"Maison Verte"
Un immeuble à jardiner
bas carbone
Un immeuble à jardiner
bas carbone
L'étude du projet Maison Verte porte sur le programme et la manière de construire en cherchant des solutions écologiques dans le contexte strasbourgeois avec la liberté du concepteur qui conçoit pour lui-même. Le projet a évolué au fil des études techniques et des pratiques écologiques personnelles (potagère, compostage, gestion de l'eau et des déchets, chauffage bois) en privilégiant les solutions basse technologie.
Sommaire
Permettre un mode de vie relié à la nature en ville
Situé dans le Parc Naturel Urbain (PNU) Ill Bruche de Strasbourg, le projet Maison Verte vise à faire la synthèse entre un programme conçu pour habiter avec la nature, permette de nouvelles pratiques domestiques sobres et développer la construction passive en matériaux écologique locaux faiblement transformé en ville.
L'étude a commencée en 2014 en tant que maître d'ouvrage pour tester des solutions de rénovation et de surélévation sur la maison existante avant la construction d'un immeuble attenant.
Construire en matériaux écologiques locaux
Deux PFE de l'ENSTIB ont étudié une structure bois valorisant les feuillus. L'étude thermique passive avec un puits canadien a reçu le soutien du programme Climaxion de la Région Grand Est. En 2020, l'économie du projet conduit à le redessiner avec une première phase consacrée à la rénovation et surélévation de la maison existante.
Cette version est habillée de tavaillons de chêne brut de sciage posés en écaille permettant de constituer une enveloppe hors d'eau avant la pose de la paille dans un chantier protégé des intempéries.
Dans la suite de l'étude Maison Verte, la solution d'enduits minéraux extérieur et intérieur a été retenue car plus avantageuse sur des critères de durabilité, de thermique, de sécurité incendie, ...
Structure mixte en acier, bois et botte de paille
L'ossature bois n'offre pas une capacité structurelle suffisante pour l'immeuble Maison Verte en raison des contraintes sismique sur un mauvais sol. Cela a conduit à explorer des alternatives économe en bois d’œuvre. Il faut rappeler que le bois d’œuvre sera la ressource biosourcée limitante pour la transition bas carbone du secteur bâtiment.
L'architecte Marcelo Cortes a développé au Chili un procédé de construction qui associe des profils en acier et du torchis dans une région pauvre en bois et soumise à une forte sismicité.
L'acier offre l'avantage d'être recyclé à 100% et encore mieux, les profils aciers se prêtent au réemploi plus sobre que le recyclage.
La note de calcul pour la version structure acier, plancher bois et enveloppe en bottes de paille enduit extérieur à la chaux et enduit terre intérieur été réalisée par le bureau d'étude LMI (Laurent Metz Ingénierie) Lien vers la note de calcul.
Variante avec des poteaux en U apparent au nu extérieur du mur pour une pose continue des bottes de paille contre le treillis soudé fixé à la structure. Enduit extérieur à la chaux sur les bottes de paille.
La Casa Munita Gonzales par l'architecte Marcelo Cortes au Chili en structure acier et garnissage en torchis.
Structure hêtre lamellé boulonné sans colle
Cette version de la structure s'appuie sur les recherches de Jean-François Bocquet enseignant chercheur à l'ENSTIB pour valoriser le bois feuillu dans la construction.
Les grumes de feuillus de second choix sont sous utilisées actuellement et pourraient être une ressource pour palier au manque de bois d'oeuvre.
Le procédé de valorisation repose sur la fabrication de lames aboutées par collage mais assemblées entre elles sans collage pour permettre leur recyclage. La quantité de colle est ainsi réduite et zone de collage peuvent être expurgées pour le recyclage.
L'étude et le dimensionnement a fait l'objet de deux projets de fin d'étude (PFE) d'étudiants ingénieurs à l'ENSTIB.
Structure poteau poutre en bois lamellé collé, botte de paille et enduit
Cette version met en œuvre du bois LC (laméllé collé) et CLT (cross laminated timber) conventionnels. Les efforts horizontaux sont repris par des croix de Saint André en fer plat. Les poutres et les poteaux périphériques en 14 cm d'épaisseur permettent de réduire les ponts thermiques.
Les bottes de paille sont posées contre le treillis soudé filant au nu extérieur de la structure sans structure secondaire à l'exception de chevêtre des menuiseries extérieures.
Ci-dessus le garnissage en matériaux écologique locaux du plancher en rondin pour obtenir l'affaiblissement acoustique d'une dalle séparatrice entre deux logements. Couche de chenevotte de chanvre pour la rupture acoustique et intégrer les gaines, canisses de répartition, chape en terre, finition minérale ou bois.
Plancher intermédiaire en bois rond peu transformé
Les planchers bois mobilisent des quantités très importantes de bois dans les immeubles modernes en bois avec des dalle massive en bois CLT de 20 cm d'épaisseur dans l'îlot pilote en construction bois de Strasbourg.
Les dalles intermédiaires concentrent de nombreuses contraintes d'acoustique, de compacité et de mise en œuvre.
Cette étude vise à valoriser les grumes de diamètre inférieur à 35 cm peu intéressantes pour les scieries standardisées.
La valorisation de ces grumes de faible diamètre en bois de structure plutôt qu'en bois industrie améliorait la rentabilité des coupes d'éclaircie nécessaire au bon entretien de la forêt.
La conception des planchers visent une transformation minimale des billes réalisable localement dans de petite scierie en lien avec une exploitation forestière sélective.
Ces solutions utilisent des fibres végétales et une chape de terre pour que ces planchers soient totalement réalisés en matériaux écologiques locaux faiblement transformés.
Ci-dessus vue 3D de différents types de planchers dessus- dessous. Au centre dalle intermédiaire acoustique en rondin, à droite dalle de balcon et terrasse en rondins pour comparer avec un plancher CLT à gauche.
Structure d'immeuble très bas carbone en acier et rondins
Poteau poutre en profil acier de réemploie avec des dalles en bois rond de seconde éclaircie et bottes de paille support d'enduits terre et chaux
Cette combinaison vise une très faible empreinte carbone, une déconstruction performante et l'utilisation de ressources locales. Elle combine le réemploie et des ressources renouvelables disponibles. Les dessins de la planche présentent les sections des différentes parois. L'enveloppe passive est réalisée en botte de paille enduite sur les deux faces mise en œuvre après la réalisation de la toiture terrasse accessible.
Dessin des sections du mur courant et des 4 types de dalles avec leur résistance thermique. A droite coupe verticale avec les assemblages entre la structure porteuse métallique et les différentes dalles bois
Ci-dessus, études en maquette de bardeaux sciés pour évaluer la pose sur un angle de façade et les effets d'ombres et de lumière selon les expositions.
Façade en bardages bois et tavaillons
Le bardage en bois massif non traité est une solution biosourcée, bas carbone et recyclable qui existait avant l'ère industrielle.
Des variantes existent sur toute la planète avec une belle diversité de formes et de cultures. Pour la construction en botte de paille, un bardage bois permet la pose des bottes par l'intérieur dans un chantier hors d'eau.
Cependant la réglementation impose une membrane pare pluie industrielle et une lame d'air pénalisante pour la compacité de la paroi (utile en ville) et pour la sécurité incendie.
La botte de paille est un bon support d'enduit qui assurent l'étanchéité à l'air sans membranes, la compacité de la façade et la sécurité incendie. Le projet Maison Verte a évolué vers cette solution après une étude approfondie des possibilités des bardages.
Ci-dessus étude 3D de bardeaux sciés pour évaluer les recouvrements en cas de défaut d'un bardeau et le dessin de la surface selon l'angle de sciage
Fenêtre en oriel pour les îlots urbains
Freiner l'artificialisation des sols et le retour à un urbanisme d'îlots avec des immeubles alignés sur la rue redonne de l'intérêt aux fenêtres en oriel et bow windows classiques dans les typologies urbaines traditionnelles. Elles offrent des vues latérales dans l'axe de la rue et compensent la présence d'un vis à vis ou élargissent la perception du paysage.
Ces formes architecturales complexes sont peu compatibles avec les épaisseurs actuelles d'isolants. D'où la proposition d'une fenêtre "3D" qui concilie les vues latérales d'un oriel et une enveloppe simple du bâtiment. Le dormant de la menuiserie intègre la complexité avec des solutions et un contrôle qualité hors site qui n'affecte pas le chantier.
Fondation spéciale sur pieux bois bas carbone
Le mauvais sol du site du projet Maison Verte a conduit a chercher les solutions de fondation profonde écologique.
Les pieux en béton et le radier représentent 500 tonnes de béton armé pour porter le bâtiment de 250 tonnes de bois, paille et terre !
L'alternative des pieux en bois existe. Elle n'est plus utilisée en France contrairement à la Hollande et aux USA. Pourtant de nombreux ouvrages anciens dont la cathédrale de Strasbourg, le port de Rouen sont fondés sur des pieux en bois.
Des chercheurs français a remis un étude en 2013 pour réintroduire cette technique particulièrement bas carbone en France.
Pour les exploitants forestiers, cette technique valoriserait des essences et des grumes mal valorisées actuellement (aulne, robinier, châtaigner, hêtre en petite section).
Extrait de la présentation du rapport de recherche Pieux Bois de l'Ifsttar
Piste pieux bois 2018.pdfCe document rassemble des arguments en faveur de cette technique disparue en France
Lien vers le rapport de recherche de Philippe REIFFSTECK auteur du rapport Pieux Bois et Alain Le Kouby de l'Ifsttar.