Cycle d`usage des bâtiments

Mémoire de master
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Cycle d’usage des bâtiments
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Directeurs de mémoire
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Directeurs de mémoire
Jean-François Blassel
Guillemette Morel-Journel
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Mémoire de master
Matières à penser
Janvier 2013
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1.
Un objectif commun des réponses différentes
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1.1
Un socle commun
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Introduction
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1.1.a «Homme, Nature et Technologie»
Temporalité de l’Exposition
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1.2.a Un site existant, des pavillons temporaires
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1.2.b La fin programmée d’un premier cycle d’usage
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Un objectif - six architectes - six réponses
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1.3.c Peter Zumthor - Un pavillon-atmosphère
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1.3.a Hanovre, un terrain d’expérimentations
1.3.b MVRDV - Empilement de paysages
1.3.d Simon Vélez et Shigeru Ban - Expérimentation d’un matériaux singulier
2.
Matériaux et énergie
25
2.1
Recyclage des matériaux
25
21.a Deux stratégies de recyclage
2.1.b Démolition ou démontage?
2.1.c Réutilisation d’un matériau brut
2.2
Concept et structure
29
2.2.a Masse ou économie de matière?
2.2.b Module ou sur-mesure?
2.3
Expérimentations
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2.3.a Le papier recyclé
2.3.b «acier végétal»
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Énergie grise
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2.4
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2.4.a Énergie grise et transport
Sensibiliser le public, transmettre les relations à la nature
43
3.
Assemblages et cycles d’usage
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3.1
Assemblages par pièces métalliques
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3.1.b Technique et technologie
Assemblage par frottement versus monolithe
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3.2.a Réutilisation et flexibilité programmatique
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3.1.a Technique et tradition
3.2
3.2.b Assemblage sensible
3.3
Forme et assemblage
3.3.a Rigidité d’assemblage
3.3.b Souplesse d’assemblage
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1.2
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1.1.b Les principes de Hanovre
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Résumé
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Annexes
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1. Tableau d’analyse du corpus
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2. Tableau d’analyse complémentaire
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Bibliographie
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Conclusion
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Introduction
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«À mon sens, le Pavillon en carton doit être vu comme l’histoire de la construction,
de la démolition, et du recyclage. Habituellement en architecture, l’achèvement
d’un bâtiment est considéré comme l’accomplissement du projet; l’histoire de ce
«Pavillon en carton» temporaire ne s’accomplira qu’après sa propre démolition.»
Shigeru Ban1
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La construction et la démolition d’un bâtiment sont des actes consommateurs
d’énergie qui nécessitent une réelle prise en compte lors de la conception du
projet.
Il peut paraître paradoxal pour un architecte d’intégrer la démolition dans la
conception même de son bâtiment, cependant la rapidité d’évolution des usages,
des besoins et des fonctions est telle qu’un bâtiment, aujourd’hui, ne peut plus être
figé dans un programme fini. L’architecte doit penser à une flexibilité
programmatique et spatiale du bâtiment, dès la conception du projet pour
répondre à d’éventuelles modifications des usages dans le temps.
Ces principes se rapportent aux concepts de cycle de vie et de cycle d’usage.
La différence entre les deux réside dans le fait que le cycle de vie n’envisage la
matière que jusqu’à la démolition du bâtiment, alors que le cycle d’usage projette
la matière au delà de ce stade.
Le premier fait référence à la période entre la construction et la démolition d’un
bâtiment, c’est à dire à un cycle où la matière a été pensée dans un usage invariable,
de sa mise en oeuvre à la fin de son utilisation.
Tandis que le cycle d’usage renvoie aux statuts successifs que pourra avoir un
bâtiment et la matière qui le constitue, à compter de sa construction, sans que la
démolition n’en soit fatalement l’aboutissement.
La fin d’un cycle d’usage peut bien sûr être associée à la fin de vie du bâtiment,
quand celui-ci ne peut plus assurer ses fonctions structurelles d’abri; mais
également, à la fin d’un usage programmatique, c’est à dire quand les usagers n’en
1 Shigeru Ban, Dossier de presse du Cycle de conférences «1 architecte, 1 bâtiment» du Pavillon
de l’Arsenal. Le Pavillon du Japon, Hanovre 2000 - 13 décembre 2001
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Superficie : 160ha (100ha site des exposition existant + 60ha d’extension au sud)
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Bâtiments existants + nouvelles Halles d’exposition
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Bâtiments du corpus
Site Est pour les pavillons temporaires et permanents
(114 000 m²)
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Site Ouest pour les pavillons temporaires
(66 000 m²) reconverti en parking après l’Expo
1. Plan du site de l’Exposition 2000 à Hanovre
Position des pavillons du corpus.
Document : LC, complété partir du plan de :
HERZOG Thomas, Expodach, prestel, 2000, p19
Japon
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Expodach
Christ
Hollande
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ont plus l’utilité.
Dans les deux cas, la matière mise en oeuvre est envisagée dans un rapport au
temps et à ses rôles consécutifs au sein d’un bâtiment qui évolue. Elle n’est plus
condamnée à être le déchet d’une première utilisation en fin de vie du bâtiment,
mais peut engager un nouveau cycle d’usage ailleurs (dans un autre bâtiment,
dans un produit industrialisé, dans la nature...); ou simplement continuer à servir
un bâtiment dont l’usage change.
La question concerne alors le passage de la fin du premier cycle, au début d’un
second.
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La citation de Shigeru Ban appuie cette définition de cycle d’usage en mettant en
avant le fait, qu’aujourd’hui, les cycles de vie des bâtiments peuvent être abordés
sous un autre angle : il n’est plus seulement question d’achèvement de la
construction, mais d’anticipation des cycles par lesquels le bâtiment passera.
Pour son pavillon temporaire en carton à l’exposition de Hanovre, Shigeru Ban a
intégré la démolition dans la conception même de celui-ci. Il a donc prévu, anticipé
et défini les modalités de la fin d’un cycle de son bâtiment.
Le mot démolition regroupe plusieurs sens, et nous verrons plus tard dans le
développement que, dans le cas de ce pavillon, c’est la suite de l’histoire : le
recyclage, qui permet d’en préciser les conditions.
Les principes qu’aborde Shigeru Ban sont associés aux notions de cycles,
d’utilisation, de recyclage et de déchets, mais aussi et surtout, à l’impact de la
construction sur son environnement à travers ses échanges indirects et directs
avec les cycles de la nature.
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Toutefois, Shigeru Ban n’a pas été le seul architecte à s’intéresser aux cycles d’usage
de son pavillon lors de l’Exposition Universelle de Hanovre en 2000.
En effet, le principe même de pavillon temporaire réduit le premier cycle d’usage à
une durée donnée. Ainsi tous les bâtiments construits pour l’événement achèvent
un premier cycle d’usage en tant que pavillons à la fin des cinq mois de l’exposition.
C’est pourquoi une exposition universelle est un terrain d’étude intéressant pour
pouvoir observer et analyser la succession de plusieurs cycles d’usage.
J’ai choisi l’Exposition Universelle à Hanovre en Allemagne, ou Expo 2000, parce
qu’elle offrait un champ de recherche riche et singulier du point de vue du thème
général abordé : «Homme, Nature et Technologie». Ce thème se rapportait aux
domaines de l’énergie et du développement durable. Il incitait les participants à se
questionner sur l’avenir du dialogue que l’homme a établi entre les avancées
techniques et son environnement, à l’aube du XXIe siècle.
Les organisateurs de cette exposition avaient également imposé aux différents
pays de concevoir leurs pavillons de façon à ce qu’ils soient démontables ou
réutilisables à la fin de ces cinq mois.
Chaque participant avait donc libre champ de concevoir un pavillon temporaire ou
permanent, tout en prenant en compte l’avenir de celui-ci après l’exposition.
La fin de l’exposition ne devait donc pas signifier la fin de vie des pavillons, mais
plutôt le début d’un nouveau cycle d’usage, alternatif à la démolition.
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La ville de Hanovre avait été choisie parce qu’elle proposait un site d’exposition
existant (figure 1), qui ne nécessitait pas de faire émerger tous les pavillons d’un
terrain vierge, dans un soucis d’économie d’énergie et de matière.
Les problématiques environnementales et énergétiques avaient clairement été
posées aux participants et appuyées par un texte2 écrit spécialement par William
Mc Donough pour les acteurs de l’exposition.
Il y définissait les lignes directrices qui orienteraient l’exposition vers un
développement soutenable pour la ville et son environnement.
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Cette étude portera donc les cycles d’usage des bâtiments, ou comment contrôler
l’énergie grise des bâtiments et prendre en compte leurs cycles d’usages?
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Les six pavillons qui composent le corpus d’étude ont tous été conçus pour
l’exposition de Hanovre, et sont autant de réponses singulières aux problématiques
posées par le thème général.
Ils peuvent être regroupés selon leur devenir à la fin de l’exposition:
- le démontage, pour le pavillon colombien de Simon Vélez, le pavillon du Christ de
GMP, le pavillon japonais de Shigeru Ban, et le pavillon suisse de Peter Zumthor;
- la réutilisation, pour le pavillon permanent de la Hollande de MVRDV et la toiture
de l’exposition (The Expo Roof, ou Expodach) par Herzog and Partners. Ces deux
bâtiments étaient appelés à rester pour compléter le site existant des expositions
après l’Expo 2000.
L’analyse de ces pavillons permettra de déterminer les critères qui qualifient et
différencient ces propositions aussi variées, apparues en réponse à un objectif
pourtant commun.
2 MC DONOUGH William & Partners - The Hannover principles - 1992
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Un objectif commun, des réponses
différentes
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Avant de commencer l’analyse concrète des pavillons, j’aimerais identifier les
grandes lignes de l’objectif qui a été transmis aux participants de l’exposition de
Hanovre, en distinguant ce qui a orienté les propositions des architectes vers des
réponses architecturales si variées et singulières à partir de ce sujet commun. Sans
aborder encore la matière des pavillons, je voudrais déceler ce qui était à l’origine
de ces démarches multiples, ce qui a aidé les architectes à s’orienter dans le sillon
dessiné par le thème imposé, et ce qui les a attirés dans le concept même de
participer à une exposition temporaire.
1.1 Un socle commun
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1.1.a «Homme, Nature et Technologie»
L’exposition de Hanovre a été orientée à travers son thème (Homme, Nature et
Technologie), vers des sujets liés au développement durable, à l’énergie et à
l’environnement.
Ce thème n’ a pas seulement été appliqué aux expositions de chaque pays, mais
également aux pavillons qui les accueillaient. Ces derniers devaient respecter ce
thème en se montrant exemplaires dans leur façon d’aborder les problématiques
liées à l’environnement.
Dans le but de diriger le travail des architectes vers une architecture plus responsable,
les organisateurs de l’Expo 2000 ont fait appel à William Mc Donough1, architecte,
pour énoncer et transmettre une série de principes portant sur les points clé d’un
projet durable.
Ces principes ne visaient pas seulement les projets architecturaux, mais également
les projets urbains autour de l’exposition. Ils n’étaient donc pas adressés uniquement
aux architectes, mais à tous les acteurs de la transformation du site des expositions.
Ce texte de Mc Donough, The Hannover Principles, Design for sustainability2, paru
1 William Mc Donough est un architecte qui redéfinit et révolutionne les notions de déchet et
de recyclage, pour faire avancer les recherches en matière de développement durable.
2 MC DONOUGH William & Partners, The Hannover principles, 1992
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en 1992, est le premier dans lequel il fait apparaître ses recherches sur les notions
de déchet, de cycle de vie et de recyclage des matériaux. Il ne parlera du fameux
principe de Waste = Food (déchet = nourriture) que dix ans plus tard dans son
ouvrage Cradle to Cradle3 (C2C ou de berceau à berceau).
Ce principe replace les matériaux dans des cycles où rien ne se perd; tout déchet
doit être matière ou nourriture, et retourner dans un organisme.
Dans les principes de Hanovre, il souligne le fait qu’il faille changer la façon dont
l’homme interagit avec la matière naturelle qu’il consomme. Il met en avant son
incapacité à rendre à la terre, autrement que sous forme déchets, la matière qu’il a
extraite pour alimenter ses productions.
Avec Cradle to Cradle, il précise que ces déchets devraient pouvoir retourner dans
des «cycles biologiques»4 pour être ingérés par la nature si ce sont des matériaux
biodégradables, ou dans des «cycles techniques clos dans lesquels ils circuleront
indéfiniment»4, si ce sont des matériaux précieux pour l’industrie. Les déchets sont
recyclés et redeviennent matière à production. Si les matériaux sont de moins
bonne qualité après le recyclage, Mc Donough parle alors de sous-cyclage.
C’est principalement cette notion de cycles et la redéfinition des déchets qui
s’appliqueront aux pavillons de l’exposition.
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Cycle d’usage des bâtiments · Lisa Cepisul
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1.1.b Les principes de Hanovre
Dans le texte pour l’Expo 2000 de Hanovre, les principes énoncés par Mc Donough
forment une base d’informations dont les concepteurs pouvaient s’inspirer pour
adapter leurs méthodes de travail dans le but de les diriger vers l’objectif d’une
construction plus durable. Ces règles n’étaient pas à prendre comme une «checklist»,
mais devaient plutôt être vues comme des «lignes directrices encourageant des
réponses créatives au programme donné»5.
Les neufs principes sont des maximes très générales qui ne sont pas tournées
spécifiquement vers l’architecture. Mc Donough développe également des
thèmes plus précis. Il les classe selon cinq catégories définies par les cinq éléments
ancestraux (terre, air, feu, eau et esprit). D’après lui, les cinq éléments peuvent
servir de structure au monde d’aujourd’hui et au programme environnemental, de
la même façon qu’ ils ont structuré le monde antique.
Cependant ce regroupement sans trop de rapport avec les principes énoncés,
représentait certainement plus une façon de simplifier et hiérarchiser la
transmission de ses idées, qu’une réelle information sur le sujet. Nous les laisserons
donc de côté pour la suite de l’analyse.
Les thèmes abordés concernent :
- les matériaux, leur recyclabilité et leur énergie grise;
- la pollution produite par le bâtiment, son rapport aux énergies renouvelables et
sa capacité à transmettre les relations que la matière entretient avec la nature;
3 MC DONOUGH William, BRAUNGART Michael, Cradle to Cradle: Remaking the Way We Make
Things, Farrar, Straus and Giroux, 2002
4 MC DONOUGH William, BRAUNGART Michael, Cradle to Cradle: Remaking the Way We Make
Things, Farrar, Straus and Giroux, 2002, p138
5 MC DONOUGH William & Partners - The Hannover principles - 1992, p15 [to encourage creative
responses to the suggested programm]
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- la prise en compte de l’avenir du pavillon par les architectes dès la conception.
Ce sont ces thèmes que nous appellerons principes, et qui serviront de critères à
l’analyse des pavillons (cf Annexe tableau 1).
Avec ce texte, Mc Donough met principalement en exergue l’importance de
déterminer dès la conception, le rôle de la matière employée dans un bâtiment,
et d’en projeter l’usage jusqu’à son état de déchet et plus loin encore, de façon à
anticiper les cycles par lesquels elle peut passer.
Il remet en question le statut et l’utilisation de la matière dans les productions de
l’homme.
Dans les principes de Hanovre, il parle déjà de l’importance du recyclage et de la
réutilisation des matériaux de construction. Il commence à appliquer ces notions
aux bâtiments.
Avec Cradle to Cradle, il sort de la théorie et prouve qu’il est possible d’appliquer la
notion de waste = food à des produits industrialisés (chaises, tissus, chaussures...),
mais il ne parle pas encore d’une possible transposition à des bâtiments.
Concernant ces derniers, son attention se dirige plutôt sur leur rapport aux énergies
renouvelables.
Dans le cadre de cette réflexion sur le recyclage et les cycles d’usage, on peut se
demander si cette notion est applicable aux bâtiments et comment? Ou quels
critères permettraient de transcrire ces problématiques à la matière mise en oeuvre
dans les pavillons?
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Un objectif commun, des réponses différentes
1.2 Temporalité de l’Exposition
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1.2.a Un site existant, des pavillons temporaires
Cette Exposition Universelle est unique dans sa démarche visant à créer une
cohérence entre son thème général lié à l’environnement et au durable, et sa
réalisation concrète sur le site de Hanovre.
L’objectif principal des organisateurs était de limiter les dépenses en énergie et en
matière, pour concevoir et mettre en place l’Expo 2000. Ils avaient donc choisi un
site d’exposition existant dans la ville de Hanovre, qu’ils viendraient compléter avec
de nouveaux pavillons, plutôt que de faire émerger d’un site vierge la totalité du
complexe d’exposition.
Cette décision s’explique également par le fait que le site d’une exposition
universelle requiert une surface de plusieurs dizaines d’hectares pour accueillir
des millions de visiteurs en un temps limité (6 mois maximum). Et par conséquent,
après l’exposition, toute la structure mise en place n’accueillera plus une affluence
comparable à celle pour laquelle elle avait été créée.
Pour éviter cette situation à Hanovre, le site des expositions existant de 100ha a
été complété de 60ha dédiés aux nouveaux pavillons, dont moins de la moitié
resteront permanent après la fin de l’Expo 20006.
Le site existant de 100ha, a donc atteint 160ha pour accueillir les 50 millions de
6 Expo 2000 Hannover, Surfaces pour pavillons, Bureau International des Expositions
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Cycle d’usage des bâtiments · Lisa Cepisul
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Pour ne pas encombrer le site au terme de l’exposition, il était prévu que 36 des
62 pavillons construits puissent être démontés et ainsi disparaître du site. Les
26 pavillons restants demeureraient permanents pour compléter le site des
expositions8.
Il était ainsi laissé aux participants le choix du type de parcelle qu’ils voulaient
investir. A savoir : une parcelle temporaire qu’il faudrait rendre intacte après
l’exposition et donc faire disparaître toute trace du pavillon; ou bien, une parcelle
permanente avec un pavillon pouvant compléter le site des expositions après
l’Expo 2000. Une troisième option était celle de ne pas construire de pavillon et
d’exposer dans l’un des bâtiments existants.9
Le choix de la parcelle orientait donc déjà l’objectif des architectes dans la
conception de leurs pavillons.
Dans le cas d’un pavillon permanent, ils devaient permettre une certaine flexibilité
pour pouvoir accueillir un nouveau programme après l’exposition. Pour un pavillon
temporaire, il fallait prévoir son démontage et le faire disparaître sans laisser de
traces, après les cinq mois d’utilisation.
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visiteurs attendus7, et s’est stabilisé à une surface d’environ 125ha après l’exposition.
Les organisateurs ont ainsi appliqué les conseils et principes de Mc Donough au
développement du site, pour protéger la ville de Hanovre de la pollution et des
déchets générés par un événement de cette ampleur, dans le but de pourvoir
retrouver, à la fin des 5 mois, un site propre, identique à son état initial.
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1.2.b La fin programmée d’un premier cycle d’usage
L’usage temporaire des pavillons et la fin de vie programmée de certains d’entre
eux, amène à se poser la question de la temporalité de la matière au sein de ces
bâtiments. Le texte de Mc Donough apporte une dimension nouvelle à l’utilisation
de la matière pour l’Expo, celle du cycle.
La matière naturelle est produite selon des cycles de : production-déchetréutilisation (principe de C2C ou waste=Food).
Pour l’exposition de Hanovre, la fin de l’usage des pavillons d’exposition en tant
que tel, était prévue et connue des organisateurs et des architectes. Mc Donough
préconisait donc d’installer la matière utilisée de façon temporaire dans un cycle
imitant celui de la nature, pour permettre sa réutilisation après l’exposition.
Ce principe mène à la notion de cycle d’usage des pavillons, celle-ci s’applique aux
bâtiments et aux matériaux.
La démolition est la fin de cycle la plus courante aujourd’hui. Le plus souvent après
une démolition, les matériaux sont envoyés en usines pour être recyclés ou souscyclés; ou bien, ils sont enfouis dans le sol et deviennent des déchets toxiques
et encombrants imposés à la nature mais n’entrant dans aucun de ses cycles de
régénération.
Avec la notion de réutilisation, la matière ne devient pas déchet, mais nourriture à
7 MC DONOUGH William & Partners, The Hannover principles, 1992, p12
8 Expo 2000 Hannover, Expo 2000 re-utilisation of the building, Bureau International des
Expositions
9 Expo 2000 Hannover, Règlement spécial n°2, article 8, p3, Bureau International des Expositions
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un nouveau cycle, c’est le principe de C2C.
La réutilisation s’inscrit également dans le principe de cycle d’usage. C’est à dire
qu’un bâtiment qui n’aurait plus d’utilité pour ses usagers peut être réutilisé pour
abriter un autre programme, en changeant d’usage grâce à une flexibilité anticipée
par son concepteur.
La réutilisation peut également concerner la matière qui pourra être réemployée
à d’autres fins. Elle peut finir un premier cycle dans les pavillons avec la fin de
l’exposition universelle, et en commencer un nouveau à travers la réutilisation ou
le recyclage pour assurer une nouvelle fonction.
Mc Donough et les organisateurs de l’Expo 2000 ont transmis aux participants
l’importance d’anticiper le cycle d’usage qui succédera à celui de pavillon de
l’exposition, à travers la prise en compte de la temporalité du bâtiment et de la
matière qui le compose.
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1.3 Un objectif - six architectes - six réponses
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1.3.a Hanovre, un terrain d’expérimentation
Les expositions universelles ont toujours été des terrains d’expérimentation et
d’innovations architecturales et techniques.
Les pavillons érigés pour l’exposition de Hanovre sont autant de réponses
différentes à un même objectif, celui de présenter les innovations de chaque pays
et de mettre en place des procédés permettant d’anticiper l’avenir des pavillons,
après la fin de l’exposition.
Les architectes peuvent présenter à travers ce pavillon une tranche de leur travail,
de leurs expressions et orientations architecturales.
Cette partie aura pour but de renseigner sur les préoccupations des architectes
au moment de l’Exposition, et sur ce qui a pu orienter les concepts qu’ils ont
développés dans leurs pavillons respectifs. Et, de ce fait, éclairer les points qui dès
la conception, rendent les pavillons différents les uns des autres.
Chaque architecte sélectionné pour participer à l’Exposition Universelle de Hanovre
a des envies architecturales et des centres d’intérêts particuliers, et développe des
principes théoriques qui ne sont pas toujours réalisables dans des commandes
traditionnelles. C’est pourquoi une exposition temporaire peut leur apparaître
comme un terrain possible d’expérimentation.
Les architectes du groupe MVRDV ont profité de ce pavillon et du caractère
attractif de l’exposition, pour présenter les principes théoriques et conceptuels
qu’ils ont développés dans leur ouvrage MétaCity DataTown10; alors que Zumthor
en profite pour créer une architecture des sens, un pavillon qui présenterait les
critères sensibles qu’il énoncera trois ans plus tard dans une conférence sur les
Atmosphères11.
Ces architectes profitent donc de l’exposition pour offrir au public l’expérience d’un
10 MVRDV, Metacity Datatown, Rotterdam : 010 Publishers, 1999
11 ZUMTHOR Peter, Festival de littérature et de musique en Allemagne, Atmospheres.
Architectural Evironments. Srronding Ogjects, 1er juin 2003, Château de Wendlinghausen
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Cycle d’usage des bâtiments · Lisa Cepisul
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Éoliennes
(en haut
des tours)
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Forêt
urbaine
(superposition de la
nature)
Montagnes
(support
d’information)
Pavillon hollandais
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Metacity Datatown
«The Temperature
of a Space»
«Surrounding Objects»
«Between Composure and
Seduction»
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«The Sound of a
Space»
1. Superposition des paysages
Mise en rapport des concepts du pavillon
hollandais avec ceux développés dans Metacity
Datatown par l’agence MVRDV.
Sources :
-MVRDV, Metacity Datatown, Rotterdam : 010
Publishers, 1999
-«MVRDV», El Croquis, n°111, 1997-2002, p40
2. Atmospheres
References répétées au corps sonore dans
l’ouvrage Atmospheres. Chaque image
correspondant à un chapitre.
ZUMTHOR Peter, Atmospheres,Birkhauser, 2006,
p30,34,36,42.
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1.3.b MVRDV - Empilement de paysages
Dans le pavillon hollandais, les architectes de l’agence MVRDV superposent des
tranches du paysage et des activités du pays qu’ils représentent. Chaque tranche
a une nature et une hauteur différente : «De haut en bas on traversera ainsi les
couches d’une géologie fictive»12.
Ils s’essaient à un exercice particulier où le pavillon et son architecture deviennent
l’exposition, alors que les autres pavillons abritent une exposition sur un thème
indépendant de leur architecture.
Les architectes créent une architecture-exposition, où le contenu est également le
contenant. C’est la structure qui est la plus représentative de ce principe puisqu’au
rez-de-chaussée par exemple, elle est montagneuse en béton coulée (paysage de
grotte); au deuxième étage elle est répétitive et industrielle, mettant en avant la
culture artificielle et hors sol des fleurs; ou encore, au quatrième étage où elle est
forestière, faite de tronc d’arbres massifs (paysage de sous bois).
Ils orientent ce pavillon vers un monolithe ancré au sol, se développant
verticalement.
Dans leur ouvrage MétaCity DataTown, paru en 1999, ils s’intéressaient déjà aux
paysages de la Hollande en créant des simulations autour de cet espace qui se
serait urbanisé à partir d’un sol artificiel gagné sur la mer, recréant des paysages
artificiels, verticaux (figure 1).
Cet ouvrage présente certains des thèmes qui seront repris dans le pavillon de
la hollande. Le pavillon leur a donc permis de réaliser une sorte de prototype
représentatif de leurs recherches théoriques.
La superposition des paysages permet aux architectes, à la fois de présenter les
différentes situations paysagères d’un pays en un seul coup d’oeil, de parler de
la métaphore de la Hollande sur son sol artificiel et son développement vertical;
mais également, d’imager leur discours sur «la nature en l’air» (sujets de Metacity
Datatown).
«Le pavillon de Hanovre pense et théorise la Hollande..., et instrumentalise le
paysage en matériau de projet»12.
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objet architectural découlant de leurs recherches respectives.
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1.3.c Peter Zumhtor - Un pavillon-atmosphère
Peter Zumthor appelle son pavillon «corps sonore»13.
Ce bâtiment temporaire permet à l’architecte de développer et expérimenter une
architecture des sens, une architecture sensible qui met en avant la vue à travers
un labyrinthe, les sons des musiciens et la résonance des murs, les odeurs du bois,
et la proximité de la matière au touché.
Ses connaissances des scieries dans son enfance ont amené Zumthor à réinterpréter
et transformer les murs de bois en train de sécher, en murs sonores, surface sensible
et génératrice d’une atmosphère singulière.
12 GUIHEUX Alain, «MVRDV Pavillon Hollandais de l’Exposition Universelle Hanovre, AMC,
n°111, 2000, p62-67
13 P.Zumthor, P.Bachmann, K.Gruber, I.Gut, D.Ott, M.Rigendinger, Corps Sonore Suisse,
Birkhäuser, 2000
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3. Pavillon ZERI
Pavillon en bambou en construction sur le site
des expositions, avec le pavillon du Japon en
carton en arrière plan.
VELEZ Simon, Grow your own house, Vitra Design
Museum, 2002 p38
4. Halle à Manheim, Frei Otto
Source d’inspiration pour la structure du pavillon
Japonais.
Photo : http://www.aut.cc/html/presse.html
5. Paper Dome, Shigeru Ban, 1998, Japon
Shigeru Ban dit être parti de ce bâtiment
en améliorant les joints et la structure pour
concevoir le pavillon du Japon de Hanovre.
Photo : http://www.shigerubanarchitects.com
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Il profite du statut temporaire et expérimental de l’exposition pour faire un pavillon
qui est à mi-chemin entre un bâtiment et un labyrinthe, sans réel programme, ou
exposition. C’est l’expérience des sens qu’il met en avant.
Ce pavillon temporaire lui a offert le terrain et la liberté nécessaires à l’expression
de ses théories. Il lui a permis d’appliquer les différents points qui participent,
d’après lui, à créer une atmosphère.
Il énumérera précisément ces points lors de la conférence donnée en 2003 en
Allemagne, et publiera l’ouvrage Atmosphères14, trois ans plus tard, à partir de cette
conférence. Une analyse rétro-active montre que le pavillon de Hanovre met en
application la plupart de ces points, comme par exemple :
- La Compatibilité des matériaux [Material Compatibility] : pour le pavillon suisse,
Zumthor parle «d’accrod parfait : asphalte - bois - métal»15.
- Le Son de l’ Espace [The Sound of a Space] : il illustre ce point dans Atmosphères
avec l’exemple même du pavillon suisse en parlant de «swiss sound box», ou boîte
à sons suisse.
-La Température de l’Espace [The Temperature of a Space] : « Pour construire le
pavillon suisse à Hanovre, nous avons utilisé beaucoup de bois, beaucoup de
poutres en bois. Quand il faisait chaud, il faisait, dans le pavillon, frais comme dans
une forêt, et quand il faisait frais dehors, il y faisait chaud, alors qu’il n’était pas
fermé.»16
- Entre Sérénité et Séduction [between composure and seduction] : «Les gens
disent toujours que l’architecture est un art de l’espace, mais c’est aussi un art
du temps»17; Zumthor fait ici référence à la temporalité de l’architecture, et à la
déambulation des personnes dans l’espace créé; comme le pavillon temporaire
suisse et sa morphologie de labyrinthe.
Le pavillon suisse est comme celui de MVRDV, un pavillon-exposition, mais d’une
façon un peu différente puisqu’il ne présente pas d’exposition particulière sur le
thème Homme, Nature, Technologie, mais crée le spectacle à travers l’interaction
de musiciens et poètes avec le pavillon lui-même.
C’est l’envie de créer une atmosphère bien particulière à partir de principes
théoriques, qui a guidé l’élaboration de ce pavillon.
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1.3.d Simon Vélez et Shigeru Ban - Expérimentation d’un matériaux singulier
Les architectes Simon Vélez et Shigeru Ban se sont servis de l’exposition et de son
caractère temporaire pour présenter et pousser l’expérimentation d’un matériau
particulier (figure 3).
Le choix d’une parcelle temporaire a certainement orienté le projet vers une
expérience structurelle et matérielle particulière, et en continuité avec leurs travaux
sur leurs matériaux respectifs.
Shigeru Ban est connu pour la mise en oeuvre d’un matériau singulier, recyclable et
14 ZUMTHOR Peter, Athmospheres, Birkhäuser, 2006
15 .Zumthor, P.Bachmann, K.Gruber, I.Gut, D.Ott, M.Rigendinger, Corps Sonore Suisse,
Birkhäuser, 2000, p18
16 ZUMTHOR Peter, Athmospheres, Birkhäuser, 2006, p33
17 ZUMTHOR Peter, Athmospheres, Birkhäuser, 2006, p41 [Architecture is a spacial art... but
architecture is also a temporal art]
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qui n’est à l’origine pas prévu pour le domaine de la construction; il s’agit du papier
recyclé.
Il l’emploi depuis les années 1985, et c’est à l’occasion de la commande d’un pavillon
éphémère qu’il a pu expérimenter pour la première fois les tubes de carton comme
matière structurelle.
Il précise à nouveau pour Hanovre, qu’il profite du fait que le pavillon soit temporaire
pour pousser et tester des solutions structurelles innovantes avec ce matériaux. 18
C’est avec l’aide de Frei Otto, architecte allemand, que Shigeru ban va construire
la plus grande hall en tube de carton selon un principe structurel reprenant le grid
shell d’une halle d’Otto à Manheim (figure 4).
Ce pavillon est en fait l’occasion de dépasser les prouesses faites sur le bâtiment
«Dôme de papier» construit deux ans plus tôt au Japon, en faisant évoluer et en
améliorant les joints et la structure (figure 5).
Shigeru Ban profite donc de l’éphémérité de l’Exposition pour développer et
présenter ses avancées concernant les tubes de cartons.
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L’architecte Colombien Simon Vélez va lui aussi, à l’occasion de l’Exposition
Universelle de Hanovre, présenter et surtout faire découvrir l’usage d’un matériau
méconnu dans la construction occidentale, le bambou.
Il construit principalement des toiture et abris en bambous de petite taille, et va
donc adapter ses concepts à l’échelle d’un pavillon d’exposition, et importer avec
lui les techniques traditionnelles de mise en oeuvre du bambou (figures 3).
Le pavillon étant ouvert, à l’air libre, et très particulier dans sa morphologie et son
expression structurelle (adapté à un climat tropical), la temporalité de l’Exposition
lui permettait donc de mettre en oeuvre assez librement ce matériau peu connu en
Europe pour ses propriétés structurelles.
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Les préoccupations diverses des architectes, couplées au caractère temporaire de
l’exposition et à son thème, ont fait émergé des typologies de bâtiments toutes
différentes.
Les enjeux liés au rapport entre la matière et la durée de son utilisation sont
fondamentalement différents de ceux d’un bâtiment permanent.
Malgré les objectifs communs (donnés par les organisateurs de l’Expo 2000 et
appuyés par Mc Donough), les propositions architecturales pour les pavillons
étaient autant de réponses singulières qu’il y avait de concepteurs.
Les analyses suivantes permettront de faire apparaître quels sont les autres
facteurs qui participent à la différenciation architecturale des pavillons sur le site
de Hanovre.
18 Source : Matilda McQuaid, Frei Otto, Shigeru Ban, Phaidon Press, fév. 2006
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Pour un événement de la durée d’une Exposition Universelle, le choix des matériaux
de construction s’avère essentiel. Ils peuvent être envisagés de plusieurs manières
dans le but de suivre les démarches environnementales suggérées par l’exposition :
-Le matériau peut être choisi pour sa durée de vie limitée en adéquation avec la
durée même de son utilisation.
-Le matériau est utilisé dans les mêmes conditions que dans un bâtiment permanent
et sa réutilisation après l’exposition est anticipée.
-La réutilisation du matériau n’est pas envisagée après l’exposition, son recyclage
est plus approprié.
Le choix des matériaux employés va influencer l’énergie grise accumulée par le
bâtiment, et la durée de ses cycles d’usage.
Les projets développés ont répondu de façons différentes et parfois même
opposées, à la question du rôle de la matière dans le temps. Les architectes
n’envisageaient pas le rapport à l’énergie de la même manière et au même niveau,
suivant le concept du projet.
Cette partie visera à analyser le rôle de la matière dans le rapport des pavillons aux
enjeux posés par le thème de l’exposition. Elle permettra également d’identifier les
différentes stratégies mises en places.
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2.1 Recyclage des matériaux:
2.1.a Deux stratégies de recyclage
Suivant le choix de la parcelle, les architectes pouvaient construire des pavillons
temporaires ou permanents. Pour les pavillons temporaires, la matière employée
pouvait être, soit recyclée, soit réutilisée après l’exposition.
L’anticipation du cycle d’usage de ces pavillons conditionne la réutilisation des
matériaux employés.
Shigeru ban était parti du principe de ne pas laisser de traces de son pavillon
après l’exposition. Pour cela il avait sélectionné et employé des matériaux recyclés,
recyclables, ou qui pourraient retourner dans les circuits de production industrielle.
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membrane en papier
de 0.52mm d’épaisseur
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membrane translucide
en PVC de 0.89mm
d’épaisseur
cable métallique de
contreventement (dia.
6mm)
membrure d’un
échelle archée en bois
de 60 à75mm d’épaisseur
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tube de carton de
120mm dia.
22mm d’épaisseur
support métallique des
échelles en bois
sable
bac en acier
(fondations contenant
le sable)
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1. Coupe sur les fondations du pavillon
japonais
Les containers en métal et panneaux bois, sont
remplis de sable. Ils sont démontés et recyclés
après l’expo.
Dessin : LC, Source coupe : «Expo 2000 Hannover :
«Health Futures» in Thème park, Japan Pavillon» JA , 2001, n°40 .
2. Fondations du pavillon japonais en
chantier
Containers métal - bois - sable
Source image : Shigeru Ban, Projects in process to
Japanese Pavilion, Expo 2000 Hannover - Editeur :
Tokyo, Toto Shuppan, 1999
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Zumthor a lui aussi anticipé la fin du cycle d’usage de son pavillon grâce au
recyclage mais avec un matériau plus commun et mis en oeuvre sous forme brute,
le bois.
Ces deux pavillons diffèrent en tous point : ils n’ont pas le même concept
architectural, ils n’utilisent pas les mêmes matériaux, ils sont structurellement
opposés, et pourtant ils suivent le même cycle d’usage à la fin de l’exposition : le
recyclage.
Les architectes ont limité le nombre de matériaux entrant dans la composition du
pavillon pour en faciliter le démontage et le tri. En effet, Zumthor n’emploie que du
bois suisse (Mélèze et Douglas), de l’acier et des fondations en béton; Shigeru ban
s’est limité au papier recyclé, à l’acier et au bois.
Les concepteurs de ces deux pavillons sont les seuls à avoir proposé des réponses
quant au recyclage des fondations. C’est une démarche singulière qui est apparue
grâce à la prise en compte de la durée de l’installation des pavillons sur le site.
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Matériaux et énergie
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2.1.b Démolition ou démontage?
Les fondations du pavillons japonais sont représentatives de l’intention de
l’architecte de faire disparaître totalement son bâtiment. Au lieu d’être constituées
de béton, qui aurait été source de déchets à la fin du premier cycle d’usage du
pavillon, les fondations étaient faites de containers à structure métallique et
panneaux de bois, remplis de sable (figures 1 et 2). Le sable, intact après utilisation,
pouvait donc être rendu à l’entreprise qui l’avait fourni; le métal et le bois pouvaient
être démontés et réutilisés, ou retourner dans un cycle de production après avoir
été recyclés.
Les tubes de papier recyclé formant la structure sont eux, retournés à l’entreprise
allemande qui les avait produits pour être recyclés à nouveau.
Le bois de la structure pouvait, lui aussi, être réutilisé ou sous-cyclé, tout comme les
sangles qui connectaient les tubes de carton.
Les déchets du premier cycle sont donc matière à un nouveau cycle, un nouvel
usage.
Rappelons-nous de la citation de Shigeru ban en introduction, il parlait de
démolition de son pavillon. Ce début d’analyse du pavillon Japonais, nous permet
de préciser ce terme pour employer préférentiellement celui de démontage, ou de
désassemblage, qui est plus en lien avec la notion de recyclage.
2.1.c Réutilisation d’un matériau brut
Le pavillon Suisse emploie principalement le bois et en très grande quantité
(37 000 poutres de bois empilées).
Le bois brut est récupéré après son premier cycle d’usage dans un état comparable
à celui dans lequel il était avant d’être mis en oeuvre sur le site, il peut donc
retourner au fournisseur pour être réutilisé dans un autre bâtiment.
Pour ce pavillon, Peter Zumthor a développé un rapport particulier à la matière
employée et mise en oeuvre. Il a considéré la durée de l’exposition comme un
facteur moteur de ses choix concernant la matérialité et ses cycles d’usage.
Le rapport au temps et à la durée de l’exposition est particulièrement lisible dans
le choix du traitement de certaines parties du pavillon, comme par exemple les
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ressorts à
boudin
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traction des
ressorts qui
comprime
les poutres
en bois (le
frottement
les garde en
place)
câble métallique tendu
poutres en
mélèze ou
douglas
(sans clous,
ni vis, ni
colle; le bois
est brut et
intact)
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lame d’acier
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200cm
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fondation
en béton
préfabriqué
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3. Coupe sur un mur à empilement du
pavillon suisse
Fondations : bloc béton préfabriqué
Système de tension avec des lames d’acier non
traitées contre l’oxydation
Dessin : LC
Source coupe : P.Zumthor, P.Bachmann, K.Gruber,
I.Gut, D.Ott, M.Rigendinger - Corps Sonore Suisse Birkhäuser, 2000, p 187
5. Pavillon suisse de Zumthor
Le concept du pavillon repose sur l’emploi du
bois en masse pour créer une atmosphère.
image : TAMBOTINI Suzanne, «Expo 2000», MD, n°9,
sept. 2000
4. Pavillon du globe des sciences à Genève
Le bois du pavillon suisse de Hanovre a été
repris et transformer pour créer la façade de ce
pavillon.
image : http://www.charpente-concept.com
6. Pavillon japonais de Shigeru Ban
Le concept du pavillon repose sur une structure
légère et économe en matière, le grid shell en
tubes de carton.
image : http://www.japononline.com
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lames d’acier sur lesquelles reposent les murs de bois. Celles-ci n’étaient pas
traitées contre l’oxydation puisque la durée d’exposition ne le nécessitait pas. En
demeurant brut, l’acier peut retourner plus facilement dans un circuit de recyclage,
et surtout assurer un recyclage qualitatif (puisqu’il n’est pas mélangé à d’autres
matières).
Les fondations en béton étaient constituées de 396 plots préfabriqués dans
lesquels venaient se fixer les supports des murs (figure3). La préfabrication de ces
éléments limitait l’énergie dépensée sur le site pour les produire et les mettre en
place, et elles pouvaient être sous-cyclées après l’Exposition.
L’entreprise de construction du pavillon est suisse: Nusslï. Elle est spécialisée dans
la construction de pavillons et de bâtiments temporaires, elle a donc permis le
développement de méthodes et techniques particulières permettant de prendre
en compte les caractéristiques singulières des matériaux dans le cas d’une
exposition de cinq mois.
Les matériaux avaient, de ce fait, été sélectionnés pour permettre un recyclage
complet du pavillon après l’exposition. Le second cycle d’usage des matériaux avait
été anticipé et avait orienté le choix des concepteurs.
A la fin de l’exposition, le bois du pavillon Suisse a été réutilisé sous forme de
revêtement de façade pour le pavillon des Sciences de l’Exposition Nationale
Suisse de 20021 (figure 4).
Les éléments de bois qui servaient de poutres dans le pavillon suisse de Hanovre,
sont devenus les secteurs sphériques à claire-voie de la façade du globe des
sciences.
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Matériaux et énergie
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Les architectes de ces pavillons ont donc réussi à appliquer aux matériaux mis en
oeuvre, le principe de waste=food de Mc Donough. Il ont retourné les matériaux
utilisés aux entreprises qui les avaient produits, dans un état permettant un
recyclage de qualité, ou un sous-cyclage pour certaines parties.
Le cycle d’usage de la matière a été prolongé grâce au recyclage. Celle-ci peut être
utilisée pour d’autres fonctions ou être réemployée dans de nouveaux bâtiments.
Elle devient donc bien «nourriture» pour un nouvel organisme dans lequel elle
commence un second cycle, ou un nième cycle comme pour le papier recyclé.
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2.2 Concept et structure
2.2.1 Masse ou économie de matière?
Les deux architectes précédents avaient prévu le recyclage ou le sous-cyclage des
matériaux, cependant leurs stratégies quant à la distribution de la matière n’étaient
pas les mêmes.
Shigeru Ban voulait que le pavillon Japonais soit économe en matière de par sa
1 Pavillon du globe des sciences, monté par l’entreprise de construction bois : Charpente
Concept.
Source de l’information concernant la réutilisation du bois: http://www.charpente-concept.com
Cycle d’usage des bâtiments · Lisa Cepisul
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3.40m
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20m
1- bassins
2- colonnade
3- cloître
4- court
5- croix
6- arbre
7- espaces d’exposition
8- hall principal
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7. Grid shell du pavillon japonais
Gridshell en chantier, mis en volume par dessous.
Photo : «Les échelles de la durabilité», Quardens
d’arquitectura i rbanisme, n°225, mars 2000, p76-81
8. Plan du pavillon du Christ
Trame modulaire de 3.40m
plan : «Hanover 2000 : humankind-nature-technology», Architectural review, vol.208, n° 1243,
septembre 2000.- pp.42-81
9. Pavillon du christ à Hanovre
Trame modulaire pour la colonnade et le cloître.
Photo : GMP, Architecture 1999-2000, Meinhard
von Gerkan, Editeur : Bâle, Birkhäuser, 2002
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forme et son concept structurel léger, alors que Zumthor employait la masse et
l’amoncellement de matière pour le pavillon suisse (figures 5 et 6).
Shigeru Ban, accompagné de Frei Otto, a choisi une structure en grid shell (figure
7) composée de tubes de papier recyclé pour former une grande halle d’exposition.
Cette structure était, selon lui, l’évolution d’un projet qu’il avait monté quelques
années auparavant au Japon, le «dôme de papier». Le pavillon Japonais de Hanovre
serait plus économe en matière puisqu’il est fait d’assemblages de tissu (plus légers
que ceux en bois du dôme de papier), et la structure est un grid shell plutôt qu’une
voûte.
«Le gridshell est une structure légère, courbée, faite de barres et de nœuds
rigides.»2 Les barres, positionnées dans deux directions, constituent une grille
planaire avec un maillage rectangulaire. La courbure de la surface et le blocage des
nœuds permettent d’obtenir une grande rigidité et une efficacité matérielle, qui
permettent de mettre en oeuvre de grandes portées avec peu de matière.
Le volume du pavillon est libéré de tout point d’appui, et offre ainsi 2500m² de
surface au sol. De ce fait, l’espace d’exposition peut être organisé sans contrainte.
Cependant la richesse et la générosité spatiale de cette structure singulière n’ont
pas été prises en compte par les organisateurs de l’exposition japonaise, qui ont
recouvert les espaces d’exposition d’un voile translucide. Cette toile tendue créait
une sorte de faux plafond, dissimulant le grid shell en grande partie et redécoupant
l’espace principal en un espace d’exposition, avec une hauteur sous plafond
ordinaire, et un grand vide inutilisé et invisible au dessus (figure 6).
Le pavillon de Zumthor, proposait un autre concept, celui de la masse. Le pavillon
se présentait sous la forme de murs à empilements de neuf mètres de haut. Ils
étaient constitués de poutres en bois brut superposées, qui tenaient en place
en étant comprimées les unes aux autres. Trois mille mètres cube de bois étaient
nécessaires pour constituer le pavillon. Il s’agissait au final de la répétition d’un
système très consommateur en matière et qui se préoccupait peu de la quantité
d’énergie que représentait sa production et sa mise en place.
Ces deux architectes transmettaient les valeurs communes du recyclage des
matériaux après l’utilisation du pavillon, cependant ils opéraient de deux façons
complètement différentes pour la mettre en oeuvre. L’économie était de rigueur
pour l’un, et le déploiement massif caractérisait le concept architectural pour
l’autre.
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Matériaux et énergie
2.2.b Module ou sur-mesure?
Deux autres architectes ont développé une stratégie commune liée à la
préfabrication industrialisée d’éléments structurels. Il s’agissait de Von Gerkan
(agence GMP) pour le pavillon du Christ et de Herzog pour la toiture de l’exposition
(ou Expodach).
Ils mettaient en avant les économies d’énergie et de matière possibles grâce à la
préfabrication, à travers une trame modulaire pour l’un et, l’emploi de la production
assistée par ordinateur pour l’autre. Ici encore, c’est le concept architectural qui
détermine la quantité et la distribution de la matière.
2 Source : OTTO Frei, «Grid shells», IL (Institue for lightweight Structures), n°10, 1974, p26
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Contreventement
par panneau de
bois aggloméré
Poteau : deux
demi-troncs de
bois brut.
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Poutre de 19m de
porte-à-faux, en
bois lamellé-collé
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10. Séchage et découpe des troncs pour
l’Expodach
Séchage des 78 troncs devant la Forêt noire.
Photo : HERZOG Thomas, Expodach, prestel, 2000
11. Mise en oeuvre du bois par machine
Production assistée par ordinateur.
Photo : HERZOG Thomas, Expodach, prestel, 2000
12. Répartition des différents bois structurels
A chaque type de bois une fonction structurelle
différente.
Dessin : LC , Source axono : HERZOG Thomas,
Expodach, prestel, 2000
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Le pavillon du Christ était conçu suivant une trame modulaire d’éléments
préfabriqués en métal, qui permettait une production rapide et optimisée de la
structure (figure 9).
La trame répétée et reprise par différents corps du bâtiment, répondait avec un
seul module, à plusieurs éléments du programme (figure 8). La matière produite
était ainsi rentabilisée et optimisée dans un élément reproduit en série.
Pour la toiture de l’expo, Herzog a voulu mettre en avant les capacités structurelles
du bois à travers une mise en oeuvre complexe et précise d’éléments générés
en trois dimensions par ordinateurs, puis produits par des machines reliées
directement à ces ordinateurs (figure 11). Les quantités de matière déployée sont
les plus précises possibles puisque la conception assistée permet de modéliser et
répartir la matière de façon rigoureuse selon les besoins structurels.
Dans ce bâtiment, le bois et ses différentes déclinaisons (brut, lamellé-collé ou
panneaux d’aggloméré) sont mis en avant et permettent de spécifier l’usage et
le rôle de chaque élément au sein de l’entité finale. En effet, le bois brut est utilisé
pour les poteaux (très sollicités par les membrures qui viennent se greffer sur
eux), le bois lamellé-collé pour les poutres courbes en porte-à-faux (19m), et les
panneaux de bois aggloméré pour les contreventements (la toiture fait 20m de
haut) (figure 12).
Les troncs de bois brut à l’origine des poteaux, sont issus de la Forêt Noire, au sud
de l’Allemagne (figure 10).
Des arbres vieux de 150 à 300 ans ont été sélectionnés pour constituer les pièces
maîtresses de la structure bois et, par la même occasion, nettoyer la forêt en
permettant aux jeunes pousses de remplacer des arbres centenaires.
La distinction du bois, suivant sont rôle structurel, permet d’en optimiser l’utilisation.
Les matériaux utilisés pour construire ce pavillon, ainsi que les techniques pour les
mettre en oeuvre, sont allemands. Ils représentent donc les innovations du pays
d’accueil de l’exposition.
Contrairement au pavillon suisse pour lequel un seul élément d’un même bois était
répété et superposé dans tous le pavillon de façon indifférenciée, pour la toiture
de l’expo, les bois ont été choisis suivant les rôles et les usages programmés. Ce
principe de différenciation a permis, selon l’architecte, d’anticiper un recyclage
futur de la toiture, en facilitant la dissociation des parties à recycler.
Quand le bâtiment sera démonté, le bois brut des poteaux pourra être retourné à
une entreprise ou une scierie en tant que matière première, pour être transformé
(de la même façon que les poutres du pavillon suisse sont devenues brise-soleil). Les
troncs de bois brut non traité seront facilement recyclés et réutilisés, contrairement
aux poutres en bois lamellé-collé, qui elles, ne vont pas produire un recyclage de
qualité. Il s’agira plutôt de sous-cyclage puisque le bois sera mélangé à la colle qui
le composait. Le bois lamellé-collé permet d’obtenir des formes complexes, mais
ne favorise pas le recyclage. Le principe de Waste = Food ne fonctionne que si la
matière récupérée («food») est de qualité.
Même si la toiture avait été commandée pour compléter le site existant de Hanovre
et donc être un bâtiment permanent (qui continue d’abriter des événements après
l’Expo 2000), les architectes ont intégré, dès la conception, la possibilité de la
démonter et d’en recycler ou sous-cycler les différentes parties le moment venu.
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Membranes en
papier recyclé et
PVC
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Échelles et
chevrons de bois
Grid shell en
tubes de carton
Fondations
métalliques (+bois
et sable)
CORRIDOR
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15a
13. Prototype du pavillon japonais à Hanovre
Test structurel à échelle 1:1 du grid shell couplé à
la structure bois.
Photos : a - «Japanese Pavilion at the EXPO in
Hanover», Detail, n°6, sept. 2000, p1012 - 1017
b- «Les échelles de la durabilité», Quardens
d’arquitectura i rbanisme, n°225, mars 2000,
p76-81
14. Éclaté de la structure du pavillon japonais
Superposition du grid shell et de la structure
bois ajoutée.
Axo : «Japanese Pavilion at the EXPO in Hanover»,
Detail, n°6, sept. 2000, p1012 - 1017
15b
15. Elevations du projet initial et du projet
réalisé
La corridor en tubes de carton à été abandonné
par manque de temps.
Elevations : a - MIYAKE Riichi, Shigeru Ban: Paper in
Architecture, Rizzoli, nov. 2009
b - «Japanese Pavilion at the EXPO in Hanover»,
Detail, n°6, sept. 2000, p1012 - 1017
Matériaux et énergie
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Ces deux derniers pavillons permettent de réaliser des économies d’énergie grâce
au contrôle de la matière structurelle dans le pavillon. L’architecte Von Gerkan, de
l’agence GMP, le fait de façon indifférenciée en répétant un module préfabriqué
selon une trame. Herzog, au contraire, optimise par ordinateur la répartition de
chaque matériau suivant son rôle et emplacement dans le bâtiment.
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2.3 Expérimentation de la matière
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Les pavillons japonais et colombien ont en commun l’utilisation de matériaux
inusités à des fins structurelles en Europe. Les tubes de carton et le bambou sont
des matériaux qui sont inconnus des autorités allemandes. Ils ont donc été soumis
à des tests particuliers pour attester de leur résistance et capacités structurelles.
L’emploi de matériaux singuliers a d’abord été un frein à l’obtention des permis
de construire pour Shigeru Ban et Simon Vélez. Cela représente une contradiction
dans l’organisation même de l’exposition, puisqu’il était demandé aux pavillons de
représenter la culture et les avancées techniques de leur pays, mais il n’avait pas été
prévu leur mise en oeuvre temporaire à Hanovre.
Toutefois, ce sont des matériaux qui répondent au thème et aux principes de
l’exposition, puisque le tube de carton est issu d’un processus de recyclage
(sa production complètement industrielle a permis à l’architecte de choisir la
section ainsi que la longueur des tubes, jusqu’à 20m pour diminuer le nombre
d’assemblages), et le bambou est cultivé de façon abondante, il est rapidement
renouvelé (le bambou guadua utilisé pour le pavillon ZERI atteint ses qualités
structurelles en 4 à 5 ans, soit 5 fois plus vite que le Mélèze utilisé pour le pavillon
suisse par exemple).
Ces deux architectes sont les seuls à avoir construit des prototypes à échelle 1:1
pour satisfaire les autorités allemandes (figures 13a, 13b et16).
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2.3.a Le papier recyclé
Avec les tubes de carton, Shigeru Ban s’est d’abord heurté à des problèmes
structurels puisqu’en janvier 1999, alors que l’étude du pavillon était déjà bien
avancée, le bureau d’ingénierie Büro happold, a pointé un problème de taille : les
tubes de cartons subiraient un phénomène de fluage, fragilisant le grid shell.
Il était trop tard pour modifier la taille des tubes, ou pour faire des modifications
morphologiques de la structure qui entraîneraient des surcoûts considérables.
Shigeru Ban a donc fait le choix de compromettre la pureté de la structure en
carton en augmentant la section des chevrons de bois (tenus par des échelles
arcées au dessus du grid shell) et en les combinant au grid shell, pour s’assurer de
poursuivre la construction du pavillon. Ces chevrons étaient initialement prévus
uniquement pour prêter force [lend strength]3 au grid shell, fixer la membrane et
faciliter l’entretien et le montage du pavillon (figure 14).
3 MC QUAID Matilda, Frei Otto, Shigeru Ban, Phaidon Press, fév, 2006
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16. Prototype du pavillon ZERI en Colombie
Prototype à échelle 1:1, démonté par la suite.
Photos : «Rethinking Bamboo Architecture
as a Sustainable Alternative for Developing
Countries», Congrès International de l’histoire de la
construction, cottbus, mai 2009
17. Test du prototype ZERI en Colombie
Tests de charge sur l’étage du pavillon avec des
bidons d’eau.
Photos : VELEZ Simon, Grow your own house, Vitra
Design Museum, 2002, p54
18. Pavillon ZERI à Hanovre
Pavillon monté sur le site des expositions, puis
démonté et transporté en Colombie pour être
remonté dans le parc de Manizales.
Photos : http://www.zeri.org/ZERI/Bamboo.html
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Après cela, un changement soudain de l’ingénieur en charge du projet pour un
ingénieur local, a encore modifié le concept structurel du pavillon.
La première équipe avait considéré, qu’étant donné le caractère temporaire du
pavillon, les coefficients de charge du vent et de frottement au sol pouvaient
être diminués. Le second ingénieur exigeait que le pavillon remplisse les mêmes
conditions qu’un bâtiment permanent.
Les échelles de bois et les chevrons ne pouvaient plus être simplement assemblés
[loosely connected]3 et «mobiles», mais devaient devenir une structure rigide.
Cela s’est traduit par la multiplication des échelles et l’ajout de renforcements
métalliques.
Le concept même de structure en grid shell et de structure «low-cost» défendus par
l’architecte s’est perdue dans les ajouts successifs de matière, qui ont également
compromis le bon recyclage du pavillon.
Tous les retards engendrés par ces modifications ont empêché la construction du
corridor en tube de papier, qui devait enserrer la halle sur trois côtés et marquer
l’entrée du pavillon (figures 15a et 15b).
Pour finir, La membrane translucide constituée de papier recyclé recouvrant la
halle n’a pas non plus suffit à atteindre les normes incendie allemandes, et elle a
donc été doublée par une membrane en PVC. Cette membrane, contrairement à
celle en papier recyclé, rejettera du CO2 lorsqu’elle sera recyclée, et ne répond donc
pas aux intentions de recyclage qualitatif, soutenues par Shigeru Ban.
Ce dernier a été surpris de «la réticence des autorités allemandes à reconnaître
les nouvelles structures et les nouveaux matériaux, et son incapacité à écouter un
expert comme Otto»3.
Toutes les bonnes intentions de Shigeru Ban se sont heurtées aux autorités
allemandes, et ont été brouillées par des ajouts successifs de matière contradictoires
avec les concepts initiaux du projet, à savoir le caractère recyclable du pavillon et
son optimisation de la matière.
Cependant la responsabilité n’est pas à jeter uniquement sur les autorités.
L’ambition de Shigeru Ban était certainement trop élevée concernant un matériau
encore expérimental dans sa mise en oeuvre en grid shell.
Il a été confronté à la réalité constructive d’une halle de cette taille, qui ne pouvait
pas tenir avec de simples nœuds de tissu pour assurer la sécurité des 3.200.000
visiteurs qui l’ont parcourue pendant cinq mois.
L’exposition était certes, temporaire, mais les pavillons devaient tout de même
satisfaire la sécurité d’ un bâtiment public devant accueillir des flots de visiteurs
continus et importants.
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Matériaux et énergie
2.3.b «acier végétal»
Concernant le pavillon Zeri, un prototype a été monté en Colombie pour passer
des tests de résistance au vent, à la pluie, et aux charges diverses. Ces tests ont été
réalisés en remplissant l’étage de bidons pleins d’eau pour simuler la charge des
visiteurs (figure 17). Un système de traction a également été mis en place pour
tester la résistance de la structure.
Ces essais étaient requis pour estimer le niveau de sécurité du pavillon et, par
la même occasion, acquérir des données supplémentaires sur cette structure.
en MJ/kg
en KWh/m3
23 à 25
0.3 à 2.5
32 à 35
0.9 à 1.6
500
60 000
550 (armé : 1850)
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Energie consommée
Bambou
papier recyclé
bois
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béton
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12.0
Transport ferroviaire
5.7
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Voie d’eau
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42.0
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138.1
Poids lourds
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Véhicules utilitaire légers
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405.9
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Aérien
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Consommation Unitaire d’énergie (gep/t.km)
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19. Energie grise
Comparaison de l’énergie grise des matériaux.
tableau : LC
Source pour l’énergie en MJ/kg : Institution of
Professional Engineers New Zealand (IPENZ)
www.ipenz.org.nz
Source pour l’énergie en KWh/m3 : www.lesenr.fr
20. Energie consommé par le transport
Comparaison de l’énergie consommée suivant le
mode de transport.
tableau : LC
Source : http://www.ademe.fr
21. Pavillon ZERI en chantier à hanovre
Pas de grues mais 40 ouvriers colombiens.
Photo : VELEZ Simon, Grow your own house, Vitra
Design Museum, 2002, p38
22. Transport des 78 troncs bruts
Camions à deux remorques par troncs.
Photo : HERZOG Thomas, Expodach, prestel, 2000,
p36
23. Transport du pavillon du Christ
Une centaine de camions nécessaires pour
transporter le pavillon en morceau.
Photo : http://www.thueringer-allgemeine.de
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Ils étaient nécessaires étant donné le nombre de paramètres ne pouvant pas
être prévus avec certitude, comme les estimations concernant les matériaux, les
déviations géométriques, les connections et la fabrication.
Le prototype a finalement passé aisément tous les tests liés à sa résistance. Le
bambou, couplé au bois pour les poteaux, est un matériau très utilisé pour sa
résistance et sa souplesse. Simon Vélez, l’architecte du pavillon, est réputé pour
l’avoir décliné dans différents bâtiments aux échelles et programmes variés.
C’est une plante qui présente des caractéristiques structurelles étonnantes, Vélez
l’appelle «acier végétal».
Ce pavillon à été commandé par la fondation ZERI. Cet organisme développe des
projets qui soutiennent et appliquent les notions de développement durable et de
recyclage, refusant les principes de déchets.
La fondation s’est adressée à Simon Vélez pour créer un pavillon qui défendrait à la
fois les principes qu’elle soutient et montrerait également les propriétés particulière
du bambous, dont il est un spécialiste.
Il a fait importer de Colombie les bambous et les techniques traditionnelles pour
le mettre en oeuvre. Ainsi le pavillon est déjà lui-même, une part de l’exposition,
puisqu’il transmet le savoir et la culture d’un pays en matière de construction en
bambou (figure 18).
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Matériaux et énergie
2.4 Energie grise
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La question de l’énergie grise des pavillons faisait partie des principes abordés par
MC Donough dans son texte à l’attention des participants de l’exposition.
La notion d’énergie grise fait référence à l’énergie consommée tout au long du cycle
de vie d’un matériau, de son extraction, à son recyclage en fin de vie. Elle intègre
également l’énergie nécessaire au transport de la matière et à sa mise en oeuvre.
Les données générales recueillies sur l’énergie grise des matériaux des pavillons,
permettent d’établir des comparaisons de consommations d’énergie en KWh/m3
(figure 19).
L’acier est en moyenne 90 fois plus consommateur d’énergie que le bois ou le béton
au cours de sa vie. C’est lors de sa transformation que l’énergie grise est la plus
importante. Le choix des matériaux va donc beaucoup influer l’énergie grise des
pavillons. La répartition de la matière est également importante, un pavillon comme
celui de Zumthor, qui met en oeuvre 3000 m3 de bois, consommera certainement
plus d’énergie qu’un pavillon qui répartit la matière de façon économe.
Pour les pavillons, l’énergie grise dépend également de l’énergie consommée dans
le transport des matériaux jusqu’au site de Hanovre, et en dehors après l’exposition
(figure19). En effet, à la fin du premier cycle d’usage les matériaux sont, soit
recyclés, soit réutlisés lors de la ré-édification du pavillon sur un autre site. Dans ce
cas, l’énergie consommée va dépendre de la distance que le pavillon va parcourir
en pièces détachées avant d’être remonté, et surtout du mode de transport utilisé.
2.4.a Énergie grise et transport
Cycle d’usage des bâtiments · Lisa Cepisul
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9 000 km
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camion
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black forest
à Hanovre :
450km
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Hanovre à
Thuringe :
180 km
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1 440 000
Japon
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ZERI
Suisse
0.98
Christian
Expo roof
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3,04
37.8
0.28
0.46
0.98
5.13
60.48
0.038
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Hollande
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consommation unitaire
d’énergie
par bateau
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par camion
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par train tep
Consommation retour
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6750
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900 000
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81 900
81 900
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t.km retour
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camion
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forêt
Uhwiesen
à Hanovre :
500km
Hanovre
- Genève :
800km
Expo roof
Hollande
78 troncs de
9 à 15 t
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9 000 km
Christian
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Suisse
3000m3
de bois
(Mélèze)
: 1800t
camion
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Mode de
transport
Distance
du lieu de
production
au site
Distance
de retour
(jusqu’au
nouveau
site)
t.km aller
ZERI
3500
bambous
colombiens
: 9.1 t
bateau
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Japon
tube carton
produit et
recyclé en
Allemagne
Matériau
Poids en
tonnes
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24. Distances parcourues par les matériaux
Calcul des t.km pour les matériaux principaux
utilisés pour les pavillons de l’Exposition de
Hanovre.
tableau : LC
25. Calcul de l’énergie consommée pour le
transport
Calcul approximatif de l’énergie consommée
pour le transport des matériaux en tonne
équivalent pétrole (tep)
tableau : LC
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Pour le pavillon ZERI, le transport des bambous par bateau, de la Colombie à
Hanovre, puis de Hanovre au parc de Manizales (Colombie) a nécessité moins
d’énergie que le seul transport par camion du bois du pavillon Suisse de la Forêt de
Uhwiesen au site des expositions (figure 25).
Effectivement, le transport par bateau consomme trois à quatre fois moins
d’énergie qu’un transport par camion, mais deux fois plus d’énergie qu’un transport
ferroviaire.
Le pavillon ZERI était le seul à ne pas nécessiter de grue sur le chantier pour être
monté, grâce aux techniques de construction traditionnelles colombiennes (figure
21). Cependant quarante ouvriers colombiens spécialisés et formés par Vélez ont
du se déplacer sur le chantier pour assembler le pavillon. Le prix de ce pavillon
(100 000$) était bien moins élevé que celui des autres pavillons, compte tenu de
son mode de mise en oeuvre et de son matériau principal peu coûteux.
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Matériaux et énergie
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Les poutres du pavillon suisse avaient peu de distance à parcourir entre le point de
production et le site de mise en oeuvre du bois, cependant le mode de transport
et l’importante quantité de matière déplacée ont considérablement augmenté
l’énergie grise pour la mettre en oeuvre à Hanovre, puis à Genève. Le transport
par camion nécessite approximativement sept fois plus d’énergie que le transport
ferroviaire.
D’après l’architecte, le Mélèze et le Douglas proviendraient de la forêt d’Uhwiesen
en Suisse et auraient été préparés en scierie allemande pour répondre aux
exigences des normes du pays d’accueil.
De même le transport des troncs d’arbre entiers (de 50m de long) pour la toiture
de l’expo a nécessité un transport routier particulier, composé d’un camion à deux
remorques par tronc (pour les 78 troncs). Ce transport ne pouvait pas être réalisé
par voie ferroviaire (ce qui aurait nécessité 7 fois moins d’énergie) (figure 22).
Le fait de s’approvisionner sur le territoire où va être érigé le pavillon, est un moyen
de limiter les dépenses d’énergie liées au transport de la matière sur le site de
l’expo, et ainsi limiter l’énergie embarquée du matériau; mais encore faut-il pouvoir
sélectionner le mode de transport adéquat.
Shigeru Ban s’est approvisionné dans une usine allemande de recyclage du papier,
et a retourné les tubes à cette même usine après l’Exposition pour qu’elle les recycle
à nouveau.
Finalement ce ne sont pas forcément les matériaux qui ont parcouru la plus grande
distance, qui ont l’énergie embarquée la plus importante.
Le pavillon du Christ, avec sa structure entièrement métallique et son transport par
camion, a certainement une énergie grise très élevée (figure 23).
Il faudrait comparer l’énergie grise des matériaux d’un bâtiment démoli, à celle
de matériaux réutilisés ou recyclés, pour constater que l’économie d’énergie et
de matière se fait dans la multiplication des cycles d’usage des bâtiments et de la
matière qui les compose.
Les problématiques liées à la consommation non maîtrisée des énergies fossiles
et des ressources en matériaux bruts, montrent bien que réutiliser un matériau
au lieu d’extraire à nouveau de la matière première pour le remplacer est source
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26a et b. Energies renouvelables dans le
pavillon hollandais
Schéma de l’interaction du bâtiment avec le vent,
le soleil(a) et la pluie (b). Système relié au circuit
technique (eau sanitaire, ventilation, chauffage)
Schéma : «MVRDV», El Croquis, n°111, 1997-2002, p42
27a et b. Effets du temps sur le bois
Apparition de la teinte grisée sur les troncs à la fin
de l’exposition.
Photos: «MVRDV», El Croquis, n°111, 1997-2002, p42
29
28. Vitraux recyclés (vue intérieure)
Réinterprétation des vitraux avec des objets
recyclés dans des panneaux de verre.
Photo : http://www.gmp-architekten.de
29. Pavillon du Christ remonté à Thuringe
Détérioration des vitraux quelques années
seulement après l’exposition.
Photographe : Schütze Rodemann
Source : http://www.agefotostock.com
Matériaux et énergie
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d’économie. Ce processus entre dans un cycle similaire à celui de la nature, où rien
est déchet, tout est matière à nourrir un nouveau cycle; ou comme en chimie, «rien
ne se perd, tout se transforme»4.
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L’un des thèmes abordés par Mc Donough dans Les Principes de Hanovre, est lié à
la capacité des pavillons à sensibiliser le public de l’exposition aux problématiques
liées à l’environnement, la nature, le durable et la matière.
Les architectes du pavillon hollandais ont été les seuls à aborder la question des
énergies renouvelables à travers la mise en place d’éoliennes et d’un bassin de
rétention d’eau en toiture. Ceux-ci permettaient d’alimenter à la fois les systèmes
de ventilation et de refroidissement, et le circuit sanitaire (figures 26 a et b).
Cependant l’utilisation de ces procédés se révèle utile et bénéfique sur le long terme
c’est pourquoi ils n’étaient pas en adéquation avec la durée même de l’exposition.
Ils étaient principalement à but pédagogique et ont été retirés du pavillon, à la fin
de l’exposition.
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2.5 Sensibiliser le public, transmettre les relations à la nature
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Le pavillon suisse et l’Expodach sont deux bâtiments dans lesquels le bois était
exposé de façon naturelle, sans traitement particulier, et qui donnaient à voir les
changements et évolutions de la matière dans le temps. Ils présentaient sa mise en
oeuvre et ses qualités constructives et environnementales (figures 27 a et b).
La mise en oeuvre du bois dans le pavillon de Zumthor était telle, qu’elle mettait
en évidence ses propriétés naturelles et les réactions physiques dues à son
environnement. En effet il était prévu que le bois se dilate et se contracte suivant
les variations atmosphériques et, que des ajustements soient réalisés au cours de
l’exposition, si les déformations étaient trop importantes.
Le visiteur était donc amené a expérimenter et observer les effets du fluage, du
retrait et du gonflement du bois.
Le bois utilisé pour le pavillon suisse serait, d’après l’architecte, de meilleure qualité
après l’exposition puisqu’il aurait séché pendant celle-ci.
De plus, le bois jeune et fraîchement coupé, empilé sous forme de murs, diffusait
des odeurs caractéristiques des aires de stockage du bois dont Zumthor s’inspire
pour ce pavillon.
Créer une proximité entre la matière et les visiteurs était également l’un de
ses objectifs et une façon de sensibiliser le public à ce matériau naturel, et à
l’atmosphère recherchée.
Le toit de l’expo présentait, lui aussi, le matériau bois de telle façon que les variations
de teintes naturelles que subit le bois tout au long de l’exposition et au delà, soient
visibles par le public, et le sensibilise aux caractéristiques propres de ce matériau.
Les troncs pouvaient rester brut puisque les porte-à-faux des pales le protégeaient
des intempéries.
4 Antoine Lavoisier, chimiste du XVIIIe siècle.
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Avec le pavillon du Christ, GMP transmettait un aspect plus artificiel de la matière
et du recyclage à travers un système de vitrail moderne et reinterprété, grâce à
des panneaux de verre sandwich dans lesquels étaient introduits des produits du
quotidiens ou des matériaux naturels (passoires à thé, bouchons de liège, cassettes
audio, morceaux de bois, épingles, thermomètres...). Le recyclage de ces éléments
s’expliquait par leur réutilisation en tant que filtre lumineux. Cependant, cette mise
en oeuvre était plus à but pédagogique et didactique à l’attention du public, qu’un
réel acte de recyclage. (figures 28 et 29)
Shigeru Ban transmettait lui aussi des informations sur le recyclage et la réutilisation
à travers la mise en oeuvre de son pavillon. Il utilisait des tubes de carton issus du
recyclage, ceux-ci étaient directement en accord avec l’exposition qu’il abritait et
qui se concentrait sur les méthodes de recyclage.
Les visiteurs pouvaient donc se renseigner sur les processus du recyclage grâce à
l’exposition, et, expérimenter une application possible à l’échelle d’un bâtiment,
en parcourant la halle.
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Cycle d’usage des bâtiments · Lisa Cepisul
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L’énergie grise d’un matériau mis en oeuvre dans les pavillons de l’expo, dépendra
du lieu de production et du transport, surtout s’il est importé d’un autre pays. Elle
dépendra également du nombre de voyages permettant la succession des cycles
d’usages (démontage-remontage successifs du pavillon)
Le principe même des Expositions Universelles, consistant à présenter les
innovations techniques et constructives d’un pays, a été confronté au thème de
l’exposition de Hanovre qui préconisait une attention particulière aux dépenses
d’énergie, incluant le transport depuis le pays d’origine des matériaux mis en
oeuvre.
L’Allemagne n’était pas complètement prête à accueillir de nouveaux matériaux. Il
n’avait pas été prévu de procédure particulière adaptée au test de ces matériaux
pour les confronter aux normes du pays, ce qui a prolongé l’obtention des permis
de construire des pavillons japonais et ZERI.
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L’anticipation des différents cycles de vie des pavillons oriente et détermine le
choix des matériaux et leur rôle dans le bâtiment. Et d’un autre côté, le choix des
matériaux va qualifier ces cycles de vie selon leur durée de vie, leur résistance, leur
facilité à être recyclés ou réutilisés.
Les architectes Shigeru Ban et Peter Zumthor, ont montré différentes façon
d’appliquer les principes de «waste =food» dans un bâtiment, quand cela avait été
démontré seulement sur des produits de consommation. Le matériau sert de base
à une autre mise en oeuvre après son premier cycle d’usage. Il n’est pas déchet mais
bien matière de qualité pour satisfaire un nouveau cycle.
Du choix des matériaux fait par les architectes, ressortent deux cycles de vie
alternatifs à la démolition : le recyclage et la réutilisation. L’état dans lequel ils sont
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récupérés après l’exposition, permet d’envisager différentes réutilisations.
Ils doivent être récupérés dans un état physique tel qu’ils ne sont pas endommagés
ou affaiblis par leur première mise en oeuvre.
Pour permettre un recyclage optimal sans perte de matière ou de qualité du
matériau, il faut que celui-ci puisse être séparé de ceux avec lesquels il était
assemblé.
Ce sont les connections entre les matériaux de différentes natures sur un même
bâtiment qui vont déterminer l’état du matériau après sa première utilisation.
Faciliter la dissociation des matériaux est donc primordial pour amorcer un second
cycle d’usage.
La question de l’assemblage est essentielle, puisqu’elle détermine le démontage
du bâtiment et le possible recyclage des matériaux.
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Matériaux et énergie
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Assemblages et cycles d’usage
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Les architectes des pavillons étudiés ont, pour la plupart, employé un nombre
restreint de matériaux dans leur pavillon dans le but de limiter les différents types
d’assemblages.
Moins il y a de matériaux différents, moins il a d’assemblages variés, et plus le
démontage et le tri seront facilités à la fin du premier cycle d’usage.
Si le démontage n’a pas été prévu dès la conception, les matériaux ne peuvent pas
être séparés convenablement les uns des autres, et les hybrides créés empêchent
un recyclage de qualité. Le sous-cyclage est la conséquence de ce manque
d’anticipation.
Nous avons vu dans la partie précédente que l’emploi d’un même matériau, ou
d’un principe commun peut mener à des concepts architecturaux opposés, tout
comme pour Zumthor et Shigeru Ban qui se sont essayés au recyclage complet
de leur bâtiment, mais avec des stratégies différentes quant à la distribution de la
matière.
La question des assemblages met également en exergue des similarités pour
certains procédés utilisés et des dissemblances dans les résultats observés.
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3.1 Assemblages par pièce métallique
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Les architectes du pavillon ZERI et de la toiture de l’exposition, ont proposé la
mise en oeuvre d’un matériau principal, assemblé de différentes façons par des
connections en métal.
Des pièces métalliques permettent d’assembler les tiges de bambou dans le
pavillon de Simon Vélez, et les éléments de bois dans la toiture de Herzog.
Elles sont plus ou moins complexes, et se trouvent aux nœuds par lesquels
transitent le plus de charges.
Dans le pavillon ZERI, les connections métalliques sont généralisées, elles sont
situées à l’extrémité de tous les bambous; alors que pour l’Expodach, l’utilisation du
métal est ciblée, Il n’est utilisé que pour assurer les connections les plus complexes :
entre les pieds et aux nœuds qui reprennent les charges des pales en porte-à-faux.
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Cycle d’usage des bâtiments · Lisa Cepisul
demi tronc de bois
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les demis-troncs
sont enserrés par
boulonnage
membrure métallique
greffée au tronc
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bambou
bambous
bois
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tige
métallique
boulonnée
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béton
tige filetée
trou pour insérer
le mortier
mortier
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rotule
métallique
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1. Assemblage Expodach
Détail d’assemblage des tiges filetées sur les
demis-troncs.
Dessin : LC, Source : HERZOG Thomas, Expodach,
prestel, 2000, p54
2. Troncs hybrides
Une partie des greffes métalliques sur les troncs :
hybride bois/métal
Photo : HERZOG Thomas, Expodach, prestel, 2000,
p42
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3. Coupe sur le pavillon ZERI
Pavillon à 1 étage, de 40m de diamètre.
4. Assemblage des bambous
Assemblage type de trois bambous par
boulonnage.
5. Assemblage : bambou-bois-béton
Détail d’un pied du pavillon, les bambous et le
bois ne sont pas en contact avec le sol.
6. Assemblage : bambou - tige filetée
Le bambou est percé et rempli de mortier pour
lier la tige métallique au bambou.
Dessin : LC, Sources 32,33,34 et35 : VELEZ Simon,
Grow your own house, Vitra Design Museum, 2002,
p84,115,119
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3.1.a Technique et tradition
La technique d’assemblage de Vélez consiste à introduire une tige métallique dans
le bambou et percer un trou dans l’une des cavités pour y couler du mortier, dans
le but de sceller la pièce métallique à l’extrémité du bambou (figure 6).
Pour monter le pavillon, ce sont alors les pièces métalliques qui sont assemblées
entre elles, et non pas directement les bambous. Cette technique permet
d’épargner les bambous lors du montage-démontage du pavillon, seules les pièces
métalliques sont mises à contribution. Il existe différentes techniques d’assemblage
suivant le nombre de bambous qui se rencontrent (figure 4).
Des techniques plus traditionnelles consistent à nouer les bambous entre eux par
des sangles, mais le procédé de Vélez permet de renforcer les bambous à leurs
extrémités, c’est à dire à l’endroit où ils sont le plus susceptibles de casser sous la
charge.
Les pièces métalliques resteront toujours scellées au bambou par le mortier. Il n’est
plus possible de récupérer la tige de bambou intacte sans le mortier.
Toutefois, les bambous-hybrides (bambou-mortier-métal) peuvent être réutilisés
dans une autre construction.
Les bambous acheminés à Hanovre étaient déjà connectés aux pièces métalliques,
ce qui a considérablement réduit le temps de montage du pavillon sur place.
Cet assemblage a finalement permis au pavillon Zeri d’être monté à Hanovre pour
l’exposition; puis démonté pour être reconstruit définitivement dans le parc de
Manizales (Colombie). Il existait donc, au moment de l’exposition de Hanovre,
deux pavillons ZERI : le prototype en Colombie (qui a été démonté plus tard), et le
pavillon d’exposition.
Le choix du matériau et des techniques d’assemblage du pavillon ZERI, a permis
de répondre de façon singulière et efficace aux problématiques posées par Mc
Donough et au thème imposé par l’exposition.
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Assemblages et cycle d’usage
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3.1.b Technique et technologie
Pour l’Expodach, la pièce maîtresse de l’assemblage est la «pyramide» qui
relie les pâles en port-à-faux aux pieds. Cette pièce de métal offre la précision
d’assemblage nécessaire pour connecter tous les éléments en bois générés par
informatique. Tous les autres assemblages dans les pieds constituent des greffes
de chevilles et de tiges filetées sur les troncs massifs qui portent la toiture. Ces
petites pièces métalliques permettent, entre autre, d’assembler les membrures des
contreventements aux troncs.
Herzog affirme avoir rendu possible le démontage de la toiture pour anticiper un
recyclage futur, ce sont les assemblages qui en parlent le mieux.
Les fixations étaient facilitées par la découpe des troncs en deux dans la longueur.
Effectivement cette technique permettait de fixer par boulonnage les pièces
métalliques sur des demi-troncs d’une profondeur d’environ 30 à 40cm (figure 1),
plutôt que d’encastrer ces tiges dans des troncs entiers de 80cm de diamètre et de
les fixer avec une sorte de colle, mauvaise pour le recyclage.
L’avantage du boulonnage est qu’il permet de récupérer le bois en bon état après le
démontage. Il n’y a pas de résidus des assemblages dans le bois (qui compromettrait
la réutilisation ou diminuerait la qualité du recyclage).
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éoliennes
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bassin
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Structure
bois brut
(troncs
d’arbres)
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Structure
métal
Structure
métal
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béton
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tube de
drainage
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membrane
étanchéité
Dalle alvéolaire
préfabriquée
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chappe adhérente
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bassin
filtre
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poutre acier
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40cm
7. Coupe sur le pavillon hollandais
Monolithe, superposition des matériaux.
Dessin : LC, Source : «MVRDV», El Croquis, n°111,
1997-2002, p40-75
8, 9 et 10. Pavillon hollandais après l’Expo
8 et 9 - Le pavillon est à l’abandon. Les matériaux
sont dégradés. 10 - Les troncs d’arbre bruts
auraient pu être recyclés, ils sont restés intacts.
Photo : http://www.flickr.com
12
0
5 10
20m
11. Détail sur le bassin en toiture
Monolithe, matériaux encastrés.
Dessin : LC, Source : «MVRDV», El Croquis, n°111,
1997-2002, p40-7512
12. plan du RDC
Béton moulé, coulé en place. Le plan est figé, il
n’y a pas de flexibilité programmatique.
Source : «MVRDV», El Croquis, n°111, 1997-2002,
p40-75
Assemblages et cycle d’usage
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Toutefois, l’aspect des troncs après les dizaines de greffes métalliques, le rapproche
plus visuellement d’un hybride bois-métal, que d’un élément de bois simplement
assemblé avec du métal. Les deux matériaux semblent visuellement indissociables
(figure 2).
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Les deux pavillons suivants sont deux réponses strictement opposées à l’objectif
donné par le thème de l’exposition de Hanovre.
Le bâtiment de l’équipe MVRDV est un monolithe hybride constitué d’une
superposition de tranches toutes différenciées par leur nature et leur structure.
Alors que le pavillon de Zumthor est un empilement de poutres brutes toutes
identiques, juxtaposées pour créer un parcours des sens.
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3.2 Assemblage par frottement versus monolithe
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3.2.a Réutilisation et flexibilité programmatique
Dans le pavillon hollandais, le métal, le béton et le bois brut sont superposés
indifféremment les uns sur les autres pour constituer cet empilement de paysages
(figures 7 et 8).
Le choix d’autant de matériaux structurels peut sembler contradictoire du point
de vue du recyclage ou de la réutilisation puisqu’il se place à l’opposé des autres
pavillons qui limitent le nombre de matériaux mis en oeuvre.
Toutefois il était prévu que ce pavillon reste sur le site des expositions de Hanovre
après l’Expo 2000 pour être réutilisé, et non pas recyclé ou démonté. Les architectes
auraient pu, néanmoins, prévoir son démontage de la même façon que Herzog l’a
fait pour l’Expodach.
La mise en oeuvre par tranches de matériaux aurait pu permettre une récupération
et un tri des éléments métalliques et du béton coulé dans le but de les sous-cycler.
Les troncs bruts comparables à ceux utilisés pour la toiture de l’Expo, auraient été
facilement recyclables (figure 10). Ils auraient pu appliquer le principe de Waste =
Food de la même façon que le bois du pavillon suisse le faisait, pour être transformé
et réutilisé dans un autre bâtiment.
Le concept expérimental et spectaculaire du projet était donc certainement en
désaccord avec le choix d’une parcelle permanente. Les structures de chaque
niveau étaient bien trop singulières (troncs d’arbres bruts, collines et cônes de
béton coulés sur place, bassin moulé dans la toiture...) et pas assez flexibles pour
permettre un changement de programme à la fin de l’exposition (figure 12).
Les assemblages et les matériaux sont identiques à ceux d’un bâtiment permanent
classique dont le recyclage est compliqué (figure 11).
Ce pavillon a très bien joué son rôle d’attraction. Il a eu un succès incomparable dans
l’Exposition, mais c’est justement ce statut de bâtiment-exposition, monolithique
et figé, qui l’a empêché de changer de cycle d’usage et de se diriger vers une
réutilisation avec un programme différent. Tout convergeait pourtant pour en faire
une attraction éphémère et recyclable.
Le concept choisi par les architectes n’a pas été mis en oeuvre de façon cohérente
avec les exigences environnementales de l’exposition.
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Cycle d’usage des bâtiments · Lisa Cepisul
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poutre bois
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lame métallique
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plaque métallique
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ressort
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câble acier
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câble acier
poutre bois
cale en bois
lame métallique
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unités de service
gouttières
mur à
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empilement
lame métallique
gouttière métallique
(tôle pliée)
poutres transversale
(contreventement)
poutres
cales
câble métallique en
tension
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ressort à boudin,
transmet la traction
aux lames métalliques
qui compriment alors
les poutres
13. Tête et pied d’un mur à empilement
Monolithe, superposition des matériaux.
Dessin : LC
14. Plan du pavillon suisse
Juxtaposition des murs à empilement, concept
de massivité avec 3000m3 de bois mis en oeuvre.
Plan : Hanover 2000 : humankind-naturetechnology, Architectural review, vol.208, n° 1243,
septembre 2000.- pp.42-81
15. Système de tension
Les poutres de bois sont comprimées par des
plaques d’acier, grâce à un système de ressorts.
Le frottement garde les poutres en place.
Dessin : LC
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3.2.b Assemblage sensible
Ce statut de bâtiment expérimental, Zumthor s’en est servi pour créer un pavillon
qui n’était presque pas bâtiment puisqu’il était simplement constitué de murs à
empilement en bois, à l’air libre et sans réel programme. (figure 14)
Cette condition liée au temporaire lui a permis d’exposer ses concepts d’atmosphère
et de pavillon-sensible, tout en intégrant le fait que ce n’était qu’une expérience
éphémère vouée à n’exister que pour la durée de l’exposition. C’est pourquoi il
a également considéré les éléments de son pavillon comme temporaires. Leur
premier cycle d’usage ne dépasserait pas la durée de l’événement. Ils pourraient
retourner dans un cycle de production pour être transformés et utilisés à nouveau.
Pour cela, il a utilisé un système d’assemblage particulier : les 37 000 poutres de
bois étaient comprimées verticalement et sous-tendues horizontalement, par un
système de ressorts à boudin et de câbles (figure 15). Les ressorts compriment
les poutres les unes sur les autres entre des lames d’acier, grâce à un système de
tirants métalliques reliés au sol. Ils assurent ainsi la rigidité de l’ensemble (figure
13). Les ressorts absorbent les mouvements du matériau dus aux variations de
l’hygrométrie ambiante.
Ce système était expérimental et demandait une attention de tous les jours pour
ajuster la structure si des déformations trop importantes causées par le fluage et le
séchage du bois apparaissaient.
Il était prévu que les murs diminuent d’une hauteur de 60cm, à cause du fluage,
pendant la durée de l’exposition. Et comme la compression permettait de garder
les poutres en place, elle devait continuellement être adaptée aux mouvements
du bois.
Les cales qui séparaient les poutres les unes des autres permettaient de laisser
passer les vues et l’air entre les différents murs du pavillon. Le fait que cette
structure ne nécessite ni colle, ni vis, ni boulons, ni clous pour faire tenir les 3000m3
de bois entre eux, a permis de les récupérer intacts après l’Exposition.
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Assemblages et cycle d’usage
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Zumthor a pris en compte la temporalité réduite de l’exposition comme paramètre
fondateur du projet, contrairement à l’agence MVRDV, qui elle, n’a pas su prévoir
et anticiper la fin de l’exposition comme la fin d’un cycle. Elle n’a pas intégré les
principes recommandés par Mc Donough et le pavillon reste, aujourd’hui encore,
à l’état de déchet sur le site des expositions puisqu’aucun nouveau programme n’a
pu y être installé.
Ces deux stratégies répondant de façon opposée aux contraintes exposées par Mc
Donogh, montrent comment deux pavillons si différents peuvent émerger d’un
objectif commun.
Le pavillon hollandais se retrouve à l’état de ruine comme un bâtiment permanent
ordinaire qui n’est plus utilisé (figures 9 et 10).
Sa condition physique aujourd’hui éloigne toute possibilité de réutilisation. Les
matériaux sont devenus inutilisables, endommagés par le temps, le manque
d’entretien et le vandalisme.
Ces deux pavillons présentaient finalement deux types d’assemblages opposés,
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Cycle d’usage des bâtiments · Lisa Cepisul
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assemblage
conique
(une fois les deux
pièces emboîtées
il n’y a pas besoin
de soudure ou
boulons)
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12cm
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tôles métalliques
cadres
métalliques
cadre des
panneaux
sandwich
3.40m
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16. Assemblage conique
La forme des pièces permet un emboîtement
qui bloque l’assemblage sous le poids des
éléments.
18. Axonométrie éclatée
Emboîtement des panneaux sandwich (vitraux)
dans les cadres métalliques.
Dessin : LC, Source : Gerkan Meinhard von, Von
Gerkan, Marg & Partner, Architecture 19992000,vol 8, Bâle, Birkhäuser, 2002
17. Montage du pavillon
Les modules arrivent déjà montés deux par deux
et sont assemblés les uns aux autres.
Photo : Gerkan Meinhard von, Von Gerkan, Marg
& Partner, Architecture 1999-2000,vol 8, Bâle,
Birkhäuser, 2002
Assemblages et cycle d’usage
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Les pavillons étudiés précédemment étaient assemblés à l’aide de pièces
métalliques, de systèmes de tension et de compression, ou plus traditionnellement
par encastrement. Concernant les deux pavillons suivants, Shigeru ban et GMP ont
mis en place des systèmes de connections dont la rigidité dépend de la forme.
Le pavillon de Shigeru Ban est une halle en grid shell, dont la mise en oeuvre dépend
du mouvement des nœuds entre eux, lors de la mise volume. Pour le pavillon
du Christ, les assemblages des poutres et des poteaux se font par des éléments
coniques métalliques qui, une fois emboîtés, ne nécessitent pas de soudure.
La différence entre les deux réside dans le fait que, pour le premier, c’est la présence
d’une certaine souplesse dans les assemblages qui va permettre leur déformation
pour donner sa forme au treillis; alors que pour l’autre, c’est la forme figée et solide
des deux éléments qui se rencontrent qui tient la connection en place.
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3.3.a Rigidité d’assemblage
Le pavillon du Christ de l’architecte allemand Von Gerkan avait un destin un peu
particulier, comparé aux autres pavillons temporaires de l’exposition, puisque son
implantation dans la ville de Thuringe (Allemagne) avait, en fait, été prévue avant
même son exposition sur le site de Hanovre.
Ce second cycle d’usage était le vrai but du pavillon qui avait été commandé
pour venir compléter le monastère de Volkenroda. Son second cycle d’usage était
l’objectif final et donc le premier à avoir été planifié. L’exposition de Hanovre était
en fait un moyen de le financer.
Comme pour le pavillon Suisse, une nouvelle approche de l’anticipation des cycles
d’usage a été développée.
Avec une structure métallique modulaire, l’architecte allemand Von Gerkan a
mis en avant des assemblages métalliques sans soudure qui lui ont permis de
désassembler les modules les uns des autres, après la fin de l’exposition et de les
remonter par la suite sur le site qui lui était réservé.
L’une des connections entre les poteaux et les poutres du pavillon se présente sous
la forme d’un emboîtement conique, selon lequel les pièces emboîtées tiennent
en place sans soudure, sous leur propre poids. Il faut les soulever pour les désemboîter (figure 16).
Le système modulaire permet également de faciliter l’emboîtement des cadres
métalliques entre eux (figure 17).
Les cadres modulaires de 3.40m de côtés sont arrivés sur le chantier en étant déjà
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3.3 Forme et assemblage
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avec le frottement d’un côté qui conserve les matériaux intacts, et le monolithe
de l’autre qui complique la récupération et le tri. Cependant leurs concepts forts
et leur statut de pavillon-exposition, les rapprochaient tous deux du caractère
temporaire de l’exposition et donc du recyclage.
L’exemple de ces deux pavillons, laisse clairement apparaître que les assemblages
déterminent la nature des cycles d’usages du bâtiment et de la matière mise en
oeuvre.
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Cycle d’usage des bâtiments · Lisa Cepisul
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nœud simple
avec une sangle
(croisement de
deux tubes)
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nœud avec
plusieurs
sangles
(assemblage de
tubes)
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coupe schématique sur le maillage
à plat
déformation de la surface
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grille initiale
blocage en rives,
déformation de la surface
grille déformée
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mise en volume de la surface
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19. Assemblages du grid shell
Les tubes sont assemblés un treillis.
Dessin LC, Source : «Expo 2000 Hannover : «Health
Futures» in Thème park, Japan Pavillon», JA , n°40,
2001
21. Mise en volume de la halle
Le grid shell est mis en volume par dessus.
Photo : MC QUAID Matilda, Frei Otto, Shigeru Ban,
Phaidon Press, fév. 2006
20. Assemblages des tubes de carton
Les tubes sont assemblés avec des sangles de
tissu.
Photo : «Les échelles de la durabilité», Quardens
d’arquitectura i rbanisme, n°225, mars 2000,
p76-81
22. Déformation des nœuds
L’assemblage par nœuds permet le mouvement
des éléments les uns par rapport aux autres lors
de la mise en volume du grid shell.
Dessin : LC
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Assemblages et cycle d’usage
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3.3.b Souplesse d’assemblage
Shigeru Ban aborde la question de l’assemblage par la forme d’une autre manière,
puisque c’est la déformation possible des assemblages au cours du montage de la
halle qui permet d’obtenir la géométrie globale du bâtiment.
Il n’est plus question de la forme propre des éléments qui s’assemblent entre eux,
mais de la souplesse de l’assemblage lui même pour permettre le déplacement des
éléments les uns par rapport aux autres.
Les tubes de cartons sont liés par des sangles de tissu (figures 19 et 20). Ce système
permet un jeu entre les tubes assemblés, ils peuvent bouger au niveau des nœuds.
Cela permet de monter le treillis entièrement à plat, et de le déformer pour le
mettre en volume en le poussant en rive et par dessous. Cette méthode a réduit la
durée de montage du pavillon à 8 mois (figures 21 et 22).
Le frottement entre les tubes connectés par des nœuds a permis de ne pas avoir à
percer ou fixer les tubes avec d’autres éléments.
Ces tubes, après avoir été déconnectés les uns des autres, étaient dans le même
état qu’à l’origine. Ils ont donc pu être récupérés dans un circuit de recyclage
traditionnel avec d’autres cartons.
La technique d’assemblage était donc au service de la rapidité de mise oeuvre, et
de la réutilisation des matériaux après l’exposition.
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assemblés deux par deux verticalement (figure 18). Ils sont ensuite assemblés
aux éléments structurels déjà présents. Ce système de mise en oeuvre par
préfabrication, a permis de réduire le temps de montage sur site.
Pour ce pavillon, c’est donc bien la morphologie des pièces (modules ou éléments
coniques) qui caractérise l’assemblage et permet le démontage et le remontage
sur un autre site.
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Les différents types d’assemblages vus précédemment ont permis aux pavillons de
commencer un nouveau cycle d’usage en dehors du site de Hanovre après avoir
été démontés.
Leur premier cycle d’usage était temporaire, mais le second est comparable à celui
d’un bâtiment permanent lorsqu’ils sont remontés.
Cependant, ce qui les différenciera d’un bâtiment permanent traditionnel, ce sera
leur capacité à être démontés et recyclés en fin de vie puisqu’ils avaient été conçus
pour cela. Les éléments qui les constituent pourront être désassemblés, triés et
recyclés plus facilement que pour des constructions ordinaires qui n’auraient pas
pris en compte ces questions d’assemblages et de matériaux.
On constate, avec ces comparaisons successives, que les pavillons de Zumthor et
de Shigeru Ban proposent deux types d’assemblages différents pour arriver au
même résultat : les matériaux ne sont pas endommagés ou hybrides après leur
premier cycle d’usage et le recyclage est ainsi de meilleure qualité.
Ils proposaient tous deux un assemblage qui se servait des frottements pour
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assurer la rigidité de la structure, mais de façons différentes.
Les pavillons qui ont été remontés sur un autre site après l’exposition, ont eux
aussi employé des assemblages variés permettant le démontage, mais finalement
toujours avec des connections métalliques, dont la solidité et la facilité de mise
en oeuvre est cohérente avec l’anticipation des cycles d’usages successifs. Le
pavillon ZERI est assemblé grâce à des tiges métalliques boulonnées, la toiture de
l’exposition montée grâce à des pièces complexes en acier, et pour le pavillon du
Christ, l’assemblage est compris dans l’élément structurel : la forme conique de
l’extrémité des poutres.
Le pavillon hollandais est finalement celui qui se rapproche le plus d’une
construction traditionnelle hybride. Les matériaux de construction utilisés sont
habituels et mis en oeuvre de façon ordinaire, dans une forme figée.
Ce pavillon n’était pas en accord avec son cycle d’usage programmé, il aurait
fallu qu’il soit démonté et sous-cyclé plutôt que conservé dans une forme qui ne
permettait pas sa réutilisation.
L’histoire de ce pavillon montre bien que l’anticipation des cycles d’usage des
bâtiments se fait dès la conception, en même temps que le choix du concept, des
matériaux, de la mise en oeuvre et des assemblages.
Lorsqu’un cycle a été déterminé, il est compliqué de le modifier. Le pavillon de
Zumthor n’aurait pas pu être conservé dans l’état, il nécessitait une attention
quotidienne pour s’assurer que sa structure ne se déformait de façon dangereuse.
C’est le caractère temporaire de l’expérience qui a permis cette mise en oeuvre.
Celle-ci n’est pas encore compatible avec un bâtiment permanent.
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Conclusion
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L’envie d’étudier les pavillons de l’Exposition 2000 est née de l’intérêt suscité par la
diversité des propositions architecturales qui ont émergé d’un objectif commun.
Le rapprochement entre le caractère éphémère de l’Exposition et son thème
général lié à l’environnement, a fait apparaître des typologies de bâtiments
temporaires explorant de nouveaux cycles d’usage.
L’analyse de ces pavillons a permis la mise en exergue de trois stratégies alternatives
à la démolition, permettant de prolonger l’utilisation des matériaux après leur
premier usage : le recyclage, la réutilisation par démontage et changement de site,
et la réutilisation par changement de programme.
Le concept de multiplication ou répétition des cycles d’usage n’est envisageable
que si les utilisations futures des bâtiments ont été anticipées dès la conception.
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Zumthor, Shigeru Ban et Herzog se sont penchés sur l’exercice du recyclage dans le
but de faire disparaître leurs bâtiments lorsqu’ils ne seraient plus utilisés.
Pour Shigeru Ban, c’est le choix de la matière et sa répartition qui ont été
fondamentaux. Cependant l’audace de ses choix structurels et d’un matériau
encore expérimental, a été freinée par des difficultés constructives inattendues et
des contraintes de sécurité liées à l’affluence du public.
Peter Zumthor a, lui, poussé à l’extrême les principes du recyclage et de la
réutilisation, à la fois dans l’expression architecturale du pavillon (massivité du bois
exposé sous forme de murs à empilement), et dans sa mise en oeuvre (assemblages
expérimentaux par frottement, nécessitant une surveillance quotidienne).
Là où Shigeru Ban prônait l’économie de matière, Zumthor travaillait
l’amoncellement et l’accumulation. Malgré des concepts opposés concernant
l’emploi de la matière, ils arrivaient tous deux à un recyclage considérable et
qualitatif de leurs pavillons.
Le recyclage pour Zumthor, se traduisait par la réutilisation directe du bois et le
recyclage des assemblages en métal; alors que Ban opérait un recyclage ou souscyclage des matériaux et des assemblages (figure 1). Ces deux principes ont abouti
à des expériences permettant d’appliquer, à des bâtiments, le principe de Waste =
Food de Mc Donough. Les déchets d’un premier bâtiment deviennent matière à la
construction d’un second, ou peuvent retourner dans des cycles fermés, comme
assemblages
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HERZOG
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ZUMTHOR
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VELEZ et GMP
(réutilisation des
modules)
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conception
MVRDV
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VELEZ
(nouveau site)
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(nouveau site)
MVRDV (site de l’Expo)
MVRDV (nouveau site)
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Recyclage
Réutilisation
Sous-Cyclage
Autre
Stratégies hypothétiques
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1. Arborescence des stratégies développées par les
architectes et de stratégies hypothétiques
Recyclage ou réutilisation des matériaux et des
assemblages pour assurer un second cycle d’usage au
bâtiment.
Document : LC
Pavillon suisse
Pavillon japonais
Pavillon Hollandais
Pavillon du Christ
Pavillon ZERI
Expodach
recyclage
X
X
réutilisation
non anticipée
X
X
prévu
2. Tableau des différentes stratégies
Fin des cycles d’usage par recyclage ou réutilisation
Tableau : LC
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SHIGERU BAN
sangles en tissu
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bâtiments
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Les architectes Vélez et Von Gerkan (GMP) ont développé des stratégies liées
au déplacement d’un bâtiment, et mis en place des techniques permettant la
réutilisation des matériaux et des assemblages sur un autre site après l’exposition
(figure 1). Leurs stratégies passent toutes deux par des assemblages métalliques.
La contrainte d’une commande particulière obligeait GMP à définir le second cycle
d’usage avant le premier. Le système modulaire métallique a facilité le passage
d’un cycle à l’autre.
Avec son pavillon en bambou, l’architecte colombien Vélez a particulièrement
bien répondu aux différents enjeux posés par l’Exposition. Il ne faisait pas partie
des figures très attendues pour cet événement (comme Zumthor, Shigeru Ban ou
MVRDV), mais s’est révélé être un participant remarquable. Il a su associer matériau
naturel renouvelable, flexibilité d’utilisation et cycles d’usage répétés, dans un
pavillon qui transmettait un savoir faire traditionnel et une culture singulière.
Ce pavillon est certainement celui qui peut assurer la succession de cycles d’usage
la plus optimale grâce à sa facilité à être monté et démonté, et à sa mise en oeuvre
à échelle humaine.
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dans la nature.
Pour la toiture permanente de l’exposition, Herzog a anticipé, dès la conception, le
démontage et le recyclage de la structure. Toutefois, le choix de certains matériaux
difficilement recyclables, comme le bois lamellé-collé, est contradictoire avec
ces intentions. Cette stratégie est intéressante du point de vue de la démarche
d’anticipation de la fin de cycle d’un bâtiment permanent.
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La dernière stratégie étudiée est celle du groupe d’architectes MVRDV qui devaient
permettre la réutilisation de leur pavillon sur le site des expositions, en assurant
une flexibilité programmatique.
Cependant le caractère monolithique qu’ils lui ont donné, en rendant indissociable
architecture et exposition, a compromis sa réutilisation, et le condamne aujourd’hui
à être abandonné et dégradé.
D’après les architectes, l’exposition de Hanovre n’ayant pas eu le succès attendu
(entre autre à cause de sa localisation), et le taux de chômage ayant grimpé à la fin
de l’événement, les investissements dans la maintenance du site ont manqués. Ce
qui expliquerait l’état de certains pavillons aujourd’hui.
En effet, le pavillon hollandais n’est pas le seul à être resté inoccupé après
l’exposition. Quatre autres pavillons ont subi le même sort : le pavillon du Yemen,
qui devait être réutilisé pour la production de film; le pavillon polonais qui devait
devenir un restaurant et un centre sur la culture asiatique; le pavillon de la Lituanie,
qui était destiné à servir de centre de business; et le pavillon de l’Espagne qui
n’avait pas encore de programme affilié à la fin de l’exposition1 (figure 3).
Ces pavillons avaient tous une identité formelle très marquée (comme le pavillon
hollandais); alors que les pavillons français et allemand par exemple, qui suivaient
une typologie de grande halle, ont facilement été réutilisés sur le site. Les bâtiments
1 Expo 2000 Hannover - Expo 2000 re-utilisation of the building (Bureau International des
Expositions)
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b- Espagne
c- Yemen
d- Lituanie
e -Hollande
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a- Pologne
réutilisation hors site
des expositions
24
recyclage
12
TOTAL
62
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nombre de
pavillon
réutilisation sur le
site des expositions
26
nombre de pavillon
26
enlevés du site après l’Expo
(recyclage + réutilisation hors
site)
36
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restés sur le site après l’Expo
3. Plan des pavillons abandonnés sur le site
5 pavillons abandonnés parmi les 26 réutilisés
sur le site après l’Expo.
Source pour le plan : HERZOG Thomas, expodach,
prestel, 2000
Document complété : LC
Photos : Daniel Flück ,2009, hanovre, Basse Saxe,
Allemagne,
4. Tableaux
Fin des cycles d’usage par recyclage ou
réutilisation.
Source : Bureau International des Expositions
Expo 2000 Hannover - Expo 2000 re-utilisation of
the building
Tableau : LC
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Nous venons de voir que l’étude des six pavillons sélectionnés a fait ressortir deux
stratégies principales permettant de renouveler les cycles d’usages (figue 2).
Cependant l’arborescence créée par les différentes options peut être complétée
par des stratégies hypothétiques qui auraient pu être envisagées : (figue 1)
-Pour le pavillon hollandais, les architectes auraient pu anticiper un recyclage ou
un sous-cyclage des éléments structurels, qui auraient été plus appropriés que la
réutilisation actuelle. Le déplacement du pavillon sur un autre site était également
possible en prévoyant son démontage et remontage. Cette stratégie aurait été
dans la continuité du concept initial : faire un pavillon-exposition informant sur les
énergies renouvelables. Pour pousser le principe plus loin, ils auraient pu en faire
un pavillon temporaire et itinérant à but pédagogique.
-Les architectes Von Gerkan et Vélez auraient pu proposer des stratégies liées aux
techniques modulaires en créant un autre pavillon à partir du module qui avait
généré le premier.
En effet, pour le pavillon du christ, les modules métalliques auraient pu former un
premier plan pour l’exposition de Hanovre, et être assemblés différemment par la
suite pour compléter le plan du monastère existant (cette stratégie hypothétique
et utopique nécessite une anticipation des deux plans dès la conception).
-Les bambous du pavillon ZERI sont également une forme de module puisqu’ils
sont tous liés à des membrures métalliques identiques qui leur permettent
d’être assemblés de différentes manières. Ils pourraient donc être réutilisés pour
compléter ou former un autre bâtiment en bambou.
Avec cette stratégie hypothétique basée sur le module, le nouveau bâtiment est
obtenu à partir d’un assemblage différent des modules du premier pavillon.
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aux morphologies trop singulières, n’ont pas offert la flexibilité nécessaire à leur
changement d’usage. Ils représentent 20% des pavillons restés sur le site (figure 4).
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Finalement, les architectes des pavillons recyclés ont privilégié des systèmes de
mise en oeuvre et des matériaux en accord avec la temporalité de leur bâtiment.
Alors que pour les pavillons destinés à être réutilisés (sur site ou hors site des
expositions), ce sont des stratégies constructives plus proches de celles des
bâtiments permanents qui ont été choisies, compte tenu du second cycle de vie
qui avait été prévu.
Le fait que ces pavillons puissent devenir permanents pose la question de
l’application des stratégies observées à Hanovre à des bâtiments permanents
ordinaires, isolés et habités.
L’Exposition Universelle offre l’avantage d’un large terrain d’expérimentation
aux architectes, pour une période définie. Si certaines stratégies ne sont pas
concluantes, elles peuvent disparaître avec le pavillon à la fin de l’exposition.
Mais alors, quelles stratégies peuvent être appliquées à des immeubles permanents
d’habitation ou de bureau? Et Comment les questions de réutilisation et de
recyclage peuvent-elles s’adapter à des bâtiments non expérimentaux?
Il est certainement plus compliqué d’imaginer la réutilisation de bâtiments
de logements entiers par démontage et remontage sur un autre site, que leur
réutilisation par changement de programme, en anticipant dès la conception une
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flexibilité programmatique et spatiale. Cette stratégie de réutilisation existe déjà,
mais elle est encore trop rarement anticipée dans la conception et n’est donc pas
toujours optimale.
La stratégie du recyclage est envisageable mais il faut que les éléments qui
constituent le bâtiment, aient des cycles d’usage précis et prévus sur le long terme,
afin qu’ils puissent réintégrer des cycles biologiques ou techniques lorsqu’ils ne
seront plus utilisés.
Les assemblages doivent également permettre une dissociation des éléments de
différentes natures pour optimiser la qualité du recyclage.
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Toutes ces stratégies sont encore à développer pour pouvoir être un jour applicables
à des bâtiments de la vie quotidienne. Elles sont néanmoins un nouveau matériau
d’imaginaire qui permet de conceptualiser l’architecture dans le champs du
durable. Celle-ci ne s’en trouve pas bridée ou dévalorisée, mais bien enrichie dans
son rapport au temps.
Les pavillons de l’Exposition Universelle de Hanovre sont une preuve de la
richesse et de la diversité qui peuvent émerger d’une architecture attentive aux
problématiques environnementales.
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Résumé
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Le cycle d’usage est une notion qui dépasse celle de cycle de vie en offrant des
alternatives à la démolition d’un bâtiment qui n’aurait plus d’utilité pour ses usagers.
Elle replace l’utilisation de la matière dans un rapport au temps, en prolongeant
son utilisation au delà de sa première mise en oeuvre.
L’analyse de la succession de différents cycles est possible avec des pavillons
temporaires dont la fin d’un premier cycle d’usage est connue et prévue.
L’Exposition Universelle de Hanovre en 2000 offrait un terrain d’étude intéressant de
ce point de vue, parce que les organisateurs avaient demandé aux participants de
prévoir le devenir des pavillons à la fin des cinq mois d’exposition, mais également
parce que le thème général se rapportait au développement durable.
L’analyse de 6 des 62 pavillons construits à l’occasion de cette exposition, a fait
ressortir deux stratégies principales qui leur permettaient d’entamer un second
cycle d’usage, il s’agit :
- du recyclage (en anticipant le démontage des matériaux et leur recyclabilité);
- de la réutilisation, qui regroupe à la fois le changement de programme d’un pavillon
(pour qu’il devienne permanent sur le site des expositions), et le démontage (pour
pouvoir le réutiliser sur un autre site).
La notion de cycle d’usage permet de réintroduire la matière dans des cycles où
elle ne devient jamais déchet, mais où elle reste toujours «nourriture» pour un
nouveau cycle. C’est le principe de Waste=Food développé par l’architecte William
Mc Donough. Ce dernier avait écrit un texte à l’attention de tous les acteurs de
l’exposition de Hanovre, regroupant des principes permettant d’orienter les projets
vers des objectifs plus durables.
Les différentes stratégies des six pavillons étudiés font ressortir l’importance de
prendre en considération dès la conception du projet, les caractéristiques des
matériaux mis en oeuvre et la nature des assemblages. Ce sont ces deux paramètres
qui permettent aux pavillons de passer d’un cycle d’usage à un autre,
mais également de contrôler l’énergie dépensée dans les différents cycles d’un
bâtiment.
Ces pavillons montrent également que les préoccupations environnementales ne
sont pas un frein à la diversité architecturale, mais bien un outil supplémentaire
permettant de faire émerger de nouvelle stratégies.
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The duty cycle is a concept that goes over life cycle, offering alternatives to the
demolition of a useless building. The use of material is replaced in relation to time,
in order to extend its use beyond its initial implementation.
The analysis of the succession of cycles is possible with temporary pavilions
because the end of their first duty cycle is known and expected.
The 2000 World’s Fair held in Hanover was an interesting field of study because
the organizers asked the participants to plan the pavilions’ future at the end of 5
months of exhibition, and also because the general theme refers to sustainable
development.
The analysis of 6 of the 62 pavilions built on the occasion of this exhibition,
highlighted two main strategies that allowed them to start a second duty cycle
: recycling (by anticipating the disassembly of materials and their recyclability),
and reuse, which includes both switching the program (for the pavilion to become
permanent on the Expo site), and disassembly (to reuse the pavilion on another
site).
The concept of duty cycle reintroduces materials in cycles in which they never
become waste, but are still “food” to a new cycle. This is the principle of Waste =
Food developped by the architect William Mc Donough. He wrote a text for the
attention of all the stakeholders of the exhibition, grouping together principles to
guide the projects towards sustainable goal.
The six pavilions’ different strategies highlight the importance of taking into account
the characteristics of materials used and the nature of assemblies. These are the
two parameters that allows the pavilions to step from a duty cycle to another.
They also permit to control the energy spent in the different cycles of a building.
These pavilions show that environmental concerns are not a barrier to architectural
diversity, but an additional tool to bring out new strategies.
Japon
(Shigeru Ban)
pavillon ZERI
(Simon Velez)
Suisse
-démontable et
recyclable
-démontable
-démontable et
recyclable
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(Zumthor)
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PAVILLONS
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Annexes
-papier recyclé/
recyclable
-bambous et bois
-bois intact
après
démontage
waste = food
-fondations réutilisable
et tubes recyclables à
nouveau
(pavillon non
recyclé)
-3000m3 bois
directement
réutilisables
pollution générée par le
bâtiment (sur site ou horssite)
-aucune trace du
bâtiment après l’expo
-fondations béton
-fondations
béton
ventilation naturelle
-ventilation par les
extrémités du pavillon
-bât. à l’air libre
-bât. à l’air libre
- débord de toiture
de 7m
(protection solaire)
-le bois
conserve la
chaleur et la
restitue
x
x
x
x
analyse du cycle de vie
des matériaux et énergie
grise contrôler l’énergie
embarquée
-matériaux allemands,
pas d’import et
recyclés en Allemagne
-bambous et
bois importés de
colombie! -pas de
grues
-40 ouvriers
colombiens qualifiés
-bois allemand
de la Forêt de
Uhwieser (traité
en scierie all.)
- caniveau
-gouttières
participent à
l’espace
- sol perméable
-sol non
perméable
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production d’énergie sur
le site
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matériaux recyclés ou
recyclables
interaction avec les énergies
renouvelables
récupération des eaux de
pluie
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minimiser les sols
imperméables
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prendre en compte l’avenir
du bâtiment
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PRINCIPES
1. Tableau d’analyse du corpus
Critères de comparaison à partir des principes de Hanovre.
71
PAVILLONS
Christian church
(von Gerkan, Marg
und Partner)
The expo roof
(Herzog and
partners)
Hollande
MVRDV
prendre en compte l’avenir
du bâtiment
-démontable
-système modulaire
-halle
-démontage pris
en compte à la
conception
-non réutilisable
-pas de changement
de programme
possible
matériaux recyclés ou
recyclables
remploi : objets du
quotidien comme
brise-soleil
-différentes
déclinaisons du
bois
-structure
monolithique, non
recyclable mais
sous-cyclable
waste = food
(pavillon non
recyclé)
-le bois devrait
pouvoir être
recyclé le moment
venu
(pavillon non
recyclé)
-fondations béton
-pieux 10 à 15m
connectés par un
anneau en béton
-déchet de la
structure existante
non démontable
ventilation naturelle
-bât. non isolé
-bât. ouvert
-bât. ouvert
x
x
production d’énergie sur
le site
x
x
E
analyse du cycle de vie
des matériaux et énergie
grise contrôler énergie
l’embarquée
x
-bois allemand
-béton, acier et bois
non recyclés
-alimentation
du bassin par les
gouttières
-récupération d’eau
et réutilisation
minimiser les sols
imperméables
x
x
-sol en béton
non perméable
(bâtiment ouvert)
mettre en avant et partager
les interactions avec la
natures
-éléments des
objets du quotidiens
recyclés comme
matériau de façade
-expérience du
vieillissement du
bois non traité
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récupération des eaux de
pluie
-éoliennes, bassins
de rétention
-éoliennes
-marbre de l’île
grecque Naxos
- 100 véhicules
lourds pour le
transport de la
structure
1. Tableau d’analyse du corpus
Critères de comparaison à partir des principes de Hanovre.
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pollution générée par le
bâtiment (sur site ou horssite)
interaction avec les énergies
renouvelables
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PRINCIPES
-renseigne sur la
vision homme/
nature de la
Hollande et
les énergies
renouvelables
pavillon ZERI
(Simon Velez)
Suisse
(Zumthor)
(site Ouest) temporaire
(site Ouest) temporaire
(site Est) temporaire
Surface (m²)
2 500 au sol (3 090m²
avec étage services)
(75m de long, 25m de
large, 15.5m de haut)
2 000 (1500m² RDC et
500m² R+1)
(polygone 40m de dia.)
2 000
tubes carton recyclé,
bois, câbles métalliques
Bambou Guadua, bois
Aliso, mortier,
-plancher étage : 8cm
béton
-20 poteaux en bois
Bois (douglas et
mélèze), métal,
-murs h =9m avec 37
000 poutres
167 000 cales et tirans
métal
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Type de parcelle
Sections
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Matériaux
Structure
440 tubes de papier de
12cm de dia. et 20m de
long (poids :100kg)
Certains tubes sont
connectés pour former
des tubes de 68m de
long.
-poteaux bois de 8 à
14m de haut
-bambous renfort
toiture : 2à3cm dia.
-bambous structure : 10
à 14cm dia.
-lames métal : 50mm
ép.
-poutres 10x20cm
(448 et 290cm de
long)
nœuds tissu
pièces métalliques et
mortier dans bambou
frottement /
compression
membrane papier +
membrane PVC
tuiles de mortier de
gouttières : bac préfa.
9mm d’épaisseur
en tôle d’acier zingué
renforcées avec du
de 2 ou 3mm d’ep.
bambou et reposant sur
une couche de mortier
de 3cm
containers en métal
préfa. réutilisables +
panneaux bois + sable
béton
Sols : tapis de papier,
tapis naturels, tuiles de
verre recyclé
(bambou protégé par sa -sol : bitume
propre résine)
-planchers des unités
: poutres lamélléescollées 100x160mm
+ panneaux tri plis
40mm
Réutilisation ou
recyclage
Démonté
Carton recyclé, métal,
bois et sable réutilisés,
membrane papier
recyclable
(initialement 8 mois de
montage)
Démonté et reconstruit Démonté
à Manizales en
Bois utilisé pour le
Colombie
Globe de la science et
de l’innovation pour
l’exposition nationale
Expo.02
Prototype
une tranche échelle 1:1
échelle 1:1 en Colombie
Nature des
assemblages
Toiture
Fondations
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Autres
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PAVILLONS Japon
(Shigeru Ban)
2. Tableau d’analyse complémentaire
Critères de comparaison des matériaux.
396 plots préfa. béton
(100x100/ 150x70cm)
X
PAVILLONS Christian church
(von Gerkan, Marg
und Partner)
The expo roof
(Herzog and partners)
Hollande
MVRDV
EE
73
(site Est) temporaire
(site central) permanent
(site Est) permanent
Surface (m²)
2 000
16 000
8 000
Structure
marbre, acier revêtu,
béton, verre
Bois (différents types
de façonnages),
pièces métalliques
d’assemblage, béton
béton, métal
Sections
module préfa. 3.4m
(colonnade h=16m)
-poteaux 10 à 15m de
haut et de 68 à 110cm
de diamètre
assemblage conique
sans soudure ni
boulons
pièces métalliques
monolithique, béton
coulé en place
plaque de métal
membranes ETFE et
PTFE
métal, béton, isolation...
béton
pieux 10 à 15m +
anneau en béton qui
les relie
béton
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Type de parcelle
Toiture
Fondations
Autres
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Nature des
assemblages
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Matériaux
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membrane étanche
pour le bassin
Démonté et
reconstruit
Thuringe pour
reconstituer
le monastère
Volkenroda (août
2001)
Démontable
Non réutilisable
(Durée de vie moyenne -non flexible
estimée à plus de 20ans) -état actuel : ruine
Prototype
X
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Réutilisation ou
recyclage
2. Tableau d’analyse complémentaire
Critères de comparaison des matériaux.
maquettes à différentes
échelles
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Exposition Universelle 2000
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Hanover 2000 : humankind-nature-technology, Architectural review, vol.208, n°
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Général