Sys­tème bo­is

Des briques de bois: c’est la solution à laquelle aboutit le laboratoire IBOIS de l’EPFL pour réaliser la nouvelle halle de production de l’entreprise Annen au Luxembourg, spécialisée dans la construction de façades (essentiellement en bois). Le système proposé est une innovation ; il doit aboutir à la réalisation d’une halle de 5800 m2 sans aucun porteur intermédiaire et, surtout, sans liants chimiques ou mécaniques.
Ces dernières années, les recherches du laboratoire IBOIS ont accompagné des réalisations remarquées, comme la chapelle de Saint-Loup (Yves Weinand et Hani Buri en partenariat avec Localarchitecture et Danilo Mondada, 2008) ou le pavillon curviligne de Mendrisio (Sina Nabaei, Christopher Robeller, Yves Weinand, 2013). Les formes et les pliures expressionnistes de ces structures réalisées en panneaux multiplis ne sont pas le point de départ du processus de conception, mais plutôt l’aboutissement d’une pensée structurelle qui se déploie, pour chaque projet, de manière expérimentale. Le Pavillon du Théâtre de Vidy, à Lausanne (Yves Weinand sàrl Lausanne, assisté localement par l’Atelier Cube, 2017 – voir TRACÉS n° 13-14-15/2017), avec sa « structure porteuse à double nappe », opérait pour la première fois un transfert technologique démontrant que la préfabrication bois pouvait s’employer pour concevoir un bâtiment pleinement fonctionnel, enveloppe et isolation comprises. L’édifice de Manternach (Yves Weinand Architecte, Liège et Valentiny HPV, 2021) devrait représenter une nouvelle étape, non pas seulement en termes d’échelle, mais dans la manière d’aborder la problématique et la ­coordination des réflexions développées au sein du laboratoire pluridisciplinaire de l’EPFL.
Composée de 23 voûtes d’une portée allant de 22,5 m à 53,7 m mais d’une hauteur constante, la halle est réalisée avec un système qui se distingue des projets précédents: il est fondé sur le principe de la brique. Ses concepteurs se sont intéressés aux somptueuses halles en voûtes à double-courbure conçues par Eladio Dieste, notamment celle qu’il a construite à Montevideo en 1979 (fig. 3). Pour atteindre une telle souplesse dans la structure, un très léger angle de rotation de chaque brique est absorbé dans les joints de mortier. Cette propriété est traduite dans le modèle numérique, non plus dans les joints, mais dans la géométrie même de chacun des milliers de caissons qui absorbent les inclinaisons progressives des voûtes (fig. 4). De fait, l’immense structure est réalisée exclusivement avec des assemblages bois-bois, sans colle ni vis (fig. 6).

La structure comme éthique

Depuis ses débuts il y a une vingtaine d’années, l’architecture paramétrique a été excessivement employée pour chercher des réponses constructives à des formes toujours plus extravagantes, dans des contextes où, invariablement, l’ingénierie est mise au service de l’architecture. «Ce n’est pas parce qu’on peut tout faire qu’il faut tout faire; il faut être modeste et donner du sens à l’innovation constructive», clame Yves Weinand. Le professeur de l’EPFL ancre ainsi l’approche de son laboratoire dans une éthique constructive visant à concevoir structure et architecture de manière cohésive, à intégrer dans un même geste, avec une économie matérielle maximale, toutes les fonctions d’un bâtiment – espace, enveloppe, isolation.
Cette recherche de cohésion quasiment obsessionnelle peut être inscrite dans une tradition, celle d’une pensée systémique qui tisse des liens entre l’ingénierie, l’architecture et les mathématiques – pensons aux recherches de Konrad Wachsmann ou de Fritz Haller, qui investissaient tous leurs efforts dans les années 1960-1970 sur des assemblages raffinés, capables d’agencer des structures toujours plus complexes. Penser l’ensemble comme un tout, dans le contexte d’une industrialisation accélérée de l’après-guerre, tenait en partie d’une ambition inaccessible, celle du contrôle absolu de la chaîne de production. Mais dans l’environnement de la conception paramétrique contemporaine, cette approche peut désormais être réorientée, puisqu’elle permet d’allier production en série et individualisation de chaque élément.
Si l’on devait chercher une direction dans la conception de bâtiments, cette intégration simultanée des fonctions d’isolation, enveloppe et structure pourrait être assimilée à une sorte de «saut» évolutionnaire (ou une «concrétisation», pour employer le terme de Gilbert Simondon¹).
Cette méthode a plusieurs incidences: d’abord sur les échelles, qui se confondent. Contrairement à l’ébénisterie ou à la charpenterie traditionnelle, dans lesquelles chaque pièce est prédéfinie par le dessinateur, la construction paramétrique permet – et nécessite en même temps – de penser toutes les connexions d’une structure comme les parties d’un tout, ce qui rend chaque pièce unique et en même temps spécifiquement adaptée à l’ensemble. Dans un tel système, le détail au 1:1 de l’assemblage et la structure sont intimement liés: l’angle de la mèche du robot qui découpe un panneau de bois a une incidence sur la forme globale de l’édifice (fig. 6).
La méthode a également une incidence sur l’organisation professionnelle lors de la mise en œuvre, qui questionne immanquablement les phases traditionnelles. Puis une incidence sur la vie du bâtiment: en cas de dysfonctionnement de l’une des fonctions (imaginons une infiltration d’eau de pluie, l’ajout ultérieur d’une couche d’isolation, …), comment l’adapter sans tout reprendre à zéro?
Enfin, cette approche a un impact sur la manière dont les disciplines du bâti interagissent. Pour penser de telles solutions, le laboratoire IBOIS doit réunir les compétences de l’ingénierie mécanique, des mathématiques et de l’informatique, de la construction bois et de l’architecture, dans une cohésion peut-être analogue au schéma représentant les assemblages (fig. 5). Cette interdisciplinarité est nécessaire pour faire jaillir des solutions constructives concrètes. Celles-ci surgissent en parallèle dans des thèses doctorales calibrées à la croisée de ces disciplines². La halle de Manternach est donc simultanément sujet et objet de la recherche.
Dans le registre du transfert de connaissances, il est intéressant de constater qu’en investissant sur le bâtiment, l’entreprise Annen a également acquis deux machines CNC ainsi qu’un savoir-faire, dont elle saura tirer un bénéfice pour sa propre production (des façades préfabriquées, essentiellement en bois). Elle a donc investi autant dans une halle que dans un système, ou du moins dans certains principes d’une méthode de conception. Un investissement qui outrepasse de loin celui d’une infrastructure logistique.

Notes

 

1. Dans Du mode d’existence des objets techniques, Paris, Aubier, 2012
(1re éd. 1958), Gilbert Simondon décrivait l’évolution des machines par stades successifs lors desquels, par «concrétisation», plusieurs fonctions étaient fusionnées dans un seul élément.
2. «Mechanical Characterization of Integrally-Attached Timber Plate Structures: Experimental studies and macro modelling technique», thèse doctorale de Aryan R. Rad, sous la dir. des Pr Dr Yves Weinand et Pr Dr H.V. Burton, EPFL, DOI 10.5075/epfl-thesis8111.
    «A Structural Design Methodology for Freeform Timber Plate Structures Using Wood-Wood Connections.», thèse doctorale de A. C. Nguyen, EPFL, 2020.

Siège de l’entreprise Annen, Manternach, Luxembourg

 

Maîtrise d’ouvrage: Annen Plus SA (Lux)
Architecture: Yves Weinand, Liège (B) et Valentiny HPV
Ingénieur structure bois: Bureau d’étude Weinand, Liège (B)
Ingénieur structure béton: AuCARRé ingénieurs conseils (Lux)
Entreprise bois: Annen Plus SA (Lux)
Transfert technologique: Laboratoire des Constructions en Bois IBOIS, EPFL, CH
Technique du bâtiment: Jean Schmidt engineering (Lux)
Coordination de sécurité et protection santé: INCA Ingénieurs Conseils Associés (Lux)