyo Ito, sur l’île de Honshu, à 300 km au nord de Tokyo, connaît une forte activité sismique. Ses six plateaux superposés en dalles autoportantes de treillis alvéolés sont percés de treize colonnes constituées d’épaisses résilles en tubes d’acier, en forme de paraboloïdes hyperboliques. Ces points porteurs élastiques, servant de circulations verticales, participent au système antisismique mis en œuvre, où les volumes hauts sont désolidarisés des espaces bas. En cas de séisme, l’énergie exercée sur le bâtiment sera absorbée par l’ossature primaire. En Europe cette fois, à la suite de la catastrophe survenue le 26 avril 1986 dans la centrale nucléaire de Tchernobyl, en Ukraine, le bâtiment a été couvert en 2016 d’un nouveau sarcophage en forme d’arche géante de 25 000 t, 108 m de hauteur et 257 m de portée. Un double bardage étanche de 1 200 t d’acier inoxydable non magnétique habille la structure. Capable de résister aux tornades, à la neige et aux amplitudes de température, le bardage extérieur compte des panneaux en inox de 100 m de longueur au maximum ; le bardage intérieur comprend des tôles d’inox fixées sur des bacs acier sans nervures n’accrochant pas la poussière.
La durée de vie de l’ouvrage est prévue pour 100 ans au minimum, sans aucune maintenance compte tenu du haut degré de radioactivité…
INONDATIONS : PREMIER RISQUE NATUREL DE L’HEXAGONE
Selon le dernier rapport du Groupe d’experts intergouvernemental sur l’évolution du climat (GIEC), le niveau des océans devrait monter de 0,30 m à 1 m d’ici à 2100, entraînant la disparition de nombreuses îles et villes à travers le monde. Les inondations, qui restent le premier risque naturel en France et concernent plusieurs millions d’édifices, ont durement frappé en 2010 la région de La Faute-sur-Mer (85), une grande partie de l’Europe en 2016, et l’Espagne en 2024. Elles peuvent être causées par des pluies torrentielles, des crues de rivières, des glissements de terrain, des tempêtes côtières ou des vagues de marée. Or la plupart des systèmes constructifs des ouvrages en présence (logements individuels, collectifs, équipements, commerces…) ne répondent pas au risque inondation. L’enjeu est d’adapter les constructions et infrastructures au risque, à sa puissance et à sa vitesse, la prévention étant encouragée par l’obligation, depuis 1995, d’élaborer un plan de prévention du risque inondation (PPRI) pour les communes concernées.
SOLUTIONS CONSTRUCTIVES POUR ANTICIPER, CONTRER ET ACCOMPAGNER LE RISQUE D’INONDATION
Pour faire face à ce risque très destructif pour les biens et les personnes, plusieurs stratégies et solutions constructives peuvent être mises en place : urbanisme résilient, gestion des eaux pluviales, techniques d’adaptation passive…
Parmi les matériaux envisageables, l’acier tient une place de choix. Les ouvrages en acier de génie civil servent à canaliser le flot des rivières et à anticiper d’éventuelles crues, tout comme les digues, les passerelles et les ouvrages d’art. À Paris, les quais de la Seine ont fait l’objet de travaux de protection contre les inondations, avec des structures en métal qui ont permis de bâtir des quais et murs de protection pour résister aux crues du fleuve, tout en réduisant les impacts sur l’environnement. Pour contrer ce risque, si les bassins de rétention en acier servent à stocker les eaux de ruissellement en milieu agricole, les rideaux de palplanches (acier ou inox) contribuent à renforcer les digues existantes et à former des parois autonomes de protection contre les crues. Un procédé mis en œuvre à Rotterdam, aux Pays-Bas, pour bâtir des barrières contre les crues, en insérant en profondeur des palplanches dans le sol afin de créer une barrière étanche. Dans les zones inondables, les constructions légères en acier prennent la forme de maisons sur pilotis, de bâtiments-ponts, de constructions flottantes ou encore de passerelles submersibles.
VIVRE SUR L’EAU, UN DÉFI D’AVENIR !
De plus en plus d’architectes planchent sur des projets de bâtiments flottants et d’habitats sur l’eau en Europe, notamment aux Pays-Bas où ils se sentent concernés au premier chef, un quart de ce territoire étant situé en dessous du niveau de la mer. Sachant que l’habitat sur l’eau existe depuis longtemps en Asie par exemple, avec les maisons sur pilotis. L’architecte néerlandais Koen Olthuis, de l’agence Waterstudio, s’est spécialisé depuis plus de 20 ans dans la réalisation de maisons flottantes. La villa De Hoef a été bâtie en 2015, dans la province d’Utrecht, avec une ossature mixte préfabriquée à poteaux en profils d’acier et poutres en pin, et un toit en bois, tout comme la Watervilla (7 x 10 m) édifiée sur trois niveaux en 2008 à IJburg, à Amsterdam.
Waterstudio a également réalisé en 2023, à Lyon (69), sur le Rhône, le théâtre flottant L’Île Ô, formé d’un socle en béton qui supporte six cubes à charpente bois et vêture de tôles d’acier prélaqué blanc. Cet édifice provisoire (bail de 18 ans) modulable est conçu pour être démontable et recyclable. En France, au Bourget-du-Lac (73), en 2008, l’agence Patriarche avait déjà concrétisé sur un terrain en zone inondable un procédé constructif déclinable et amarré plusieurs houses boats, des unités sur pilotis à ossature légère métallique.
PARKING DES BASSINS À FLOT, BORDEAUX, FERRIER MARCHETTI STUDIO
UN PLISSÉ ASYMÉTRIQUE EN COURONNEMENT
Bâti sur le site des Bassins à flot n° 2, au nord de Bordeaux (33), ce parking public conçu en 2022, de 44 m de largeur et 85 m de longueur, compte 424 places de stationnement réparties sur quatre niveaux et comprend au rez-de-chaussée des commerces et activités pouvant se prolonger par des terrasses sur les quais longeant les bassins. La notion d’esthétique de l’utile, chère à l’agence, réside dans l’utilisation de matériaux standard économes, tels que l’acier, le béton, le verre… La structure mixte comprend un système à poteau-poutre en béton coulé en place, implanté suivant une trame de 7,50 m par 15 m, et des planchers alvéolaires préfabriqués. Sa morphologie en plissé asymétrique dessine une succession de toits évoquant les anciens hangars détruits du site. La charpente à profil du commerce en acier galvanisé, qui soutient une couverture en zigzag, est formée de deux parties : côté bassins, se déploient quatre travées à double pan de toiture de 15 m de largeur, et, côté rue, cinq autres travées similaires. Les éléments préfabriqués des portiques ont été assemblés par boulonnage in situ, des lames en inox recuit brillant à bord fermé ont été suspendues sous les fermes des toits à deux pans et fixées par clipsage. La couverture se compose de bacs en tôle d’acier galvanisé prélaqué deux faces, nervurée et perforée à 50 %, créant un brise-soleil géant. De plus, cet ouvrage répond aux critères du PSLV (parc de stationnement largement ventilé) grâce à sa charpente acier de couverture qui ne nécessite pas de protection rapportée et à la ventilation naturelle assurée partout dans le volume.
55 MAISONS FLOTTANTES WATERWONINGEN, IJBURG, AMSTERDAM, PAYS-BAS, MARLIES ROHMER
UNE CITÉ LACUSTRE MODULAIRE
L’architecte néerlandaise Marlies Rohmer a réalisé en 2011, à IJburg, aux Pays-Bas, au sud-est d’Amsterdam et dans le quartier de Waterbuurt, une cité de 158 logements, dont 55 maisons flottantes groupées. Dotée d’une ossature mixte acier/béton, chaque unité se compose d’un module de 4,50 m de largeur, 10,50 m de longueur et 8,20 m de hauteur, sur trois niveaux, dont un partiel glissé sous l’eau. Ces modules, préfabriqués dans les ateliers du chantier naval d’Urk, à 70 km du site d’installation, ont fait l’objet de plusieurs prototypes grandeur nature qui ont été montés en atelier, puis testés dans un bassin avant d’être acheminés in situ par voie maritime. Le support de chaque unité (1,50 m de hauteur) est doté d’une cuve étanche en béton coulé en place, l’espace étant souvent employé comme chambre(s) d’enfant(s) et salle d’eau. Ce socle reçoit deux étages et demi de superstructure légère bâtie avec une fine ossature à profils d’acier et des cloisons en panneaux de bois. Les façades principales sont munies de menuiseries acier habillées de PVC, les façades latérales opaques se revêtant d’un bardage composite d’aspect bois. Ancré à un pôle d’amarrage, chaque bloc est stabilisé par deux pieux en métal fixés par boulonnage sur les deux faces latérales de la cuve et enfoncés dans l’eau. La maison préfabriquée prête est alors tirée sur l’eau par deux remorqueurs, puis amarrée à quai. Chaque habitation en triplex peut être groupée et assemblée en deux, trois ou quatre unités, desservies par des pontons, passerelles et escaliers en bois. Le premier étage abrite d’autres chambres, une salle de bains et une cuisine, le dernier niveau accueille le séjour et une terrasse.
PALAIS DE JUSTICE, GRENOBLE, CLAUDE VASCONI
TRAITEMENT PARASISMIQUE ADÉQUAT
Implanté en 2002 dans un quartier tertiaire proche de la gare de Grenoble (73), le palais de justice, inscrit sur une parcelle triangulaire, compte deux unités conçues selon les règles parasismiques en vigueur, le site se trouvant en zone de sismicité moyenne (4).
L’un des édifices est bâti en béton, l’autre est en acier. Ce dernier, tout en hauteur et doté de neuf niveaux de bureaux, comprend une charpente métallique constituée de poteaux, poutres et planchers collaborants, ses façades s’habillant d’une double peau de verre. En théorie, pour absorber les déformations de l’ouvrage en cas de séisme, il aurait fallu positionner des joints de dilatation tous les 30 m, ce qui s’est avéré impossible. À l’instar d’un pont, le bâtiment dénué de joints est conçu en un seul bloc pourvu d’appuis glissants en Téflon, mis en place en pied de poteaux uniquement aux deux extrémités. Cela permet d’assurer la dilatation de l’édifice et de concentrer des déformations au niveau des points d’appui. Des croix de Saint-André, posées à l’intérieur du volume, à chaque extrémité de l’édifice, ont été intégrées aux cloisons et également fixées sur la structure englobant les deux noyaux de circulation vitrés, laissés apparents. Cette unité est reliée à la seconde en béton, moins haute, qui héberge les salles d’audience, par une verrière qui repose sur des rotules suspendues destinées à éviter tout risque de transmission d’effort d’un bâtiment à l’autre. L’objectif étant de prévenir la collision des deux blocs construits, en les réunissant en un seul.
