Bois - EPFL

CONSTRUIRE EN BOIS – UN PÔLE PRIMAIRE À BEX, VD
“Une construction en bois rayonne par sa beauté, sa
présence et par une certaine sérénité face au temps
qui s'écoule." Peter Zumthor, architecte
CONSTRUIRE EN BOIS – UN PÔLE PRIMAIRE À BEX, VD
Equipe de Suivi
DIRECTEUR PÉDAGOGIQUE!
Mestelan Patrick
PROFESSEUR " "
"
Muttoni Aurelio
MAÎTRE EPFL ! !
!
Buri Hans Ulrich
EXPERT "
"
"
Bovard Luc
"
"
Vovesny Florence
Etudiante
"
"
CONSTRUIRE EN BOIS – UN PÔLE PRIMAIRE À BEX, VD
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CONSTRUIRE EN BOIS – UN PÔLE PRIMAIRE À BEX, VD
INTRODUCTION !
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BOIS
HISTOIRE ET CONTEXTE DU MATÉRIAU!
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AU FIL DU TEMPS
LE BOIS EN EUROPE
LES FORÊTS DANS LE MONDE
LE BOIS, MATÉRIAU DURABLE!
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LE BOIS CERTIFIÉ !
15
LE BOIS EN SUISSE !
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ECONOMIE FORESTIÈRE SUISSE
LES FORÊTS HELVÉTIQUES
POLITIQUE FÉDÉRALE DE LA RESSOURCE BOIS
LE BOIS COMME MATÉRIAU DE CONSTRUCTION !
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CARACTÉRISTIQUES PHYSIQUES
DURABILITÉ DES OUVRAGES
COMPORTEMENT AU FEU
PRODUITS ET TECHNIQUES DE CONSTRUCTION !
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LES PRODUITS DU BOIS
LES TECHNIQUES DE CONSTRUCTION
QUELQUES TECHNIQUES DE CONSTRUCTION CHOISIES
LES ASSEMBLAGES!
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ASSEMBLAGES TRADITIONNELS
LES MOYENS D’ASSEMBLAGE MÉCANIQUES
LES COLLES
ECOLE
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L’ÉCOLE AU FIL DU TEMPS!
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L’ÉCOLE AUJOURD’HUI ET DEMAIN!
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DE L’ÉCOLE À LA SALLE DE CLASSE
COMMENT IMAGINER L’ÉCOLE DU FUTUR ?
QUELQUES ÉCOLES
ETUDE DE CAS
LES BÂTIMENTS SCOLAIRES DANS LE CANTON DE VAUD !
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SITUATION GÉOGRAPHIQUE!
71
HISTOIRE !
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ETAT DES LIEUX DES ÉCOLES DE BEX!
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PÔLE SCOLAIRE BELLERIN : LA SERVANNAZ!
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ANALYSE DE SITE
LA PARCELLE DE LA SERVENNAZ
BIBLIOGRAPHIE!
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CONSTRUIRE EN BOIS – UN PÔLE PRIMAIRE À BEX, VD
Introduction
Le bois est un matériaux perçu comme écologique dans l’esprit collectif contemporain, pour qui le
qualificatif Durable est un synonyme un peu flou de d’écologique. Mais depuis l’époque du chalet suisse,
le bois en tant que matériau de construction a fait du chemin et est désormais un acteur incontournable
de la construction moderne
Quelles sont les qualités environnementales, économiques, techniques et durables de cette matière
première désormais exploitable jusqu’à la dernière poussière ? Comment la perception du bois dans la
construction a-t-elle évoluée d’un matériau considéré comme désuet depuis la révolution industrielle à
une matière moderne et même très à la mode ?
Dans le cadre de ce travail, il sera aussi question de l’école, de son évolution et de l’école d’aujourd’hui
du point de vue des architectes et des pédagogues. Le futur de l’école, qui pourrait bien connaître des
changements importants dans les prochaines décennies avec l’installation des nouvelles technologies,
est également un sujet touchant de près à l’architecture.
Quelques exemples d’écoles, choisies pour leur justesse d’interprétation pédagogique, structurelle ou
pour leur originalité, seront présentés pour conclure le volet théorique.
Le dernier volet joue le rôle d’introduction pour l’étude de cas qui sera développée au deuxième
semestre. Il s’agit de la création d’un bâtiment scolaire qui constituera le nouveau pôle primaire de la
commune de Bex dans le canton de Vaud.
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Bois
! Bois
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Histoire et contexte du matériau
Au fil du temps
L’histoire du bois est indissociable de celle de notre civilisation. Matière facile à travailler car tendre, légère
et de plus combustible, il s’agissait même d’un élément indispensable à la survie de l’espèce humaine.
Au paléolithique déjà, la lance du chasseur était en bois tandis que son abri consistait en une enveloppe
de peau soutenue par une structure en bois. Le bois est ainsi utilisé dans la fabrication de toutes sortes
d’objets, de toutes tailles, et ce depuis des millénaires.
Si aujourd’hui nous avons accès aux matériaux du monde entier, cela était encore inconcevable il y a à
peine 100 ans. Ainsi les matériaux choisis et les manières de les utiliser étaient fortement influencés par le
contexte géographique : en montagne; la pierre, à proximité des forêts; le bois et, dans les pays chauds,
des bois légers à croissance rapide ainsi que des végétaux.
Ainsi, le nord de l’Europe, riche en feuillus, a développé les systèmes de construction à colombages.
Dans les régions de montagne où croissent les conifères, ce sont les structures massives qui ont vu le
jour sur le principe de rondins ou madriers empilés. Ces évolutions découlent autant du climat que des
matériaux disponibles à proximité.
Le bois en Europe
Jusque dans les années 1850, le bois était le matériau de prédilection en Europe. Il était la principale
source d’énergie, tant pour l’industrie du fer que pour l’artisanat. Il servait de matériau de construction,
d’ameublement et d'ingénierie. Vers la fin du XIXème siècle, le déboisement avancé des forêts nécessita la
mise en place de politiques de protection des forêts et de reboisement. Cette période coïncida avec la
révolution industrielle, l’utilisation d’aciers dans la construction et l’exploitation des énergies fossiles.
L’utilisation du bois diminua drastiquement au XXème siècle et, grâce à une gestion contrôlée des forêts, la
tendance s’inversa. Les stocks européens de bois atteignent des sommets avec un capital de plus de
20‘000 millions de mètre cubes: un chiffre qui n’avait plus été atteint depuis plus de deux siècles.
Aujourd’hui les stocks sont donc non seulement importants, mais leur augmentation est constante. Sur
les 560 millions de mètres cubes produits chaque année, à peine 390 millions sont actuellement
exploités, soit 70% à peine de ce qu’on pourrait prélever sans toucher au capital.
L’utilisation de ce bois est important car elle garantie la sauvegarde biologique des forêts et sa
dynamique. Une forêt vieillissante est en effet bien moins efficace en terme d'absorption du dioxyde de
carbone par exemple.
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Les forêts dans le monde
Les forêts recouvrent 4.4 milliards d’hectares dans le monde. Elles sont pour moitié situées dans les
zones tropicales et le reste est réparti entre les zones tempérées et boréales. Par contre, 56% de la
biomasse totale se trouve dans les forêts tropicales et seulement 44% dans les autres. Ceci s’explique
principalement par l’abondance de feuilles, fleures, fruits et lianes qui prolifèrent dans ces régions
chaudes.
La grande différence entre les forêts de nos latitudes et les forêts tropicales est le cycle nutritif. Nos forêts
se développent sur des sols que l’on qualifie de “profond”, contenant d’importantes réserves
nutritionnelles. Les forêts tropicales ont par contre comme caractéristique de croître sur des sols dit
“superficiels”, dont le potentiel de réserves nutritives est très faible. Ceci est compensé par une
décomposition rapide des produits. C’est pour cela que la forêt tropicale est nettement plus sensible aux
extractions exagérées de biomasse.
Si le défrichement commercial est bénéfique à la santé de la forêt, à condition qu’il soit géré de manière
intelligente, le vrai fléau de ces régions tropicales est la destruction par le feu pour la création de sols
agricoles et le prélèvement constant de bois de chauffage. En effet, si 16% du bois prélevé dans les pays
industrialisés est utilisé pour la production d’énergie, c’est 81% des prélèvements de bois dans les pays
en voie de développement qui partent en fumée.
Julius Natterer, Construction en bois
Alors que les surfaces forestières sont en croissance constante dans les pays industrialisés, les pays en
voie de développement ne peuvent, pour certains, plus satisfaire leur propre demande en bois. Sans
motivation économique, il parait difficile d’encourager les investissements dans les forêts ou le
reboisement. La valorisation du bois comme matériau de construction, créant des emplois pour la
population local, est une des solutions privilégiées.
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Le bois, matériau Durable
!En forte croissance depuis quelques années, la demande en bois dans la construction
est à la fois motivée par la recherche d’un habitat sain répondant à des exigences
environnementales, et par des décisions politiques qui intègrent de plus en plus souvent
le bois à la lutte contre l’effet de serre. En France, la nouvelle loi sur la qualité de l’air
préconise notamment un usage accru du bois dans les constructions publiques, une
mesure que le Danemark avait déjà adopté auparavant. Le préjudice selon lequel
l’utilisation du bois dans la construction contribue à la déforestation en Europe est en
effet remplacé aujourd’hui par la conviction que le meilleur moyen pour contrôler le CO2
consiste à le stocker dans le bois sous forme de biomasse pour fixer une partie des
émissions dues à l’exploitation d’énergies fossiles."1
Le développement durable est un terme à la mode dont la signification est interprétée assez librement par
le grand public et les médias. Il est cependant possible d’en tracer les origines en Europe centrale dans la
gestion des forêts. En Suisse, en 1870 déjà, il était d’usage de replanter autant d’arbres qu’il en était
abattu.2 En construction, les actions durables consistent entre autre à ne consommer qu’autant de
ressources que la nature peut reproduire. La construction en bois offre des avantages conséquents en la
matière, de la création du matériau bois à sa destruction.
Le bois est une matière première renouvelable dont la récolte et la transformation ne font que
raisonnablement appel aux énergies fossiles. Etant constitué à 75% de carbone, sa capacité à stocker le
CO2 atmosphérique est unique.
La forêt, qui constitue notre capital de bois principal a cinq fonctions importantes : la production de
matière ligneuse, la protection des eaux, la stabilisation du sol, les loisirs et surtout la régulation du cycle
de carbone. C’est à elle que doivent s’appliquer les premières démarches durables pour assurer son bon
fonctionnement.
L’exploitation d’une forêt doit être soutenue, elle doit consister à l'abattage des arbres arrivés à maturité
et à leur remplacement par des jeunes arbres plus apte à préserver le dynamisme biologique. Un vieil
arbre est en effet moins efficace pour capter le CO2 qu’un jeune en pleine croissance.
1
2
Le retours du bois, M. Flach & C. Frenette, tracé n°12, 19 juin 2002
Josef Kolb, Systems in Timber Engineering
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A l'inverse, la destruction des forêt par le feu pour utiliser le sol à d’autre fins est doublement négative;
par la relâche massive de CO2 dans l’atmosphère ainsi que par la diminution conséquente de la
biomasse.
Le transport et la transformation du bois ne consomment que peu de ressources fossiles, surtout si les
centres d’exploitations sont régionalisées. De nos jour, toutes les parties de l’arbre jusqu’aux résidus de
sciure peuvent être exploités.
Les deux graphiques ci-contre montrent :
- Le poids de matière et l’énergie requise pour fabriquer une colonne de trois mètres de haut et
soumises aux même charges selon qu’elle soit en bois, acier, béton ou briques.
- Le bilan stockage/émissions de carbone lors de la transformation en matériaux de construction de :
bois lamellé-collé, bois équarri, briques, ciment, béton, béton armé, acier de renforcement, section
d’acier, et feuille d’acier galvanisées, en équivalent de kg de CO2 par kg de matériaux.
Le bois relâche autant de CO2 si il est brûlé pour le chauffage que si il pourri en forêt, dégradé par de
micro-organismes. La construction en bois est le meilleur moyen pour stocker le CO2 atmosphérique, le
retirant durablement du cycle de production du dioxyde de carbone. De plus, l’utilisation du bois dans la
construction est une chance de valoriser cette matière première, assurant le financement qui permettra la
conservation et le repeuplement des forêts.
Le bois est non seulement un matériau disponible en grande quantités en Europe, mais il possède
également des propriétés idéales pour abriter l’homme. Il est un isolant naturel – tant thermique
qu’acoustique – il régule l’humidité de manière exemplaire, il n’émet pas de substances nocives, il est
chaud au toucher et de plus recyclable. Utilisé depuis toujours comme élément porteur, le bois a un poids
propre inférieur à la plupart des autre matériaux soutenant la même charge.
Une fois la durée de vie de l’ouvrage terminé, le bois peut être réutilisé dans une autre construction,
recyclé ou exploité comme source d’énergie, à condition qu’il n’ait pas été traité avec des produits nocifs.
La combustion du bois est considérée comme neutre au point de vue des émissions de carbone et la
chaleur générée remplace l’utilisation d’une autre matière non renouvelable. La valeur calorifique d’un
mètre cube de hêtre est plus ou moins équivalente à 300 litres de fuel.3
3
Josef Kolb, Systems in Timber Engineering.
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Josel Kolb, Systems in Timber Engineering
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Le bois certifié
Comment identifier du bois qui respecte les actions qui font de lui un matériau durable ? Comment vérifier
que le bois provienne bien d’une forêt exploitée dans des conditions éthique et Durable ? Le
consommateur final a à sa disposition plusieurs labels de certifications, suisses et internationaux.4
FSC
Le Forest Stewardship Concil certifie un bois provenant d’une gestion quasi naturelle
des forêts avec des critères de respect de la nature et des conditions sociales. Fondé
en 1993 par des représentants de l’économie des forêts, de l’industrie du bois, des
organisations environnementales et des populations indigènes, le FSC est international
et défendu par le WWF. Cette certification cohabite en Suisse avec le Q-Label.
PEFC
Le Programme for the Endorsment of Forest Certification Schemes est une certification
fondée en 1999 par 17 pays européens en réaction au FSC. Désormais active à
l’échelle mondiale, elle correspond au label Suisse Q- avec cependant des exigences
moindres. Elle est la marque d’une exploitation économiquement rationnelle,
écologiquement Durable et socialement supportable. La certification est contrôlée par
un organisme indépendant, en Suisse l’Organe de certification du bois, le Label Q.
Q-Label
Le Swiss Quality/Agro Marketing existe depuis 2002 et est délivré par la Conférence
suisse de l’économie du bois – Lignum. Reconnu par le PEFC qu’il complète, il prouve
que la production de bois en Suisse ménage l'environnement et fixe les critères pour la
transformation de ce bois.
Il est basé sur la loi fédérale sur les forêts et sur les normes ISO 14001 – Systèmes de
management environnemental. Il exige l’implication du propriétaire forestier et l’amélioration constante de
l’exploitation forestière. Il est délivré pour une période de 5 ans au terme desquels le propriétaire doit
prouver qu’il a atteint ses objectifs d’amélioration.
4
http://www.bafu.admin.ch
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Le bois en Suisse
En Suisse comme dans le reste de l’Europe, la fin du XIXème siècle marqua le glas de l’omniprésence du
bois. L’arrivée massive de nouveaux matériaux en fut bien sure un vecteur essentiel. Ils prirent de passion
ingénieurs et architectes alors que le bois, revêtu de son image désuète, fut laissé de côté et ne fut plus
guère utilisé que pour les revêtements intérieurs et la construction des charpentes.
Economie forestière suisse
Les forêts suisses sont caractérisées par un morcellement important. Si 73% d’entre elles appartiennent
aux collectivités publiques, pas moins de 200’000 propriétaires privés se partagent les 27% restants. Il
est par ce fait très difficile de mettre en place une politique forestière homogène. Une harmonisation au
niveau fédérale est pourtant primordiale pour assurer les fonctions essentielles de la forêt :
-
La protection : avalanches, érosion, glissements de terrain, inondations, vent...
La production matières premières : bois et dérivés, gibier, champignons, baies...
Les espaces de détente
La survie de l’écosystème : variété de biotopes et espèces animales
Les partenaires socio-économiques : industries forestières, dynamique, emplois...
L’esthétique des paysages
Alors qu’au début du siècle encore, les forêts avaient un rôle économique important, elles sont
aujourd’hui une charge pour les communes qui font recours à d’importants subsides fédéraux pour les
entretenir. L’intégration industrielle est difficile dans le contexte Suisse entre autre du fait du morcellement
des forêts.
Il ne faut pourtant pas considérer la forêt uniquement en fonction de son rendement économique. Ses
fonctions protectrices et écologiques sont essentielles. La science de la sylviculture énonce un certain
nombre de règles visant à favoriser le développement harmonieux pour une forêt saine et à même de
remplir ses fonctions. En Suisse, la législation impose une sylviculture proche de la nature :
-
16
se fonder sur des processus naturels
choisir des essences adaptées localement
conserver et promouvoir la diversité biologique
promouvoir le rajeunissement naturel et à petite échelle, c’est à dire promouvoir en
permanence des structures d'âges et d’essences échelonnées sur de petites surfaces.
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- avoir recours à des méthodes d’exploitation du bois ménageant le sol et les
peuplements
- protéger les habitats de grande valeur ainsi que les autres objets naturels, et préserver
les formes historiques d’exploitation
- réduire voire éliminer les atteintes à l'environnent imputable à la civilisation
- ne pas utiliser de substances dangereuses pour l’environnement
- assurer la régulation des effectifs de gibier
- choisir une desserte appropriée
- aménager des lisières étagées
Les forêts helvétiques
La surface forestière couvre environ 30% du territoire suisse, soit 1.2 millions d’hectares. Cette surface
est équivalente à celle des terres agricoles. La moitié de cette forêt se trouve entre 1000 et 2300 mètres
d’altitude. Sur l’ensemble des forêts, 40% poussent sur des terrains dont la pente est supérieure à 40%,
une bonne moitié de ces pentes atteignant même 60%. Ceci a un grand impact sur les coûts d’entretien
et d’exploitation de nos forêts.
En ce qui concerne le taux de boisement, il est comparable à celui des autres pays d’Europe. Celui-ci
varie fortement en fonction de la topographie. Il est par exemple très faible dans les Alpes où une grande
partie du territoire est improductif par nature et sur le plateau où les surfaces sont principalement utilisées
à des fins agricoles. Le taux de boisement est particulièrement important dans les régions où la déclivité
importante nécessite la protection naturelle qu’apporte la forêt.
La protection de la forêt est inscrite depuis le siècle passé dans la Constitution fédérale. Il n’est pas
possible dans notre pays de défricher sans prouver que les intérêts en jeu sont primordiaux. Il est alors
obligatoire de reboiser une surface équivalente dans la même région.
En Suisse, les essences présentes se composent à 29% de feuillus et à 71% de résineux en volume de
bois. L’épicéa, le sapin et le hêtre sont les essences les mieux représentées. Une forêt équilibrée
possède dans l’idéal la même surface pour chaque classe d’âge permettant un rendement soutenu et
pérenne de la forêt.
Selon les statistiques de l’IFN sur les forêts accessibles – soit environ 75% – la structure d’âge des forêts
suisses n’est pas optimale. En effet, alors qu’un arbre atteint sa productivité maximal vers 40-50 ans, les
forêts suisses sont majoritairement composées d’arbres d’âge moyens, entre 60 et 150 ans et même
d’arbres de plus de 160 ans. Cette situation est le fruit du manque d’exploitation au XXème siècle et des
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CONSTRUIRE EN BOIS – UN PÔLE PRIMAIRE À BEX, VD
reboisements importants effectués après l’entrée en vigueur des lois fédérales sur les forêts au début du
siècle.
Contrairement aux forêts nordiques, dont l'âge moyen est de 60 ans, le bois suisse est caractérisé par
ses grandes sections ce qui destine son bois à l’élaboration de produits massifs plutôt que de produits
dérivés modernes. Mais malgré le fait que la Suisse ait largement de quoi subvenir à ses propres besoins
en bois, beaucoup de produits semi-finis sont importés à grand frais et le bois suisse exporté brut.
Les coûts élevés dus au morcellement des forêts et à la topographie tourmentée, ne sont pas les seules
charges pesant sur la concurrentialité du bois Suisse. Les taxes de transport (RPLP), les prix des terrains,
les coûts de l’électricité, les charges salariales et l’absence de protectionnisme sont montrés du doigt par
la profession.5
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Distribution de la forêt en Suisse
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http://www.bfs.admin.ch
CONSTRUIRE EN BOIS – UN PÔLE PRIMAIRE À BEX, VD
Affectation des sols en Suisse
Répartition par essence des forêts suisses en volume de bois sur pied
Julius Natterer, Construction en bois
Julius Natterer, Construction en bois
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CONSTRUIRE EN BOIS – UN PÔLE PRIMAIRE À BEX, VD
Politique fédérale de la ressource bois
Le programme d’encouragement bois 21 lancé par l’Office fédéral de l’environnement (OFEV) en 2001
est arrivé à son terme à la fin de 2008. A l’époque de sa création, la demande en bois était plus faible
qu’aujourd’hui et le programme mettait l’accent sur la promotion des ventes et a largement contribué au
regain de popularité de ce matériau.
Ce plan d’action va être prolongé dans un nouveau programme de 2009 à 2012. Celui-ci devrait se
concentrer sur deux questions : la recherche de la quantité de bois pouvant être exploitée sans nuire à
l’environnement et du meilleur moyen pour valoriser cette matière première. Elle préconise par exemple
une utilisation “en cascade” du matériau : les bois sont d’abords utilisés en construction, les restes
valorisé dans des produits de dérivés du bois et, un fois ces étapes franchies seulement, exploités
comme ressource énergétique.
La vision de la politique de la ressource bois de l'OFEV est la suivante: «!Le bois est un
élément important du patrimoine architectural et du confort de l'habitat suisse.
L'économie forestière et l'industrie du bois apportent une contribution substantielle aux
objectifs fixés par la politique fédérale dans les domaines de l'énergie, du climat et des
ressources. La chaîne de valeur ajoutée qui va de l'arbre au produit final est compétitive
sur le plan international et respectueuse de l'environnement.!». 6
Le “Bulletin final du programme d’encouragement bois 21 de l’OFEV” de décembre 2008 fait le point sur
les accomplissements du programme. Son objectif principal – développer le commerce et l’utilisation du
bois suisse en optimisant l’efficacité de la filière du bois, de la forêt au marché – se conclue sur un bilan
positif. Le programme a par exemple participé à l’amélioration des prescriptions en matière de protection
incendie qui permettent désormais de réaliser des constructions en bois jusqu'à six niveaux.
Son action est également passée par la réorganisation relative à la commercialisation du bois. La
commercialisation décentralisée des grumes entraînait des frais élevés pour les entreprises de
transformation et rendait délicat la couverture des frais de production. Dès 2002, un projet de création
d’une centrale de commercialisation du bois pour le nord-ouest de la Suisse a vu le jour, et est
aujourd’hui en activité. Grâce à ce programme également, la logistique pour la gestion des piles de
grumes a pu être modernisée avec une localisation par GPS et un programme de gestion complet et
efficace. Des fonds sont également libérés pour les recherches en laboratoire, notamment à l’EPFL.
La prolongation de bois 21, “Plan d’action bois”, aura pour but de “promouvoir le bois pour en faire un
élément caractéristique de l’architecture moderne en Suisse”.
6
http://www.news.admin.ch
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Performance
Communication
Ressources
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ur des projets et relation entre les contributions
u secteur du bois
Contributions par domaine, 2001–2008
(en milliers de CHF)
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Projets phare / pool d’idées
Performance
Communication
Ressources
Innovation
Bulletin final du programme d’encouragement bois 21 de
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CONSTRUIRE EN BOIS – UN PÔLE PRIMAIRE À BEX, VD
Le bois comme matériau de construction
Caractéristiques physiques
Le bois est un matériau organique naturel, ce dont découlent ses trois propriétés principales : sa
variabilité, son anisotropie et sa biodégradabilité. La variabilité se trouve au niveau inter-essence, entre les
différentes espèces et les deux types principaux – résineux et feuillus, intra-essence, entre les individus
de la même essence et au niveau micro-structurel : le bois de printemps a en effet une densité nettement
inférieure à celle du bois d’été. Cette différence est à la base des propriétés hygroscopiques du bois.
Hygroscopie
L’arbre sur pied contient énormément d’eau, jusqu’à cinq fois son poids. C’est un ensemble de cellules
végétales différentiées et assemblées en plans ligneux pour répondre à diverses fonctions. Les plus
importantes sont celles du transport de l’eau – sève – jusqu’à la feuille, de résistance, afin que l’arbre
développe une grande surface exposée au soleil, d’élaboration, pour la transformation chimique des
substances, de nutrition, de communication entre les plans ligneux ainsi que de protection, située dans
l’écorce.
La variation dimensionnelle hygroscopique est due à la teneur en eau de la matière ligneuse contenue
dans le bois et capable de fixer les molécule d’eau. Une fois ces fibres saturées – à environ 30%! –! le
volume du bois ne change plus, même pour une saturation supérieure. La variation du volume est donc
inversement proportionnelle à la porosité: plus le bois est dense, plus les variations seront importantes.
La variation longitudinale est négligeable par rapport aux variations perpendiculaires aux fibres.
L’aspect hygroscopie est très important en construction. Le bois séchant, il présente des fissures de
retrait qu’il s’agit de maîtriser. Le bois étant poreux, il faut éviter la remontée de l’eau par capillarité et
permettre à l’eau d’intempérie de s’évaporer avec une bonne ventilation. L’eau est le facteur essentiel lors
des phénomènes de biodégradation.
Propriétés thermiques
A côté de la dilatation hygroscopique, la dilatation thermique apparaît
comme négligeable et n’est d’ailleurs généralement pas prise en
compte. Les molécules de cellulose étant assemblées en chaînes
créant les fibres, la variation longitudinale est naturellement beaucoup
plus faible que transversalement où les molécules sont plus libres. De
plus, les assemblages présentent des jeux pouvant aisément
absorber de petites variations de longueur.
Julius Natterer, Construction en bois
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CONSTRUIRE EN BOIS – UN PÔLE PRIMAIRE À BEX, VD
Le bois étant très poreux et composé de cellulose, il est un très mauvais conducteur thermique, surtout
perpendiculairement aux fibres. Moins le bois est dense et plus il est poreux, meilleure est l’isolation
naturelle.
Le bois est donc un isolant naturel, qui permet même de supprimer les ponts thermiques. Il faut
cependant faire très attention à ne pas passer de pièces structurelles à travers l'enveloppe d’un bâtiment
pour les questions de variations dimensionnelles, de capillarité ainsi que d’étanchéité – très mal aisée à
effectuer surtout si une entaille de retrait est présente.
Propriétés acoustiques
Le bois a un bon comportement acoustique, il est d’ailleurs un matériau de base pour nombre
d’éléments d’insonorisation. Il faut tout de même apporter une attention particulière aux bruits solidien,
les bruits d'impact. L’efficacité d’insonorisation est inversement proportionnel à la densité. Un revêtement
de sol composé de panneaux de faible densité auront par exemple un impact considérable sur
l’amortissement des ondes élastiques. De plus, les bruits d'impacts se transmettant beaucoup par les
appuis, des fixations, ou des supports élastomères, seront très efficaces. Pour les bruits aériens, c’est
avant tout l’épaisseur des parois qui joue un rôle.
Isolement et facteur d’amélioration de l’isolement
Julius Natterer, Construction en bois
Durabilité des ouvrages
Parmi tous les facteurs relatifs au choix de l’essence à utiliser dans une construction, celui de la durabilité
est peut-être le premier à faire. D’importantes différences existent non seulement entre les différentes
essences, mais la variété au sein d’une même espèce est également conséquente et nécessite un tri
pour déterminer la qualité de chaque bois.
23
CONSTRUIRE EN BOIS – UN PÔLE PRIMAIRE À BEX, VD
Les agents vecteurs de dégradation
Les deux ennemis du bois sont la biodégradation et le feu. Le premiers englobe les
micro-organismes qui prolifèrent dans des bois dont la saturation en eau est importante,
les insectes dont les larves se nourrissent généralement de l’aubier ou des bois en
pourrissement et les champignons.
Les principaux insectes que l’on trouve dans le bois de construction sont les
capricornes et les petites vrillettes qui, si ils ont chacun leur température et taux
d'hygroscopie de prédilection, marquent tous deux une nette préférence pour l’aubier,
soit la partie encore vivante de l’arbre, sans oublier le célèbre termite.
Capricorne
Julius Natterer,
Construction en
Les champignons se classent en deux groupes principaux. Le premier, les destructeurs, qui se
nourrissent de l’arbre en compromettant sa capacité structurelle et le second qui provoquent des
changement de couleurs et rendent les bois inesthétiques.
Les classes de service
Le niveau hygroscopique étant le facteur primordial influant sur la durabilité du bois, les classes de
services sont définies en fonction de l’exposition plus ou moins importante à l’eau. Les classes sont au
nombre de 5, les trois premières concernent les bâtiments alors que les deux dernières s’appliquent aux
constructions spéciales.
Classe de
service
24
Définition
Exemples
1
Protégé des intempéries
Structures internes à l’exception des salles d’eau
2
Partiellement protégé des
intempéries
Structures protégées, abris-bus, halles ouvertes
3
Exposé aux intempéries - hors sol
Structures exposées, ponts, passerelles et
terrasses
4
Exposé aux intempéries - en contact
avec le sol
Structures en contact avec le sol, potelets,
clôtures, poteaux électriques, terrasses sur sol
5
Immergé
Structures immergées, pieux marins, ports
CONSTRUIRE EN BOIS – UN PÔLE PRIMAIRE À BEX, VD
C’est en fonction de ces classes de service que seront étudiés les choix de bois, de conception ainsi que
les éventuels traitements chimiques. Ces choix seront primordiaux pour garantir la durabilité de l’ouvrage.
La durabilité des essences
Si l’aubier, la partie la plus neuve de l’arbre n’est jamais considérée comme
durable, la durabilité du bois parfait de l’arbre, le duramen, est très
variable d’une essence à l’autre. Certains duramen sont en effet mieux
protégés que les autres des attaques de champignons et d’insectes, en
fonction des substances chimiques dont ils sont chargés.
Il est alors possible de classer les essences en fonction de leur durabilité
dans différentes situations (classes de service). Cette classification
concerne néanmoins essentiellement la résistance aux champignons et
micro-organismes.
Classification des bois des régions tempérées en
fonction de leur durabilité naturelle
Julius Natterer, Construction en bois
Julius Natterer, Construction en bois
25
CONSTRUIRE EN BOIS – UN PÔLE PRIMAIRE À BEX, VD
Classification des bois des régions tropicales en
fonction de leur durabilité naturelle
Julius Natterer, Construction en bois
Les principes constructifs de protection
Outre le choix de l’essence, la conception elle même est un facteur majeur qui déterminera la longévité
d’une construction. Ainsi, la manière dont est débité le bois, la géométrie même de l’ouvrage, le
revêtement et les questions de physiques du bâtiment relatives à la condensation par exemple, sont
autant d’éléments qui nécessitent un contrôle soigneux.
26
CONSTRUIRE EN BOIS – UN PÔLE PRIMAIRE À BEX, VD
Parmi les éléments météorologiques auquel le bois est exposé, l’eau est sans conteste le vecteur
d’altération le plus important. En effet, si l’action du soleil et du vent combinés produisent une altération
superficielle du bois, l’eau est l’élément catalyseur de la réaction de biodégradation. En règle générale, un
bois qui est bien ventilé, restant à une teneur en eau en moyenne inférieure à 18%, est à l’abris des
attaques de champignons. Les insectes peuvent par contre sévir dès une teneur en eau de 10%.
Les éléments exposés aux intempéries devront donc obligatoirement être bien ventilés pour garantir un
séchage rapide et le choix de l’essence se portera vers une variété très durable.
Choix de l’essence
Lorsque l’ouvrage est exposé aux intempéries, il est plus judicieux de choisir une essence adaptée que
de recourir aux solutions chimiques. En Suisse, où les structures en bois sont généralement réalisées en
sapin, pin ou épicéa, on aura fréquemment recours au mélèze pour les pièces exposées, car c’est une
essence qui a une bonne résistance aux attaques biologiques. Pour des sollicitations structurelles plus
importantes, le chêne est également une essence de choix.
Le débit du bois
Les éléments en bois brut ont le désavantage de présenter des fissures de retrait qui, si elles ne sont pas
contrôlées, apparaissent à des endroits aléatoires et généralement inopportuns. Ces fissures sont des
points faibles importants si elles sont exposées aux intempéries et se remplissent d’eau.
Julius Natterer, Construction en bois
27
CONSTRUIRE EN BOIS – UN PÔLE PRIMAIRE À BEX, VD
Ces fissures apparaissent sur la face la plus éloignée du coeur, là où les
tensions internes dues au retrait sont maximales. Il convient d'exécuter une
entaille de retrait qui consiste en un trait de scie sur cette même face afin
d’éviter leur apparition. Avec les sections dites “hors coeur”, il n’est pas
nécessaire de pratiquer d'entaille si une seule face est exposée, comme
décrit dans le schéma ci-contre.
Géométrie de la construction, revêtements et détails constructifs
Les ouvrages en bois sont souvent dotés d’importants avant-toits, de
porches ou vérandas. Ces éléments permettent en effet de protéger au
maximum la façade des intempéries, gardant le bois aussi sec que
possible.
Julius Natterer,
Construction en bois
Les revêtements ont aussi un rôle à jouer pour protéger les pièces sensibles de la construction. Il s’agit
généralement de lambrissages, de panneaux ou de tôles ventilées.
Les détails constructifs tels que les assemblages doivent être protégés des intempéries, des infiltrations
d’eau et de la condensation due à l’isolation. Il faut éviter l'absorption d’eau par capillarité dans le bois.
Pour cela une ventilation doit permettre un séchage rapide et il faut prévoir un par-vapeur et une étude de
physique du bâtiment pour les ouvrages isolés thermiquement.
La protection chimique
La protection chimique est envisagée dans un second temps après les mesures constructives. Le
traitement chimique préventif est préférable, plus simple et moins coûteux que le traitement chimique
curatif. Il va de pair avec le choix de l’essence, les mesures constructives et le traitement du matériau de
l'abattage à la mise en place.
Le principe du traitement chimique est de rendre le bois impropre à la consommation pour ses
prédateurs. Il convient donc de cibler les produits utilisés aux nuisances auxquelles le bois va être
exposé. Le traitement chimique peut compromettre l’utilisation du bois comme bois de chauffage une fois
la durée de vie de l’ouvrage arrivée à son terme.
La pénétration du produit dépend de l’essence, de la porosité, de la partie de l’arbre concernée etc. Il
existe plusieurs façons de les appliquer: le badigeonnage, la pulvérisation, le trempage, l’autoclavage et
l’injection.
28
CONSTRUIRE EN BOIS – UN PÔLE PRIMAIRE À BEX, VD
Comportement au feu
Comme nous venons de le voir, le feu est un des agents de dégradation du bois les plus effectifs. Il a en
effet la particularité d’être un excellent combustible tout en résistant bien au feu en tant que matériau de
construction.
Caractéristiques
Bien que le bois soit un élément combustible, les structures en bois résistent très
bien au feu. Le bois est très peu conductible sur le plan transversale, car les fibres
ne sont pas continues dans cette direction. De ce fait, il carbonise lentement de
l’extérieur vers l’intérieur en laissant la section interne protégée et toujours apte à
assumer sa fonction porteuse. La perte de capacité porteuse du bois enflammé
sera donc due à une diminution de sa section et non pas à une modification
physico-mécanique de la matière restante.
Julius Natterer, Construction en bois
Contrairement aux matériaux comme l’acier dont la conductivité thermique élevée induit une perte de
résistance, la diminution du module d'élasticité est peu importante pour le bois.
La résistance du bois dépend de plusieurs facteurs. En premier lieu, l’essence utilisée et la densité du
matériau. Entrent aussi en compte le ratio surface/volume, la forme, le type de bois, l’état hygroscopique,
les éventuels traitements ignifuges... On remarque dans le tableau ci-dessous que le lamellé-collé a une
vitesse de combustion !0 inférieure à celle du bois massif. Ceci s’explique par la présence, dans le bois
massif, d’un nombre de fissures plus important que dans le lamellé-collé. Celles-ci laissent passer
l’élévation de la température au delà de la couche déjà carbonisée servant normalement de protection.
Vitesse de combustion des bois
Julius Natterer, Construction en bois
Nombre de construction en bois étant réalisées avec des assemblages mécaniques, il convient de
prendre des dispositions particulières pour les protéger.
29
CONSTRUIRE EN BOIS – UN PÔLE PRIMAIRE À BEX, VD
Norme ECA
La réglementation suisse sur la protection contre les incendies est appliquée
au niveau cantonal. Une police du feu est chargée de contrôler les projets de
construction. L’association des établissements cantonaux d’Assurance contre
l’incendie (AEAI) fourni des prescriptions fixant le degré de combustibilité des
matériaux, la classe de résistance au feu, la disposition des voies d’évacuation,
les compartimentages coupe-feu et autres mesures passives. Les éléments en
bois y sont catalogués au degré 4 de combustibilité – moyennement combustible – alors que l’acier ou le
béton sont eux au niveau 6 – Incombustible. Les degrés 1 et 2 concernent les matières non admises
comme matériaux de construction.
Les classes de résistance au feu sont définies en fonction du temps pendant lequel les matériaux doivent
résister structurellement à un incendie. Pour la classe F 30 bb appliquée aux constructions en bois, les
éléments porteurs doivent être dimensionnés pour garantir leur fonction pendant une durée de feu de 30
minutes. Il faut donc dimensionner les éléments porteurs afin que, après 30 minutes d’incendie, la section
restante soit toujours suffisante structurellement. Il s’agit d’assurer une probabilité de fonctionnement
minimale.
30
Degré de combustibilité des matériaux de construction Julius Natterer, Construction en bois
CONSTRUIRE EN BOIS – UN PÔLE PRIMAIRE À BEX, VD
Produits et techniques de construction
Les produits du bois
Si depuis toujours l’homme construit avec le bois, les produits traditionnels que sont le bois rond et le
bois de sciage sont aujourd’hui complétés par les dérivés dont la conception est largement assistée par
les machineries et la CAO. L’atelier artisanal est en effet remplacé par des hall industrielles et les
dimensions des pièces ne sont plus limitées que par la taille maximale admise pour le transport.
Le bois rond
Le bois rond est le terme utilisé pour désigner la grume ébranchée, généralement écorcée. L’intégrité des
fibres est préservée donnant au bois rond un grande résistance mécanique mais conserve le bois
d’aubier, plus sensibles aux attaques biologiques.
Le bois de sciage
Le bois de sciage est une pièce débitée dans un tronc soit ; le bois équarri, les lattes ou les planches. De
la manière dont la pièce sera débitée dépendra la déformation lors des changements d’humidité, les
éventuelles apparitions de fissures de retrait lors du séchage et la résistance biologique. Une pièce ne
contenant pas de bois d’aubier ne sera que peu susceptible de subir des attaques.
Les dérivés du bois
Les produits modernes du bois sont obtenus par le collage à de fortes pressions d’éléments de bois de
diverses dimensions. Ces éléments sont des lattes, des planches, des feuilles, des copeaux ou même
des fibres. Ils sont assemblés grâce à des colles organiques et deviennent des nouveaux matériaux avec
leurs caractéristiques propres.
Ils ont gardé les qualités du bois mais gagnent une homogénéité inexistante dans la nature, une
résistance accrue et certains sont même statiquement isotropes. Les panneaux de bois sont moins
sensibles à l’humidité que le bois massif et leurs dimensions sont virtuellement illimitées. Tous les produits
sont commercialisés dans des dimensions normalisées adaptées au transport, à la production et au
stockage.
Josel Kolb, Systems in Timber Engineering
31
CONSTRUIRE EN BOIS – UN PÔLE PRIMAIRE À BEX, VD
Les multiplis :
Fabriqués à partir de lames, lattes, feuilles ou plis de bois collés ensemble et souvent à fils croisés, ces
produits sont statiquement efficaces et isotropes. Dans cette catégorie se trouvent : le lamellé-collé, le
contreplaqué, les panneaux contreplaqués lattés (panneaux forts), les panneaux multiplex, les panneaux
à trois et cinq couches, le lamibois et les panneaux Blockholz.
Les panneaux de particules
Utilisant des particules de sciure ou des copeaux, les panneaux de particules n’offrent qu’une résistance
mécanique moyenne. Ils servent de voiles travaillants, de revêtements de planchers et de murs, de
cloisons de séparation ou de supports. Dans cette catégorie se trouvent : les panneaux de particules, les
panneaux OSB (Oriented Strand Board) et les panneaux Intrallam.
Les panneaux de fibres
Agglomérats de fibres de bois pressées à chaud par procédé humide, les panneaux de fibres ne
contiennent pas de colle et la structure originelle du bois n’est plus reconnaissable. Ils se déclinent en
plusieurs dureté de fibres, du panneau isolant “tendre” au support de couverture “dur”. Dans cette
catégorie se trouvent : les panneaux de fibres tendres bitumées et les panneaux de fibres de moyenne
densité (MDF)
Les techniques de construction
Le bois empilé
Technique dite traditionnelle et généralement associée à l’image du chalet, elle
consiste à empiler des madriers ou de simples rondins. Ceux-ci sont assemblés à
quart de bois et font office tout à la fois de structure porteuse, d'enveloppe spatiale et
de revêtement. C’est la seule technique de construction en bois que l’on peu qualifier
de “massive”.
1
Julius Natterer, Construction en bois
32
CONSTRUIRE EN BOIS – UN PÔLE PRIMAIRE À BEX, VD
Pas spécialement économe, cette technique a deux inconvénients majeurs. Premièrement, la valeur
isolante du bois empilé seule n’est plus suffisante pour répondre aux normes actuelles, il faut donc
rajouter une couche d’isolation supplémentaire, remettant en cause le principe même de la couche
unique. Ensuite, le bois étant chargé perpendiculairement aux fibres, la construction subi d’importants
mouvements de retrait et de tassement nécessitant des aménagements non négligeables lors de la
conception des détails. De plus la taille de la construction est subordonnée aux longueurs des billes
disponibles, soit généralement moins de 4,5 m.
Le colombage
Le système de construction à colombage est apparu dans les régions où les réserves
de bois étaient limitées. Des pans de bois – sablières, poteaux et écharpes obliques –
sont disposés suivant une trame assez serrée à l’aide d’assemblages de contact –
tenon, mortaises, embrèvements et mi-bois. L’entre deux est ensuite remplis de
glaise, torchis, adobe ou maçonnerie enduite.
Peu économique – les pans de bois devant être sur-dimensionnés pour compenser la
faiblesse des assemblages traditionnels – cette technique n’est plus guère utilisée de
nos jours.
2
Le balloon frame
Le système de balloon frame est originaire des Etat-Unis où il est très répandu. Basé
sur une trame très serrée, le bois utilisé est normalisé aux dimensions de deux par
huit pouces soit environ 5x20 cm. Les assemblages sont simplement cloués et les
montants sont continus sur plusieurs étages. Le système est très simple et offre une
grande liberté de conception. La structure étant généralement surdimensionnée, il est
même possible de pratiquer des ouvertures après coup. La variante européenne est
la construction à ossature continue. Elle utilise des pièces de bois moins normalisées
et une plus grande variété d’assemblages permettant d’économiser du matériau.
3
L’ossature bois
Inspirée par la construction à ossature continue, la construction à ossature bois
présente un haut degré de préfabrication et est aujourd’hui très fréquente. La
structure est faite d’une ossature en montants de bois équarris disposés selon une
trame très serrée. L'ensemble de la parois est assemblée en atelier pour être montée
sur le chantier étage par étage. Les parois sont livrées sous forme d’éléments fermés
intégrant déjà l’isolation et auxquels il suffit d’appliquer le revêtement.
4
33
CONSTRUIRE EN BOIS – UN PÔLE PRIMAIRE À BEX, VD
Le poteaux-poutres
Système filigrane par excellence, le poteau-poutre est la seule technique de
construction en bois dont la structure porteuse est totalement indépendante des
cloisons et de la façade. Composée de poteaux et poutres souvent moisées et de
solivages ou planchers rigides, la structure est aujourd’hui faite de lamellé-collé plutôt
que de bois massif.
Le contreventement est assuré grâce à des diagonales, des voiles raidisseurs ou des
noyaux massifs sur toute la hauteur de la construction.
5
Les panneaux
Produit de la construction en bois moderne, la construction en panneaux rend la
trame caractéristique de la construction en bois traditionnelle obsolète. Les éléments
porteurs linéaires sont remplacés par des voiles porteurs raidisseurs présentant une
résistance et une rigidité élevée. Ils sont souvent utilisables comme éléments
verticaux et horizontaux.
Les panneaux – dont il existe maintes variantes – peuvent être renforcés par des
nervures verticales faites du même matériau pour prévenir le flambage. Ces nervures
accueillent par la même occasion l’isolation thermique. L’isotropie de ces nouveaux
matériaux permet de créer des ouvertures avec une liberté inégalée : A. Deplases
parle de “maquettes en carton grandeur nature”.
6
Ces éléments peuvent être composés de deux panneaux entre lesquels se trouvent
nervure et isolation ou être fabriqués à partie d’éléments de bois massifs collés entre
eux. Il est également possible de composer les murs à partir de modules de
panneaux sur le principe de “briques” de bois Steko.
7
Fig 1-7 - Julius
Natterer, Construction
http://www.prohome.sk
34
CONSTRUIRE EN BOIS – UN PÔLE PRIMAIRE À BEX, VD
Josel Kolb, Systems in Timber Engineering
http://desourcesure.com
35
CONSTRUIRE EN BOIS – UN PÔLE PRIMAIRE À BEX, VD
Quelques techniques de construction choisies
Le lamellé-collé haute performance7
La poutre en lamellé-collé traditionnelle (BLC) ne garantie pas de haute
performances pour les contraintes de flexion. Le moindre défaut physique peut
en effet suffire à faire casser la poutre. L’ajout d’une semelle en lames
verticales dans la zone de traction repousse cette fragilité rendant la résistance
de la poutre nettement plus fiable. Elle admet 50% à 70% de contraintes
supplémentaires en flexion, grâce aux planches travaillant en parallèle dans la
zone de traction.
Les dalles en planches décalées8
La dalle O’Portune9 fait partie de la catégorie des dalles à hautes
performances. Elle fonctionne sur de grandes portées – 6 à 11 m. Son principe
est de connecter par vissage des planches décalées sur la hauteur afin
d’augmenter la hauteur statique de la dalle. Un panneau est ensuite fixé
dessus pour en améliorer le comportement isotrope. Ce système a été testé
avec succès lors de l’Expo ’02.
Le même principe peut être appliqué à une dalle mixte bois-béton qui sera
coulé dans le profile supérieur de la dalle en bois pour atteindre des portées
allant jusqu’à 18 m.
Le panneau en planches plissées 10
Panneau structurel en bois massif, le système Wénus 11 est conçu pour
supporter des charges conventionnelles pour des portées de 3 à 6 mètres.
Ce panneaux de planches plissées est composé de planches vissées sur une
crémaillère qui lui donne sa forme de W ainsi que la rigidité transversale. Ce
système économique et esthétique nécessite 40 mm de bois au mètre carré
seulement pour une portée de 5 m.
7 Le
bois dans la construction: innovations et perspectives, J.-L. Sandoz, tracé n°12, 19 juin 2002
bois dans la construction: innovations et perspectives, J.-L. Sandoz, tracé n°12, 19 juin 2002
9 CBS-CBT.com
10 Le bois dans la construction: innovations et perspectives, J.-L. Sandoz, tracé n°12, 19 juin 2002
11 CBS-CBT.com
8 Le
36
CONSTRUIRE EN BOIS – UN PÔLE PRIMAIRE À BEX, VD
Les structures plissées - Origami 12
Basées sur l’art du pliage, l’Origami, les structure plissées cherchent de
nouvelles possibilités spatiales et étudient le rôle structural du pli. Ces
recherches, qui ont récemment abouti à la construction d’une chapelle à St
Loup, sont menées au sein de l’iBois à l’EPFL.
Les planches clouées parallèles13
Le système des planches parallèles est particulièrement adapté pour les
portées de maximum 6 mètres et aux étages de 3 mètres de haut qui
caractérisent les maisons individuelles.
Ce système permet de créer un plancher massif en assemblant des bois de
qualité inférieure; des planches de 27 à 35 mm de longueurs et de largeurs
variables. La hauteur statique est inférieure à celle que requerrait un solivage et
la massivité de cette structure améliore la qualité acoustique et thermique de
l’ouvrage.
Les structures mixtes
Les dalles bois-béton14
Pour les éléments structuraux horizontaux, il est intéressant d’allier les
matériaux dans des systèmes mixtes. Le bois et le béton peuvent ainsi être
associés, le premier pour sa résistance en traction, le second pour son
efficacité en compression. Les deux matériaux sont liés entre eux grâce à des
systèmes d’entailles et de goujons précontraints.
Ce système est beaucoup utilisé pour les ponts ou passerelles en bois. Il est
toute fois déconseillé d’utiliser ces deux matériaux pour des portées
supérieures à 10 m en extérieur: ceci risque en effet d’induire des contraintes
trop élevées en cas de dilatation thermique.
batiproduits.com
12
ibois.epfl.ch
Naturel et construit, le bois cumule les vertus, J. Natterer, tracé n°12, 19 juin 2002
14 Le retours du bois, M. Flach & C. Frenette, tracé n°12, 19 juin 2002
13
37
CONSTRUIRE EN BOIS – UN PÔLE PRIMAIRE À BEX, VD
Les poutres bois-verre15
Appliquées pour la première fois lors de la construction de l’hôtel Palafittem à Monruz pour l’Expo ’02, les
poutres mixtes verre-bois soutiennent la toiture de la partie d’accueil. L’âme de ces poutres est en verre
trempé de 12 mm d’épaisseur et sa hauteur statique se prolonge dans le plafond pour assurer la sécurité
de la structure en cas de rupture du verre. Malgré une hauteur statique élevée, la transparence du verre
permet une lecture continue du plafond et donne une impression générale de légèreté.
Les cadres composites bois-verre
Des recherches sont en cours à l’iBois, EPFL concernant l’utilisation statique de panneaux mixtes boisverre.
“De grandes plaques en verre collées à un cadre en bois sont capables de contreventer
horizontalement des bâtiments. L’utilisation du matériau bois dans le bâtiment peut être
augmentée en liant ce matériau avec du verre ce qui permet de répondre aux exigences
toujours plus élevées en matière de contreventement des bâtiments. La construction de
bâtiments de plusieurs étages révèle les avantages de cette innovation. L’intégration de
la résistance horizontale des panneaux composites bois-verre dans le système porteur
constitue techniquement et pratiquement un avantage décisif pour la réalisation d’une
construction économique et écologique.“ 16
15
16
Naturel et construit, le bois cumule les vertues, J. Natterer, tracé n°12, 19 juin 2002
http://ibois.epfl.ch/
38
CONSTRUIRE EN BOIS – UN PÔLE PRIMAIRE À BEX, VD
Les assemblages
L’assemblage est l’un des domaines les plus importants à maîtriser lors de la conception d’un ouvrage en
bois, avec la connaissance du matériau lui même et les systèmes structuraux dans leur ensemble. Lors
de la défaillance d’un ouvrage en bois, c’est le plus souvent la conception de l’assemblage qui est en
cause. C’est également l’un des facteur les plus important dans le bilan économique final de la
construction, non seulement pas leur coût propre, mais également parce qu’ils déterminent en grande
partie les dimensions des membrures.
Ils ont également une importance primordiale dans l’expression architecturale de la construction. Tous
ces facteurs font que, si le choix parmi les différents types d’assemblages parait illimité, seules quelques
configurations seront à même d’assurer non seulement les exigences structurelles du projet mais
également sa durabilité, l’intégration architecturale et sa viabilité économique.
D’un point de vue historique, les premières constructions étaient assemblées à
l’aide de liens, de cordes végétales utilisées pour les constructions légères et
démontables. Les constructions sédentaires, n’ayant pas besoin d’être
démontées, furent construites sur le principe de la compression, par empilage
de matériaux lourds. Ce système basé sur les assemblages à mi-bois d’angle
se retrouve de l’antiquité à nos jour sous forme des constructions en madrier.
http://www.aquareal.fr
Au début du deuxième millénaire, on voit arriver des structures en ferme, où
tenons et mortaises sont liées par des chevilles en bois dure permettant aux
diagonales de reprendre les efforts du vent. Les constructions sont alors en
bois de chêne et travaillent essentiellement en compression, faisant appel à
des assemblages par contact et embrèvement.
A. Deplazes, Construire
l’architecture
C’est avec la révolution industrielle que se répandirent les clous étirés,
permettant aux anglo-saxons de développer le système des fermes
“balloon”. Elle consistent en un assemblage léger rapide et économique de
nombreux poteaux de petite section et de solives cloués en axe très serré.
Dans l’Europe alpine, ce seront les connecteurs métallique – connus depuis le XVIème siècle déjà – et le
lamellé-collé qui sera développé dès le début XXème siècle. Les conditions climatiques imposant à ces
régions des charges bien supérieures, les pays alpins se concentrèrent sur de multiples connecteurs
permettant de reprendre tout types d’efforts.
39
CONSTRUIRE EN BOIS – UN PÔLE PRIMAIRE À BEX, VD
Les assemblages des structures en bois sont presque tous considérés comme ayant un comportement
élasto-plastique – soit semi-rigide – ce qui est un grand avantage lors de l’exposition à des actions
dynamiques ou à des vibrations, comme lors d’un tremblement de terre.
Les assemblages par collages font exception, car ils sont considérés comme rigides.
Ils présentent un comportement de type fragile. Les techniques de collage structural
font partie des hautes technologies développés actuellement et nécessitent un
environnement contrôlé. Outre le lamellé-collé, il se développe des assemblages par
macro-aboutage, par tiges métalliques ou grâce à des fibres de verre collées.
Modéliser complètement le comportement mécanique d’une structure en bois reste
une musique d’avenir; en effet, énormément de variables doivent être prises en
compte. La variété et l’anisotropie du bois, les qualités des aciers, la diversité des
connecteurs sont autant de facteurs qui s’influencent entre eux et rendent difficile la
mise au point de modèles de comportement réalistes.
Julius Natterer,
Construction en bois
Mais il n’en reste pas moins que l’assemblage est la démonstration du savoir faire du
concepteur d’un ouvrage en bois.
Julius Natterer, Construction en bois
40
CONSTRUIRE EN BOIS – UN PÔLE PRIMAIRE À BEX, VD
Assemblages traditionnels
Les assemblages traditionnels ont un long passé empirique et avaient pour but principal de rallonger des
pièces, ou d’assurer la liaison de pièces qui se croisent, et travaillaient exclusivement en compression.
Aujourd’hui, seul deux de ces multiples assemblages sont couramment utilisés et calculés, l’assemblage
“par contact” et “par embrèvement”.
Les assemblages traditionnels
Par contact
Par embrèvement simple
Par embrèvement double
Julius Natterer, Construction en bois
41
CONSTRUIRE EN BOIS – UN PÔLE PRIMAIRE À BEX, VD
Les moyens d’assemblage mécaniques
Les assemblages mécaniques utilisent des connecteurs métalliques tels que clous vis ou boulons. Ils
travaillent en traction et reprennent les efforts de cisaillement. Ils se répartissent en deux groupes : les
connecteurs de type tige cylindrique et les connecteurs de surface.
Les moyens d’assemblage à tiges cylindriques
Cette catégorie regroupe principalement les clous, broches, boulons, vis ainsi que les tiges encollées. Ils
sont très couramment utilisés. Ils peuvent être mis en place avec ou sans pré-perçage, l’un prévenant les
risques de fissures, l’autre ayant l’avantage de ne pas sectionner les fibres.
Les clous
Les broches et boulons
Les vis
Les tiges encollées
Julius Natterer, Construction en bois
42
CONSTRUIRE EN BOIS – UN PÔLE PRIMAIRE À BEX, VD
Les connecteurs de surface
Cette catégorie regroupe les assemblages qui introduisent les efforts dans le bois sur une profondeur
moyenne voir faible. Elle contient principalement les anneaux, les crampons et les plaques à griffes.
Les anneaux
Les plaques à griffe
Les crampons
Les tôles
Julius Natterer, Construction en bois
43
CONSTRUIRE EN BOIS – UN PÔLE PRIMAIRE À BEX, VD
Les colles
Les assemblages collés tels que les joints à entures multiples travaillent en cisaillement, comme les
assemblages mécaniques. Leur action se limite cependant à la surface de collage.
Les colles minérales
Ces colles sont principalement utilisées dans la fabrication du papier ou des céramiques. Etant solubles à
l’eau, leur intérêt pour la construction en bois est minime.
Les colles organiques
Les colles organiques sont divisées en trois familles, les animales, les végétales et les synthétiques. Si
elles sont toutes utilisées dans la construction en bois, les seules colles végétales et animales étant
encore utilisée sont les mélanines. Leur usage se fait cependant très rare en Europe pour des questions
tant techniques qu’économiques.
Les colles synthétiques sont, elles, massivement utilisées en charpente. Elles sont obtenue à partir de
matières plastiques polymériques et sont elles même divisées en deux sous-catégories. Les colles
thermodurcissables durcissent sous l’action de la chaleur pour atteindre leur état solide définitif alors que
les colles thermoplastiques ramollissent à haute température, mais se re-solidifient en dessous. Ces
dernières ne sont utilisées que pour les éléments n’ayant que peu de sollicitations mécaniques.
Résistance au feu
Comme nous l’avons vu, le bois se consume par couches successives de carbonisation sans
endommager les parties centrales de la section qui continu à assurer la fonction structurelle. Les normes
exigent le même temps de résistance pour les assemblages que pour le reste de la structure, les
principes de dimensionnement au feu s’appliquent donc de la même manière aux assemblages.
Cela signifie concrètement qu’il faut protéger les assemblages métalliques en les recouvrants d’éléments
en bois ou dérivés faisant office de protection thermique. Il convient également, lors de la conception, de
limiter l’exposition potentielle des parties sensibles et d’augmenter les épaisseurs et les distances
minimales aux bords.
44
CONSTRUIRE EN BOIS – UN PÔLE PRIMAIRE À BEX, VD
Julius Natterer, Construction en bois
45
CONSTRUIRE EN BOIS – UN PÔLE PRIMAIRE À BEX, VD
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CONSTRUIRE EN BOIS – UN PÔLE PRIMAIRE À BEX, VD
Ecole
! Ecole
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CONSTRUIRE EN BOIS – UN PÔLE PRIMAIRE À BEX, VD
L"école au fil du temps
Il est intéressant d’étudier l’histoire de l’école et
comment la pédagogie a tendance à se concrétiser
principalement dans l’espace et surtout son
aménagement. L’enseignement frontal avec l’estrade
est la matérialisation de l’apprentissage de la
hiérarchie et de la valeur à donner au savoir. Les
convictions hygiénistes trouvèrent en l’enseignement
obligatoire et la construction d’écoles un médium
précieux. La pédagogie centrée sur la personnalité
de l’enfant apparu, elle, dès 1960 et abouti à la
démolition des estrades.
Ecole “modèle” de Duiller, 1874.
L’histoire peut-elle nous permettre de prévoir le futur de l’école ? Simone Forster cite, lors de la CDIP17 ,
l’exemple de la vision de l’école du futur en 1964 à la Foire internationale de New York. La maquette
présentée par un groupe de spécialistes de tous bords représentait un école gigantesque entourée de
tours de plus de 50 étages contenant les classes. Les cours y étaient diffusés par bandes magnétiques
depuis un centre électronique.
Toutes les prévisions de l’époque n’étaient pas aussi farfelues. Alfred Roth, architecte et professeur à
l’EPFL décrivait déjà en 1957 les impératifs pédagogiques essentiels dont les architectes devraient tenir
compte encore aujourd’hui.
- L’enfant est le sujet et non l’objet de l’éducation, et l’architecture doit être à son
échelle. Il faut donc éviter les bâtiments monumentaux.
- L’école par l’ensemble et les détails de son architecture doit contribuer à la formation
de l’enfant
- L’éducation doit développer l’être tout entier, soit tant sa vie physique, psychique,
qu’intellectuelle. L'architecture doit faciliter cette exigence. Il lui faut être flexible,
différentiée, adaptée à une grande variété de situations pédagogiques: enseignement
collectif, travail de groupe, regroupement de classes etc. Il faut donc une disposition
souple et différentiée de locaux adaptés à chaque âge et à chaque enseignement, pas
des classes systématiquement uniformes disposées en alignement rigide et
monotone.
17
Conférence suisse des directeurs cantonaux de l'instruction publique
48
CONSTRUIRE EN BOIS – UN PÔLE PRIMAIRE À BEX, VD
- Un bâtiment à rez-de-chaussée correspond parfaitement aux exigences de l’hygiène et
de la pédagogie pour les enfants de 5 à 7 ans par l’intimité de son échelle et par une
liaison harmonieuse entre classe et jardin où l’enseignement peut être donné en plein
air. Ce type de bâtiment permet des constructions légères, rapides, économiques et
évite les escaliers. Il ne doit pas excéder quatre classes.
- L’école doit être en harmonie avec la nature, exclure tout ce qui est faux, schématique
et artificiel.
Pour Alfred Roth toujours, la jeunesse ne demande aucun luxe mais de l’espace, les classes – unités
pédagogiques – gravitent autours des locaux
communs regroupant bibliothèques, ateliers, salles
de sciences... Et pour finir, la longévité des
constructions étant bien plus grande que celle des
pédagogies, l’architecture se doit d’être d’une
grande simplicité afin de permettre une grande
liberté d’utilisation.
Les premiers pas
L’architecture scolaire a une histoire très récente
par rapport aux autre archétypes d’architecture
publique. Jusqu’à très récemment en effet,
S. Forster, Bulletin CIIP n°15, 2004
l'enseignement se transmettait sans écoles. Au
moyenne-âge, l’enseignement trouvait sa place dans
les monastères ou dans la vie de tous les jours.
Les premières salles de classe étaient des chambres
d’école, de simples pièces de dimensions variables
dans un bâtiment public et qui servaient souvent
aussi de logement pour le maître et sa famille. Le
premier règlement est apparu en 1834 dans le
canton de Vaud. Il prévoyait que les salles d’école
soient éloignées de toute nuisance : auberge,
cabaret, laiterie etc. Elles devaient également être
“suffisamment éclairées, saines et d’une étendue
proportionnée au nombre des écoliers.”18
S. Forster, Bulletin CIIP n°15, 2004
18
G. Heller, tiens-toi droit !
49
S. Forster, Bulletin CIIP n°15, 2004
CONSTRUIRE EN BOIS – UN PÔLE PRIMAIRE À BEX, VD
De 1818 à 1823 on pratiqua à Fribourg l’enseignement mutuel. Cette pratique prônée par le Père Girard
nécessitait un local permettant d'accueillir 300 élèves à la fois et de les réunir en petits groupes autours
de cercles à la base de cette méthode d'enseignement.
Le Heimastil
Suite à l’adoption de la loi sur l’interdiction du travail des enfants en 1877,
l’instruction devint obligatoire. Il fallut créer un enseignement et les locaux adaptés.
La salle rectangulaires équipée de grandes fenêtres, de rangées de pupitres et
d’une estrade pour le maître était le vecteur pour l’enseignement de l’ordre et de la
hiérarchie.
G. Heller, tiens-toi droit !
Dès 1907, des écoles furent construites à ces fins. En Suisse, on créa un langage
architecturale qu’on appela le Heimatstil, aisément reconnaissable à ses toits à
fortes pentes, cheminées, tourelles et clochetons. Ces “petits palais du peuple”
avaient également pour vocation d’éduquer le goût des classes populaires. Ils
allèrent de pair avec les premières
théories hygiénistes.
Les écoles pavillonnaires
Dès l’entre-deux guerres, le Heimastil se vit peu à peu
remplacé par une architecture plus sobre et plus
fonctionnelle. Les anciens bâtiments – ces casernes
cloisonnées incarnant l’école figée – furent décriés. On
préféra la création d’écoles plus intimes, dans un
environnement plus gai, propice au développement de
l’enfant. Ces nouvelles écoles devaient prendre la forme de
pavillons scolaires disséminés dans de grands parcs publics.
Histoire de l’éducation, n°102, mais 2004
Si ce concept était déjà présenté en Suisse en 1908, proposé par deux architectes bernois, la première
école pavillonnaire ne fut construite qu’en 1939 à Bâle. Les cours de récréation séparées, sur lesquelles
donnaient les classes, étaient ombragées et permettaient de faire classe dehors par beau temps. C’est le
type de bâtiment scolaire préconisé par Alfred Roth. On vit alors fleurir ces écoles pavillonnaires,
compartimentées avec des ailes, des portiques et des cours ouvertes tout au long des années 50.
On vit également quelques écoles en plein air destinées aux enfants fragiles. Si elles se contentaient au
début de tentes, les architectes y travaillèrent pour créer des bâtiments largement vitrés et exposés au
sud. Les salles de classes pouvaient être parfois entièrement décloisonnées pour que les enfants profitent
du grand air et du soleil tout en apprenant.
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CONSTRUIRE EN BOIS – UN PÔLE PRIMAIRE À BEX, VD
Les écoles à aires ouvertes
Expérimentées dans les pays nordiques et anglo-saxons dès la fin de la deuxième guerre mondiale, les
écoles à aires ouvertes démantelèrent les parois non porteuses des écoles. De grands volumes
communs où se mélangeaient les élèves de tous âges étaient considérés comme plus stimulant que
l’environnement de la classe. Il s’agissait de remplacer les degrés scolaires par des cycles
d’apprentissage.
Ces aires ouvertes furent imposées aux enseignants au début des années 1970, ce qui suscita une vive
résistance de leur part et de celle des parents. De nombreux tests sur l’efficacité de ces nouvelles
méthodes parurent, ne concluant pas toujours à leur avantage et les espaces furent re-cloisonnés dès
1980. Au terme de cet épisode, on conclu que l’architecture n’avait pas pour vocation de provoquer les
réformes.
En Suisse, ce principe des aires ouvertes fut discuté et observé mais ne fut pas développé. Les
controverses qu’il suscitait dans les autres pays n’ayant pas incité les autorités éducatives à prendre le
même chemin.
Ecole en plein air Cliostraat, 1929-1930, Johannes Duiker
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CONSTRUIRE EN BOIS – UN PÔLE PRIMAIRE À BEX, VD
L"école aujourd"hui et demain
De l’école à la salle de classe
Si les pavillons des années 30 étaient assez indifférents à leur environnement et que les années 70-80
tendaient à modeler le territoire par l’architecture, les bâtiments d’aujourd’hui s’intègrent dans le paysage,
tentant d’en sublimer les caractéristiques marquantes. La Suisse – riche en paysages exceptionnels –
n’est pas en reste.
Les nouveaux bâtiments scolaires ne s’affichent pas nécessairement comme tels, ils laissent de côté les
symboles classiques que sont les clochers, horloges et autre, mais s’expriment tout de même comme
des bâtiments exceptionnels. Il suffit que l’on sache qu’il s’agit d’un bâtiment publique.
L’école contemporaine est colorée, riche en volumes et ambiances. Les jeux de volumes ont tendance à
créer des espaces sculptés, enrichis de transparences et de lumières. Les concepts architecturaux sont
clairs, lisibles et réfléchis.
Contrairement aux idées reçues, les couleurs vives n’aurait pas d’influence néfaste sur le comportement
des enfants. Le rouge n’est pas un facteur excitant, les couleurs étant même bénéfiques à leur confort.
Par contre, le concept de l’espace enrichi par les dessins et diverses créations des élèves est
abandonné : il avait une fâcheuse tendance à alimenter un esprit de compétition entre les enseignants et
distrayaient les élèves 19.
La Suisse a une longue tradition de concours dans la construction scolaire. Il en découle une grande
qualité et créativité et permet de donner leur chance aux jeunes architectes. Si beaucoup d’architectes
restent encore fidèle au modèle traditionnel de l’école, certains s’essaient à la création de petites cités
école, les “Schule als Stadts”.
Ces écoles sont comme des petites cités, avec leurs quartiers, leurs petites places à l’air libre, la rue
principale, le square. Elles contiennent des espaces pour travailler, parler, se divertir. Elles sont une ville en
miniature ou l’élève apprend les rudiments de la vie citoyenne. Ces écoles peuvent intégrer des services
publiques ouverts comme la bibliothèque ou l'accès aux salles de sport.
On commence à trouver dans certains établissements, des espaces dont la fonction n’est pas
précisément définie, des alvéoles dans la bibliothèque, et même parfois dans le couloirs, permettent aux
19 Mark
52
Dudek, Architecture of school, The new learning environment, Oxford, 2000
CONSTRUIRE EN BOIS – UN PÔLE PRIMAIRE À BEX, VD
élèves de travailler seuls ou en groupe. Ces bibliothèques et médiathèques sont au centre de la
pédagogie moderne et donc au coeur même des bâtiments scolaires.
De même l’espace de la classe doit s’adapter aux nouvelles méthodes pédagogiques qui demandent de
plus en plus de travaux de groupe, de recherche et d'interprétation de l’information. Ces espaces doivent
donc être modulables, souples, multi-fonctionnels et spacieux. Les nouvelles méthodes demandent en
effet jusqu’à 40% de surface supplémentaire par rapport aux dimensions recommandées par les
règlements.
Les nouvelles salles de classes tendent à s’éloigner du modèle rectangulaire traditionnel. Elles s’ouvrent
sur un corridor aéré et agréablement éclairé, allant jusqu’à ne plus avoir de porte. Des espaces protégés
de travail et de jeu apparaissent et de nouvelles géométries s’imposent : la salle de classe se déforme.
La classe en forme de L est des plus appréciées, en particulier au Royaume-Uni et aux Pays-Bas. Celleci permet en effet une grande flexibilité d'utilisation, le travail en groupe et la création d’espaces
différentiés à moindre coût.
D’autres voies sont explorées comme la création d’un espace intermédiaire, commun à deux classes.
Des cloisons mobiles aisément manipulables ou la possibilité de réunir les classes entre elles en sont
quelques exemples. Ces nouvelles formes appellent à une réflexion sur l’apport de lumière. Puits de
lumière, cours intérieures ouvertes, fenêtres intérieures sont autant d’outils à exploiter pour produire des
espaces agréables propices à l'enseignement et des relations visuelles intéressantes.
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CONSTRUIRE EN BOIS – UN PÔLE PRIMAIRE À BEX, VD
Quelques aspects techniques
Deux aspects techniques primordiaux dans la conception d’une salle de classe, quelqu'en soit la forme,
sont l’apport de lumière et l’isolation acoustique. Une bonne acoustique peut influer énormément sur la
qualité de vie d’un lieu.
Qui n’a jamais expérimenté une cantine ou les élèves crient pour se faire entendre par dessus les échos
de voix et de couverts et qui, une fois insonorisée correctement, se transforme en cathédrale ou le même
élève n’élève plus la voix plus haut qu’un murmure ? Des études anglaises ont de plus démontré une
baisse des performances en rapport directe avec la hausse du niveau sonore. 20
En ce qui concerne la lumière, Alfred Roth définissait le bon éclairage en ces mots :
“L’éclairage optimum est réalisé quand la quantité et la qualité (clarté) de lumière
(naturelle ou artificielle) permettent la perception d’un objet d’une manière agréable et
sans fatigue”21
Technique d’apports de lumière naturelle22
20
Mark Dudek, Architecture of school, The new learning environment, Oxford, 2000
scolaire, G. De Brigode, PUF Paris 1966
21 21 L’architecture
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CONSTRUIRE EN BOIS – UN PÔLE PRIMAIRE À BEX, VD
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CONSTRUIRE EN BOIS – UN PÔLE PRIMAIRE À BEX, VD
Comment imaginer l’école du futur ?
De l’avis des experts, l’école telle que nous la connaissons est en sursis. L’avènement des nouvelles
technologies et d’internet est en passe de supplanter la forme d’enseignement qui nous est aujourd’hui
familier. L’équipement informatique collectif sera dans, un futur proche, remplacé par un équipement
individuel. Les élèves travailleront en réseau avec leurs professeurs. Il faudra gérer la présence de cet
équipement dans l’aménagement des classes. Le cartable électronique devrait être présent à terme dès
les classes enfantines.
Si il est facile d'imaginer les tables “internet”, les exercices en
réseau et les cartables électroniques, que dire de la disparition
pure et simple de la salle de classe ? La classe a en effet une
identité culturelle encore très forte et sa dissolution dans la
période des “aires ouvertes” fut très mal acceptée. C’est pourtant
ce que nous prévoyons aujourd’hui, une école qui s’ouvre, offrant
des espaces très souples, ouverts à tous et à toutes, tout au long
de la vie. Une forme de formation continue généralisée. La
pédagogie serait alors basée sur un socle de connaissance de
base qu’il faudrait acquérir, agrémenté d’objectifs personnels.
Les espaces nécessaires à cette école ouverte, bâtiment publique
par excellence devront être souples, modulables et flexibles à
l’extrême. Ils seront soumis à une forme aléatoire d’organisation,
une palette d’espaces en somme imprévisible dans sa totalité. La
forme d’une petite ville d’apprentissage est aujourd’hui privilégiée
par notre vision du futur. Mais rappelons nous que la génération
de 1964 nous imaginait étudier dans des grattes-ciels scolaires.
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Concept de cartable électronique.
http://blogs.businessmobile.fr
CONSTRUIRE EN BOIS – UN PÔLE PRIMAIRE À BEX, VD
quelques écoles
!
Quelques écoles
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CONSTRUIRE EN BOIS – UN PÔLE PRIMAIRE À BEX, VD
Volta Schulhaus
Quintus Miller et Paola Maranta
Basel, 1996-2000
Construite dans un quartier industriel de Bâle,
l’école primaire Volta est un grand cube adossé à
un entrepôt.
A l’intérieur on découvre un bâtiment complexe
aux multiples cours intérieures à ciel ouvert. Les
classes sur les quatre niveaux y puisent leur
lumière.
Organisée comme une véritable petite ville, les
espaces sont diversifiés, lumineux et modulables.
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CONSTRUIRE EN BOIS – UN PÔLE PRIMAIRE À BEX, VD
http://millermaranta.ch
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CONSTRUIRE EN BOIS – UN PÔLE PRIMAIRE À BEX, VD
Ecole cantonale, Wil
Staufer&Hasler
St-Gall, 2004
Le gymnase de Wil accueil
plus de 600 élèves de St-Gal
et de Thurgovie. Il s’agit d’un
des plus grands bâtiment
réalisés en bois en Suisse.
La structure est réalisée
avec un système poteauxpoutres et la façade de
lambris et panneaux.
L’essence principale est le
Chêne.
Construit autours d’une
cours sur deux à quatre
étages, les angles en bétons
servent de contreventement
et de sécurité en cas
d’incendie.
Le système porteur de la
salle de gymnastique est lui
réalisé avec des éléments en
caisson.
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CONSTRUIRE EN BOIS – UN PÔLE PRIMAIRE À BEX, VD
http://lignum.ch
61
CONSTRUIRE EN BOIS – UN PÔLE PRIMAIRE À BEX, VD
Schweizerische Hochschule für die Holzwirtschaft
Marcel Meili et Markus Peter
Bienne, 1999
L’école suisse d'ingénieurs du bois est composée
d’un bloc central en béton, contenant les
circulations et les service, auquel sont adossées
les classes sous forme de caisses en bois.
Ce bloc central de 94 mètres de long permet de
répondre aux exigences de la sécurité incendie.
Les salles de classes en ossature bois sont
empilées sur 3 étages alors que le 4e, en retrait,
accueil l’administration et la bibliothèque.
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CONSTRUIRE EN BOIS – UN PÔLE PRIMAIRE À BEX, VD
http://www.architekturpluskoeln.de/
http://www.crit.archi.fr/
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CONSTRUIRE EN BOIS – UN PÔLE PRIMAIRE À BEX, VD
Collège de la Seymaz
Peter Böcklin, Nicola Maeder et Wiliam Maleshko
Chêne-Bourg Genève, 2003-2007
Conçu comme un volume unique de 112x112 m2, le
collège est construit sur deux étages – soit 7 mètres –
et percé de patios.
Son plan est inspiré des jardins dont il a prit la place et
son toit végétal en utilise la terre. Toutes les classes sont
situées à l’étage et profitent du panorama extérieur alors
que les salles spéciales sont organisées autours des
patios. Les locaux communs occupent le rez.
Plus grand bâtiment en bois de Suisse, sa structure est
composée de poteaux et sommiers en lamellé-collé et
ses parois massives en panneaux multiplis. Le tout est
recouvert d’une peau de verre.
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CONSTRUIRE EN BOIS – UN PÔLE PRIMAIRE À BEX, VD
http://www.ArchitectureConstruction.ch
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CONSTRUIRE EN BOIS – UN PÔLE PRIMAIRE À BEX, VD
Gerardo Molina School
Giancarlo Mazzanti
Bogota, Colombia, 2004-2008
Le projet est développé à partir d’un concept de modules
assemblés sous forme d’une chaîne et enrichis de
rotations. Le principe est de créer des “entre-deux” entre
les classes, de fragmenter la cour intérieure ainsi que
d’aménager des espaces verts extérieurs pour la
communauté.
Cette école cherche à s'échapper du stéréotype de l’école
fermée et à offrir un accès à la bibliothèque et autres
services à la communauté sans compromettre la fonction
et la sécurité de l’école.
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CONSTRUIRE EN BOIS – UN PÔLE PRIMAIRE À BEX, VD
http://www.archdaily.com
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CONSTRUIRE EN BOIS – UN PÔLE PRIMAIRE À BEX, VD
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CONSTRUIRE EN BOIS – UN PÔLE PRIMAIRE À BEX, VD
Etude de cas
! Etude de cas
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CONSTRUIRE EN BOIS – UN PÔLE PRIMAIRE À BEX, VD
Les bâtiments scolaires dans le Canton de Vaud
Si les constructions de bâtiments scolaires sont à la charge de la commune, c’est le canton qui décide
de la stratégie d'implantation ainsi que de la conformité des projets. Le plan directeur Vaudois – PDCn –
possède un chapitre dédié aux bâtiments scolaires, le B41. Ceux-ci doivent respecter les principes
généraux du plan directeur, intégrer des principes de mobilité douce et d’accessibilité, bien intégrer
l’école dans le tissus social et institutionnel du canton, tenir compte des besoins pédagogiques et du
potentiel des équipements existants.
Concrètement, le PDCn identifie une problématique majeure dans le parc immobilier scolaire actuel : les
bâtiments scolaires ont été implantés principalement sur la base de critères locaux sans vision globale au
niveau cantonal. Il en résulte une grande dispersion des bâtiments contenant souvent un petit nombre de
classes.
Les écoles de proximité – au niveau des quartiers ou des petites communes – n’ont souvent plus le
nombre de classes adéquat pour accueillir tous les cycles. Par conséquent, les élèves changent
d’établissement régulièrement pendant leur scolarité obligatoire, compromettant le suivi par les
enseignants et induisant une augmentation des trajets, publics ou privés. Un même établissement est, de
plus, souvent situé sur plusieurs site, de 10 à 22 parfois. La gestion devient alors complexe, les contacts
entre les enseignants compromis et la planification des infrastructures communes problématique.
Le but du plan directeur, au niveau de l’organisation spatiale et territoriale de l’école, est d’améliorer
l’efficacité pédagogique par la concentration progressive des élèves. L’une des principales conséquences
est la disparition programmée des constructions contenant moins de trois classes.
Quelques principes de mise en oeuvre :
- ne construire de nouveau bâtiment que s’il implique une plus forte concentration des
élèves ou une plus grande densification du site;
- renforcer prioritairement les sites existants;
- pour les établissements primaires, n'autoriser que la construction de bâtiments
permettant d'abriter tous les cycles de l'établissement concerné;
- pour les établissements secondaires, n'autoriser que la construction de bâtiments
permettant d'abriter tous les degrés de l'établissement concerné;
- pour les établissements primaires et secondaires, n'autoriser que les constructions
pouvant abriter au minimum trois cycles ou degrés;
- chaque fois que cela est possible, donner la préférence à des constructions
permettant d'accueillir au moins deux classes par cycle ou degré.
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CONSTRUIRE EN BOIS – UN PÔLE PRIMAIRE À BEX, VD
Situation géographique
La commune de Bex s’étend des berges du Rhône à 395 mètres d’altitude jusqu’au
sommet des Diablerets à 3209 mètres. Il s’agit du 3ème territoire communal du canton
de Vaud en terme de superficie – 9'657 – ha après Château-d’Oex et du Chenit. La
population Bellerine atteignait les 6145 âmes au 31.12.2007.
Situé au pied des deux valées de l’Avençon de Nant et de l’Avançon
d’Anzeinde, Bex possède de nombreuses ressources naturelles : un vignoble croissant sur un
sol gypseux (84 ha), de nombreuses forêts (3082 ha) et une large zone de rochers et glaciers
incluant le sommet des Diablerets (2672 ha, 3209,7 m).
Le territoire de la commune est divisible en trois zones géographiques. La partie basse s’étend du bord
du Rhône à l’altitude de 600 m et possède les mêmes caractéristiques que le reste de la vallée du
Rhône. C’est au centre de cette région que se situe l’agglomération de Bex. La partie intermédiaire se
trouve entre 600 et 1200 m d’altitude, entre la plaine et la zone alpine. Elle est formée du vallon des deux
Avançons, de coteaux et de petits plateaux. Cultivable et habitée, cette région accueille la plupart des
hameaux. La partie alpine comprend des forêts et des pâturages jusqu’à 1700 m. d’altitude. Au delà, on
trouve le massif alpin qui délimite la commune et quelques 160 hectares de glaciers.
Carte Siegfried, 1:25'000, 1932
71
CONSTRUIRE EN BOIS – UN PÔLE PRIMAIRE À BEX, VD
Histoire
Le site de l’actuelle commune de Bex était déjà connu de nos ancêtres préhistoriques, il y a quelques
5’000 ans; un abris sous roche au sud des marais, un cromlech celtique – une enceinte de monolithes –
à Champs-Peuffeler et une station lacustre sur l’ancien lac du Luissel ont en effet été découverts à partir
du début du XXème siècle. Diverses sépultures et tombes – certaines antérieures à l’époque romaine et
burgondes – ont également été mises à jour en divers endroits.
On trouva également des traces laissées par les hommes de l’âge de bronze sur un versant de la colline
de Chiètre; restes d’habitations ou de bataille, les théories s’affrontent non sans fondement. En effet,
dans la chronique de Marius et Frédégaire, il est écrit que le roi franc Gontran repoussa en l’an 574 les
Lombards – envahisseurs du Valais – à “Villa Baccis”.
Cette première mention de Bex sous l'appellation “Villa Baccis” nous renvoie à son passé Romain. Si à
l’époque romaine la grande route reliant l’Italie à la France traversait le Rhône à Massongex – le puissant
centre de Tanaïae – il semblerait que c’est à Villa Baccis – Bacium, Baccus ou Baccis –! qu’il fallu
emprunter le bac qui remplaça le pont romain emporté en 563 par un éboulement. La tradition – moins
convaincante étymologiquement – voudrait que ce soit la découverte d’une source balnéaire au pied du
Montet qui poussa les romains à dévier la route de Massongex vers Bex pour y fonder la Villa Baccis.
De 888 à 1032, la région faisait partie du second royaume de Bourgogne avant que le Comté Chablais –
du latin Caput Lacis, tête du lac – soit créé et rattaché à la Savoie. La commune se trouvant sur une
route importante entre la France et l'Italie, nombre châteaux et tours fleurirent dès 1150 aux points de
défense stratégiques. C’est à cette même époque que fut fondé le Bex moderne sous le nom de burgum
novum – Bornuit.
Le premier parchemin citant Bex est daté de
1138. Il mentionne que Williamus et Garnerius de
Baiz se reconnaissaient vassaux d’Amédée III de
Savoie. Ces mêmes “de Bex” réapparurent en
1179 comme garants d’un traité conclu entre
l'évêque de Sion d’alors et le Comte de Savoie.
La région fut en effet le lieu de 300 ans de
conflits entre les évêques de Sion – qui avaient
des prétentions sur le chablais – et les ducs de
Savoie – auxquels la région était soumise.
Eglise de Bex en 1812
72
CONSTRUIRE EN BOIS – UN PÔLE PRIMAIRE À BEX, VD
Place du marché 1750
C’est en 1476 déjà, soit 60 ans avant le reste du canton de Vaud, que
Bex deviendra Bernois au sein du Gouvernement d’Aigle comme le
reste du Chablais vaudois. La domination Bernoise amena
d’importants changements comme l’endiguement du Rhône – qui
diminua notablement les risques de maladies liées aux marais et rendis
de grandes surfaces de terre à la culture – l’exploitation industrielle des
mines de sel – facteur de prospérité – et la réforme : le protestantisme
est adopté le 5 mars 1528.
La révolution vaudoise éclate le 24 janvier 1798 et le 26 janvier de la même année, Bex et les autres
communes du gouvernement d’Aigle rejoignent la République Lémanique tout juste proclamée. Le XIXème
sera le siècle du tourisme et du chemin de fer. La commune attirera les grands noms du Romantisme
ainsi que les têtes couronnées d’Europe qui viendront respirer l’air frais de Bex, permettant à une
économie de l'hôtellerie de fleurir jusqu'à l’annonce de la première guerre mondiale.
La reconversion de l’économie passa par la richesse du sous-sol en sel et en gypse ainsi que par la
richesse de la commune en eau qui permit l’implantation de l’industrie. Les mines de Sel alimentent
aujourd’hui encore toute la région.
http://www.mines.ch
73
CONSTRUIRE EN BOIS – UN PÔLE PRIMAIRE À BEX, VD
Etat des lieux des écoles de Bex
Les écoles de Bex comptent, en 2008, quarante-trois classes pour un total de 780 élèves. Tous les
niveaux, de l’enfantine à la neuvième année secondaire, sont représentés ainsi que les trois sections du
cycle secondaire, soit VSO, VSG et VSB.
La particularité de ces classes est d’être éparpillés dans quinze bâtiments différents, huit se trouvant au
centre même de bex et les autres étant répartis en divers points de la ville ou même dans les hameaux
avoisinants. Si les élèves du secondaire – à partir du cycle de transition de 5ème et 6ème année –
fréquentent tous les locaux de la Cible au centre ville, ceux du cycle primaire et enfantin, étant dans la
mesure du possible scolarisé au plus près de chez eux, sont éparpillés aux 4 coins de Bex
Echelle 1:10'000
x = 565899, y = 123150
© Etat de Vaud, swisstopo, cartosphere - informations dépourvues de fois publique
Bex
Page 1/1
27/Oct/2008 17:18
geoplanet.vd.ch
x = 568467, y = 121451
De manière générale, l’organisation des écoles de Bex n’a jamais jusqu’ici été l’objet d’une réflexion
globale. La diversité des locaux utilisés comme classes est le résultat de réponses individuelles à des
problèmes ponctuels que d'aucun qualifieront de “bricolage”. Un budget annuel relativement important a
du être alloué à la réfection de la plupart des locaux dont l’état général interpellait la direction des écoles.
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Si on se réfère au PDCn vaudois, toutes les classes se trouvant isolées dans des bâtiments de moins de
3 classes devraient être réunies. Il est cependant évident que l’obtention des budgets nécessaires à la
réorganisation d’une école de cette importance n’est pas chose aisée. Le constat est d’ailleurs clair :
entre la décision de principe de ne plus “bricoler” de nouvelles classes à Bex et l’accord politique
permettant une véritable réflexion sur le sujet en 2008, plus d’une dizaine d’années se sont écoulées.
Il fallut un incident assez important pour que la situation se débloque, l’effondrement d’un plafond dans le
bâtiment dit “secondaire” du collège de la Cible le 15 avril 2008. Ce bâtiment contenant 9 classes a du
être fermé et ses élèves provisoirement accueillis dans d’autres bâtiments et, depuis la rentrée, dans une
construction provisoire dans la cour de la cible.
Le 7 octobre dernier, la Municipalité de Bex a présenté et accepté un plan d’intention concernant la
nouvelle politique scolaire de la commune : les élèves du secondaire resteront dans les trois bâtiments
existant du collège de la Cible alors que les classes de primaires seront réunis à la Servannaz où sera
construit un nouveau bâtiment à leur attention.
Le BAS, où s’était produit l’effondrement, subira une réfection en profondeur : tous les planchers seront
remplacés par des dalles en béton, rendant les combles exploitables et les parois intérieures seront
entièrement démolies pour recréer 5 classes aux normes actuelles en lieu et place des 9 existantes.
Le choix du site de la Servannaz pour la construction du nouveau “pôle” primaire découle de plusieurs
facteurs. Le premier est opportuniste : la commune avait acquis ces terrains pour un projet – avorté – de
centre sportif. Mais l'intérêt de ce choix est surtout son emplacement inespéré entre deux des écoles
primaires existantes de la commune : la Servanne – quatre classes – et l’Allex – trois classes.
Outre une dizaine de nouvelles classes, il est également prévu de construire deux nouvelles salles de
gymnastique à l’usage des élèves et des associations sportives locales.
La direction des écoles ne voit qu’un mauvais coté à cette nouvelle organisation : la scission entre les
élèves du cycle primaire et ceux du secondaire, craignant une moins bonne synergie entre grands et
petits. Mais la possibilité de créer un système de pédibus, la possibilité nouvelle offerte aux enseignants
du primaire de se côtoyer quotidiennement ainsi que permettre aux parents, ayant plusieurs enfants en
cycle primaire, de déposer tout le monde au même endroit sont des bénéfices incontestables.
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Pôle scolaire Bellerin : la Servannaz
Analyse de site
Situation
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Densité du bâti
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Densité du bâti
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Routes
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Environnement naturel
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Topographie
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Topographie
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Google Earth
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Bâtiment de la Servannaz
Bâtiments de l’Alex
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Bâtiment de la Servannaz
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La parcelle de la Servennaz
Situation
La parcelle de la Servannaz se trouve idéalement placée entre un bâtiment existant contenant trois
classes et l’ancienne école catholique qui en contient deux et une salle de couture. En plaçant le nouveau
bâtiment à cet endroit, il devient possible d’unifier les deux sites existants et créer ainsi le nouveau pôle
primaire de Bex.
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La rue de la Servannaz, à proximité du centre ville, est calme et empruntée à faible allure par les
automobilistes. Les enfants scolarisés dans les bâtiments actuels l’empruntent seuls lorsque les parents
ne viennent pas les chercher en voiture.
La parcelle choisie est pratiquement plate, à l’exception d’une butte de 4.5 m. à sa limite sud. Elle
mesure 175 m de long pour 75 m de large, soit un peu plus de 13000 m2. Elle devra accueillir deux salles
de gymnastique – environ 800m2 en tout – et une dizaine de salles de classe – 80m2 par classe – plus les
locaux spéciaux et communs. Il apparaît donc que la parcelle à disposition offre une surface confortable
pour le développement du programme. Dans le plan directeur de Bex, les parcelles destinées aux
équipements collectifs construits ont une hauteur de corniche limitée à 9 m et la distance à la limite de la
parcelle doit être au moins égale à la hauteur du bâtiment et de 6 m au minimum. L'indice de masse des
constructions est lui limité à 1 m3/m2.
Vue et environnement
La parcelle à disposition est donc généreuse en dimensions et longée d’une route raisonnablement
calme. Elle est en contrebas des parcelles sud et n’a donc que peu de relations visuelles avec elles. A
l’ouest se trouve le parking de l’église, ombragé et adossé à une petite forêt. Il faut traverser ce parking
pour accéder aux classes de l’Alex, dans l’ancienne école de l’église. Au nord se trouve des parcelles
résidentielles à faible densité ou paissent ânes et vaches. A l’est, la parcelle est en contact direct avec
l’actuelle école de la Servannaz. Celle-ci est construite du côté de la route, laissant un vaste espace au
sud pour la cours de récréation.
En plus de ces parcelles voisines assez heureuses, notre parcelle bénéficie d’un panorama Alpin
exceptionnel à 360°. Loin de donner une sensation oppressante que l’on peut ressentir dans des vallées
encaissées, ce paysage apporte à ce lieu une envergure visuelle des plus intéressante.
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Définition du programme
Sur les treize classes primaires existantes, seules les cinq se trouvant déjà sur le futur site du pôle
primaire seront conservées. Il s’agira donc d’en construire huit nouvelles en compensation, ainsi que
deux à trois classes supplémentaires en prévision des futurs évolutions démographiques.
A ces 10 nouvelles classes, il faut ajouter deux salles de gymnastique, une salle des maîtres, une salle de
réunion, des locaux spéciaux pour l’infirmière, la logopédiste et la psychologue ainsi que le bureau de la
doyenne. Un certain nombre de locaux communs, tels que la bibliothèque, le réfectoire et l’économat
existent déjà au collège de la cible et ne sont donc pas prioritaires pour les maîtres d’ouvrage. Il me
semble toute fois important de les inclure dans le programme, afin de créer un “pôle primaire” digne de
ce nom.
En plus de ces locaux de base indispensables, il faudra donc étudier l’ajout d’une bibliothèque, d’un
économat, d’un réfectoire, d’une salle de couture et de travaux manuels, et même d’une Aula qui n'existe
pas encore sur la commune. Une réflexion sur les équipements informatiques serait également justifiée. A
cela il convient évidement d’ajouter les services nécessaires au bon fonctionnement du bâtiment : locaux
de nettoyage, WC et circulations.
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Structure, contraintes et matériaux
Une des caractéristiques particulières de l’école, en terme de structure, est la portée nécessaire à la salle
de classe et à la salle de gymnastique. Si un autre matériau porteur que le bois était utilisé, ce facteur
n’aurait certainement pas la même importance. Mais dans ce cas d’étude, il convient de considérer ces
dimensions avec attention.
Pour la salle de classe, il faut considérer que la portée à franchir est aux alentours de 9 m, selon la forme
adoptée. Pour la salle de gymnastique, c’est une distance de 16 à 26 m qu’il faudra considérer. Il va sans
dire que le système porteur devra s’adapter aux différentes situations en présence. Une difficulté
supplémentaire à ne pas négliger est l’apport de lumière naturelle. Celle-ci doit être abondante et
implique de ce fait une façade avec une surface vitrée importante et donc peu ou pas porteuse.
Cependant, la parcelle étant assez généreuse pour le programme à y placer, il est assez probable que
l’ouvrage se développe horizontalement plutôt que verticalement, diminuant ainsi l'impact du poids
propre sur le système porteur.
La classe
La salle de classe aujourd’hui se doit d’être ouverte, mais conserver son identité de classe, modulable
mais identifiable. Elle prend de préférence la forme d’un L, mais possède tout de même un espace
commun avec la classe voisine. Elle doit permettre les travaux en groupes simultanément aux travaux
individuels sans que les premiers dérangent les seconds. Compartimentée et ouverte, elle s’ouvre sur le
couloir qui la distribue, mais ne doit pas être dérangée. Ce couloir s'élargit et se déforme pour accueillir
des espaces de travail, de réunion, de repos ou de jeu.
La salle de classe d’aujourd’hui doit se détacher du stéréotype du rectangle rigide tout en conservant sa
forte identité sociale ; permettre les nouvelles méthodes pédagogiques sans pour autant compromettre
les anciennes.
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Les espaces communs, les espaces extérieurs
La pédagogie moderne implique un recours constant des élèves aux centres de documentations. La
vision que nous avons de l’école de demain, est celle d’un lieu communautaire ouvert ou tout un chacun
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peut venir compléter son éducation. Dans la période de transition que nous allons inévitablement vivre,
comment concilier ces deux paramètres à première vue antagonistes ?
En effet, si depuis Alfred Roth, nous considérons ces espaces comme le centre de nos écoles,
l’ouverture au monde extérieur les placent très certainement à l’interface entre l’enceinte fermée de
l’école et la société. La médiathèque ou la bibliothèque devrait peut-être devenir l’espace de transition,
de lien, la porte d’entrée de l’école pour tout en chacun.
Parti d'implantation
Le futur pôle primaire de Bex devra intégrer les bâtiments existants dans un ensemble scolaire consistant.
Il devra lier les deux sites actuels que les élèves considèrent aujourd’hui comme étrangers l’un à l’autre
malgré leurs proximité physique.
Si l’on apprécie les écoles construites sur le concept de “Schule als Stadt”, ces cités miniatures
introverties parsemées de patio, places et squares, ce modèle est-il applicable tel quel au contexte que
nous étudions ? Le site ne peut dans un premier temps pas se qualifier de particulièrement urbain.
La création d’un bâtiment compacte et surtout introverti aurait à priori deux inconvénient majeurs. Le
premier d’ignorer le contexte paysager privilégié de l’endroit, en particulier visuel. Le second sera
l’exacerbation de la différence entre les bâtiments des deux sites existant et les nouveaux locaux. Si il
s’agit de créer un pôle primaire homogène et solidaire, l’effort premier sera la création du lien entre les
classes existantes et les nouvelles.
Ce lien pourrait se concrétiser par une réflexion sur l’échelle et la prise au sol du nouvel ouvrage, par des
éléments construits ou par l’aménagement d’un parcours naturel. Une réflexion sur la réorganisation des
activités dans ces locaux existants est également une solution à envisager.
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