D’a : Quels sont les sujets de recherche de votre Laboratoire d’Xploration Structurelle ? 

En arrivant à l’EPFL en 2016, j’ai instauré ce laboratoire dans lequel se côtoient des ingénieurs, des architectes et des gens de formations hybrides, entre architecture et structure. Nous travaillons sur deux sujets principaux : les premières étapes de la conception des systèmes porteurs, c’est-à-dire les choix qui garantissent l’efficacité de la structure – volume et quantité de matière minimum, facilité de mise en oeuvre… –, et le réemploi dans les systèmes porteurs. Aujourd’hui, le réemploi est l’une des grandes stratégies de l’économie circulaire. Pour réduire la consommation de CO2 dans la construction, la recherche s’est surtout intéressée à ce que l’on appelle l’énergie d’opération, nécessaire pour le chauffage, la ventilation, l’électricité, et beaucoup moins à l’énergie grise, embodied carbon, nécessaire à la construction du bâtiment et à sa fin de vie, pour le transport et la fabrication des matériaux. Le bâtiment est responsable pour 35 % des émissions de gaz à effet de serre en Europe, dont une part de plus en plus importante d’énergie grise. En moyenne, 70 % de cette énergie grise est due aux systèmes porteurs, contre 30 % pour l’enveloppe, le système énergétique, la façade, le mobilier, les cloisons intérieures. En Europe également, près de la moitié des déchets en termes de volume et de poids viennent de l’industrie de la construction. La responsabilité de l’ingénieur civil et de l’architecte vis-à-vis de cette énergie grise et de ce gaspillage est donc énorme. 

Y a-t-il quand même déjà une réflexion sur le réemploi da ns le domaine de la construction ? 

Pour le moment, en architecture, cette question est trop peu abordée. Malgré les beaux exemples pionniers, comme Encore Heureux en France ou Rotor en Belgique, seuls les systèmes non porteurs sont considérés pour le moment. Au sein du laboratoire, nous nous interrogeons sur la capacité d’un système porteur, qu’il soit en bois, en acier, en béton qu’il s’agisse d’un système poteau-poutre ou d’un pont, à être démantelé correctement puis à être réutilisé. Nous cherchons à savoir si ce type de réemploi est intéressant d’un point de vue écologique, financier, économique, technique. Nous nous posons aussi la question de la conception d’une nouvelle structure à partir de matériaux récupérés. Pour l’ingénieur, c’est un renversement complet, puisqu’il ne dessine plus une structure à partir de schémas de principe, mais à partir d’éléments dont la forme, les matériaux, les dimensions sont connus et donnés. Pour les architectes aussi, c’est un changement de paradigme. La partie subtile de la conception ne consiste plus à donner la forme mais à trouver le meilleur agencement des éléments disponibles, donc d’abord à se les procurer, à comprendre leur potentiel et à le valoriser dans une nouvelle construction. Nous travaillons aussi sur les éléments et les assemblages qui permettent de déconstruire totalement un ouvrage, sans rien casser, et qui peuvent être réemployés ensuite. L’architecture en bois traditionnelle japonaise est un très bon exemple. Il suffit juste de retirer un tenon et l’entièreté se défait sans en détruire les pièces. C’est à la fois une question de construction, de technique, de forme à donner aux assemblages, mais aussi d’architecture, de flexibilité des espaces. L’objectif serait de concevoir des systèmes porteurs qui puissent être réutilisés sur une période de 200 ans, trois fois par exemple, sachant que la durée de vie moyenne d’un bâtiment est d’environ 50 ans. L’histoire nous montre que c’est possible, certaines structures sont toujours debout après 2000 ans. Toutes les techniques modernes ou postindustrielles de construction ne sont pas allées dans ce sens, mais nous essayons d’accompagner un revirement de cette situation. En dernier lieu, nous nous interrogeons sur les aspects légaux et économiques : comment établir des leviers au sein du marché actuel pour permettre le réemploi des éléments de structure ? Pour les entreprises, la priorité reste pour l’instant l’isolation, les bâtiments zéro énergie. Dans vingt ou trente ans peut-être, elles se préoccuperont du réemploi dans les structures porteuses ! 

Pour la Biennale, vo us proposez de construire un système porteur en skis. Pourquoi des skis alors que vo us travaille z a priori sur des matériaux isus de la construction ? 

Nous avions besoin d’une proof of concept, c’est-à-dire de vérifier rapidement la faisabilité du réemploi pour la conception d’une structure. Nous avons choisi de travailler avec un type de structure appelé elastic gridshell. Les éléments sont assemblés en grille au sol, à plat, puis on pousse et on tire, on rapproche les extrémités, la structure se plie et gagne ainsi sa rigidité. Ensuite, on rajoute d’autres éléments raidisseurs par-dessus. Ce système a été développé et utilisé pour la première fois à échelle réelle en 1975 par Frei Otto et son ingénieur Ted Happold pour la Multihalle à Mannheim en Allemagne, pour construire une énorme coque en bois, toujours debout aujourd’hui. Il permet de franchir de très grandes portées avec de petits éléments, il est léger et facile à construire. Nous avons ensuite cherché un matériau flexible, facilement récupérable. Le ski s’est imposé parce qu’ici en Suisse, on en trouve en quantité en déchetterie et que ses capacités mécaniques nous intéressaient. Des tests mécaniques nous ont permis de comprendre comment ils fonctionnent, quelles sont les différences d’un point de vue mécanique et structurel entre le ski de fond, le ski alpin, le freeride, le ski de télémark, entre un ski de professionnel, beaucoup plus rigide, et un ski pour enfant plus flexible. Nous avons aussi dû comprendre comment les skis pouvaient être assemblés l’un à l’autre et quel était leur comportement dans une structure continue. Parallèlement, nous avons établi des réseaux pour obtenir des skis en suffisance. Pour le pavillon de la Biennale, nous en avons utilisé 210, et nous en avons récolté 350 au total. Le marché du ski est incroyable, il y a tellement de déchets. Les gens les jettent dès qu’ils ne sont plus à la mode. Pour des questions d’efficacité, de rapidité et de coût, nous n’avons pas voulu modifier les skis, qui sont donc seulement percés avec une foreuse et assemblés par un boulon. La courbure de l’elastic gridshell n’étant pas la même partout, nous avons dû distribuer les skis aux bons endroits, en fonction de leur rigidité : les skis professionnels, plus rigides, sont aux points de courbure les plus faibles. Les skis de fond, plus légers, servent au contreventement. Pour ensuite pousser la structure de la manière la plus simple possible, nous avons utilisé des poulies et des cordes de bateau, notre seul achat pour le pavillon, et nous comptons les revendre en seconde-main par la suite. 

Qu’entendez-vo us montrer à travers ce pavillo n penda nt le temps de la biennale ? 

Le but évidemment n’est pas de montrer qu’on peut construire des bâtiments en ski, mais de sensibiliser à l’approche du réemploi et à la question du temps, à travers ce pavillon nomade qui est un manifeste. Faire du réemploi mobilise plus de temps et demande plus d’efforts que de construire de manière classique. Si on veut réemployer son assiette au bureau, il faut faire la vaisselle. C’est plus long que d’acheter une assiette en carton et de la jeter… Les ressources matérielles de la terre sont limitées, que ce soit le pétrole ou le sable, qu’on utilise pour le béton. Si on pouvait réutiliser ces éléments en béton, on aurait besoin de moins de sable. Nous devons inverser nos priorités si nous voulons continuer à construire sur la terre avec les matériaux disponibles et prendre le temps. Même si l’évolution de la société nous incite à aller toujours plus vite. C’est ce contraste qui nous paraissait intéressant d’explorer. À la Biennale, nous voulons montrer la simplicité du système constructif, en faisant la démonstration que la structure peut être démontée, déplacée et remontée dans la même journée. Nous espérons pouvoir l’exposer en différents lieux forts de Lyon. La morale de cette expérience est étonnante : après tous les tests que nous avons réalisés, nous nous sommes rendu compte que le ski réemployé, avec toute sa technologie intégrée, était un meilleur matériau que le matériau écologique et naturel par excellence qu’est le bois. Il faut donc ouvrir la porte aux matériaux de réemploi et les accueillir.

Lisez la suite de cet article dans : N° 253 - Mai 2017