doc3 - Formes
download 
Plainte Transcription
3 - Formes
Stratégies et technologies Diversité et adaptabilité Densité et préfabriqué V7 N3.11 POSTE PUBLICATION 41060025 6,96 $ CAN Individualisation des façades les conférences FORMES 31 août Page 25 jwinspiration.ca Claude Paquin Éditeur A rchitecte de formation, Temy Tidafi détient un Ph. D. ayant porté sur les moyens de communication en architecture. Il est directeur et cofondateur du Groupe de recherche en conception assistée par ordinateur (GRCAO) de l’Université de Montréal. Il réalise depuis plusieurs années des travaux de recherche en modélisation de processus qui peuvent toucher tant à l’architecture qu’à l’urbanisme, au design industriel ou encore à l’archéologie. La réflexion porte principalement sur les méthodes de conception et/ou de travail pour une meilleure définition et intégration de moyens numériques en fonction des finalités diverses des acteurs. Comme résultats, ce sont entre autres des prototypes de moyens numériques nouveaux qui sont proposés. Dans ce numéro, Temy aborde la conception BIM et pose la question : mode ou panacée? v7 n3 - 2011 Des Centres de Design et un site Internet conçus pour maximiser votre productivité. Alimenter votre inspiration avec des produits et des outils développés pour innover et performer. Bonne lecture! A rchitecte (OAQ) spécialisé en conception et développement de systèmes constructifs industrialisés, Roger-Bruno Richard est détenteur d’une maîtrise professionnelle de l’Université de Californie à Berkeley et présentement professeur titulaire à l’École d’architecture de l’Université de Montréal. Directeur de cette école pendant dix ans (1989-1999), il y encadre l’orientation en design et systèmes constructifs (DSC) au niveau de la maîtrise et offre notamment deux cours axés sur les stratégies (organisation) et technologies (procédés) de l’industrialisation appliquées au bâtiment. Les articles qu’il signe dans le présent numéro résument quelques-uns des points traités dans ses cours. Porté par l’objectif de rendre l’architecture de qualité accessible au plus grand nombre, Roger est l’auteur d’un total de huit systèmes constructifs, dont quatre de type « noyau porteur », ainsi que de plusieurs innovations en architecture résidentielle préusinée et solaire passive. Sa classification des systèmes constructifs industrialisés est reconnue à l’échelle internationale (CIB, ManuBuild en Europe, etc.). Il a récemment séjourné à l’Université de Tokyo à titre de lauréat d’un Research Fellowship de la Japan Society for the Promotion of Science (JSPS) et il est fréquemment invité à titre de Visiting Scholar et d’External Examiner à l’Université polytechnique de Hong Kong. - INSPIRATIONMC PAR JELD-WEN POUR LES ARCHITECTES. active, avertit M. Richard : « Si le milieu de la construction n’est pas partie prenante, ce sont des conglomérats industriels qui viendront occuper le marché du bâtiment et y appliquer les stratégies et technologies de l’industrialisation. » Ce dossier brosse également un portrait étoffé des stratégies et des technologies de l’industrialisation. Un autre chapitre s’attarde à démonter une perception qui a la vie dure, soit que le bâtiment préfabriqué est synonyme d’uniformité. Les exemples proposés témoignent à l’opposé de l’individualisation et de la diversité des réalisations. Un autre chapitre démontre l’équation avantageuse entre systèmes industrialisés et développement durable. Et au sujet des matériaux, un chapitre propose un tour d’horizon des divers systèmes. Ce numéro thématique est également l’occasion de traiter de la conception BIM dans le contexte des systèmes constructifs industrialisés. Ce thème complémentaire, de la plume de Temy Tidafi, pose la question : BIM, mode ou panacée? Professeur à l’École d’architecture de l’Université de Montréal, ce spécialiste en conception assistée décrit la genèse et l’évolution des technologies BIM, les gains possibles pour l’industrie, les avantages mais aussi les limites possibles des technologies BIM dans le scénario où elles « risquent de rester un phénomène de mode pour le secteur traditionnel du bâtiment, s’il tente d’intégrer ces technologies sans pour autant apporter de modifications aux modes de production traditionnels en les remplaçant par un processus de réalisation intégré du projet ». formes ORMES propose de nouveau un numéro thématique. Bien qu’à fort contenu technique, il se lit d’un trait aisément. Signé par l’architecte Roger-Bruno Richard, le dossier sur les systèmes constructifs préusinés et industrialisés s’avère un exercice de synthèse étonnant par sa lisibilité et sa large couverture du sujet. Il faut dire que M. Richard connaît le sujet. Quelque quarante ans d’expérience dans les domaines de la recherche, de la pratique et de l’enseignement facilitent certainement la transmission de la matière. Et le résultat dans notre cas se révèle par un guide de référence qui sera certainement utile aux professionnels du bâtiment. Utile particulièrement pour comprendre les enjeux et démontrer l’urgence d’agir, ce dernier point étant d’ailleurs le thème de l’un des chapitres du dossier. Études et avis à l’appui, M. Richard fait état du retard du Québec et du Canada en matière de systèmes constructifs industrialisés. Notamment, un Avis du Conseil de la science et de la technologie du Québec (CST) indique que « l’industrialisation s’avère stratégique à deux titres : d’une part, afin de protéger le marché intérieur d’importations étrangères pouvant marginaliser les entreprises locales et, d’autre part, pour maintenir nos capacités d’exportation ». D’ailleurs, cet Avis est l’occasion de soulever de nouveau une intrigante décision gouvernementale : le 1er juillet dernier, le Conseil de la science et de la technologie a été aboli, décision qui paraît pour le moins paradoxale quand on sait l’importance de la recherche pour les secteurs industriels. Ce dossier puise évidemment parmi des exemples étrangers innovateurs, au Japon notamment et dans certains pays européens. Il accorde également une belle place à des initiatives d’entreprises du Québec. On observe donc un embryon porteur d’avenir. Mais l’industrie de la construction se doit d’être plus mot de l’éditeur PARADOXE F collaborateurs ÇA FAIT TOUTE LA DIFFÉRENCE . 3 POSTE PUBLICATION N0 41060025 FORMES est une publication objective et indépendante, libre de tout lien avec quelque association, organisme ou regroupement sectoriel que ce soit, associés de près ou de loin à l’industrie. Sa mission : informer par des sujets d’actualité, débattre RBQ: 8256-5821-32 index Adresse de retour : Magazine FORMES 6718, rue Chambord, Montréal (Québec) H2G 3C3 Canada des enjeux de l’industrie, conseiller sur des techniques et des produits, cerner les tendances. le but de cette demande. L’éditeur se réserve le droit de refuser toute demande de reproduction. Nous reconnaissons le soutien financier du gouvernement du Canada par l’entremise du Fonds du Canada pour les magazines. www.vicwest.com 3L-Innogénie................................42 ACQ............................................. 19 ADICC...........................................43 Alho...............................................48 Alumia...........................................28 American Institute of Architects.......................................28 Archigram.....................................51 Architecture Canada – IRAC... C-3 ASP Construction........................58 Association canadienne du béton préparé....................................... C-3 BASF Canada..................................6 BATIMAT......................................35 Béton préfabriqué du Lac (BPDL)..............................13, 40 Bombardier Aéronautique...........15 Bonaparte – auberge restaurant..51 BONE Structure...............30, 31, 39 Caisse de dépôt et de placement....9 Communauté européenne...........36 Commission W-104......................22 Componoform..............................46 Conseil de la science et de la technologie du Québec........................29 Conseil international du bâtiment pour la recherche et l’innovation en construction..................................22 Conseil national de recherches du Canada (CNRC)............................29 CORBEC.......................................52 Corus.......................................36, 49 Daiwa House...........................33, 42 Davinci..........................................34 ÉcoTerra.........................................49 Fleming Construction..................36 FPInnovations..............................54 Groupe Canam.......................23, 44 Habitat 67......................................49 Habitech........................................53 Helmut Schulitz............................34 Holler Associates...........................29 Hong Kong Housing Authority....32 Hôtel 71.........................................50 Huf Haus.......................................34 Institut canadien du béton préfabriqué/précontraint........ C-3 Institut de recherche en construction..................................29 Jeldwen..................................C-2, 58 Kalzip........................................... 47 Kawneer........................................27 Kieran & Timberlake....................28 Koslov............................................49 MAH-LeMessurier........................51 Maison&Objet..............................45 Maisons Alouette..........................49 Maisons Laprise.....................30, 41 ManuBuild..............................32, 36 Métal Sartigan..............................17 Misawa Ceramics..........................34 Misawa Home...................14, 26, 33 Misawa Techno..............................42 Muji...............................................32 National Home.............................51 NCC (Suède).................................36 NORDIC Structures bois............11 Norbec Architectural.............53, 58 OAQ...............................................37 Oldcastle........................................49 Ouellet...........................................58 Outinord........................................52 PanaHome...............................33, 42 Preuksa..........................................44 Radziner........................................48 Richardesign..................................50 Sanyo Home............................33, 42 Secrétariat à l’habitation et au développement urbain..................12 Sekisui Chemical...........................33 Sekisui HEIM..........................26, 33 Ali-Oglu Egon...............................46 Davidson Colin H...........................9 Dawson William F.........................12 Ehrenkrantz Ezra..........................10 Fuller Buckminster.........................8 Gehry Frank..................................15 Gregotti Vittorio...........................41 Habraken Niklas J.........................22 Kieran Stephen..............................28 Kurokawa Kisho............................47 LeMessurier William.....................51 Toffler Alvin...................................20 McLuhan Marshall........................20 Utida Yositika................................22 Steidle Otto....................................40 Warzawski Abraham.....................28 Stone Edward Durrel....................51 Timberlake James..........................28 22 au 26 août Sommet mondial Écocité Palais des congrès de Montréal www.ecocity2011.com 25 au 29 septembre Congrès mondial de l’UIA Tokyo www.uia-architectes.org/ texte/france/Congres/ Tokyo2011/100217FR.html 12 au 14 octobre Conférence intercontinentale en intelligence territoriale Gatineau labmit.org/itgatineau2011 Sekisui House..........................39, 42 Shansken-IKEA.............................32 Shokbéton...............................40, 55 SHQ............................................ C-4 Simpson Strong Tie......................46 Spacebox........................................49 Takenaka Corporation..................24 Tata Steel........................................36 Tindall...........................................49 Tempo............................................49 Toyota............................................33 Toyota Housing.............................34 Triedro...........................................46 UN HABITAT...............................29 Université Dalhousie.....................28 Université de Montréal.................28 Université polytechnique de Hong Kong...............................26 Verbus............................................49 Vicwest............................................4 VISION Modular Structure.........36 Weckenmann...........................34, 44 Weinmann.....................................34 Yorkon.....................................36, 48 Les annonceurs apparaissent en caractères gras 4 au 7 octobre Greenbuild 2011 Toronto www.greenbuildexpo.org 3 et 4 octobre Métropoles des Amériques : inégalités, conflits et gouvernance UQAM – Pavillon Sherbrooke securemp.sav.uqam.ca/ metropoles/ 11 au 14 octobre International Conference of Young Urban Researchers Lisbonne, Espagne conferencias.cies.iscte.pt/index. php/icyurb/sicyurb Dossier La transformation du bois L’industrie de la transformation du bois est en pleine mutation. Elle se dirige de plus en plus vers des activités de deuxième et de troisième transformation, qui permettent la création d’une valeur ajoutée aux produits offerts. Cette nouvelle réalité a pour effet d’amener des changements à la mise en marché, aux règlementations, aux d’équipements et aux usines de transformation, à la formation, à la R&D et à une approche écologique plus présente. 30 octobre au 3 novembre National Landscape Architecture Convention San Diego, É.-U. www.asla.org/2011meeting 26 octobre Salon Contech (Québec) Centre des congrès www.contech.qc.ca Jusqu’au 20 décembre Réinventons la ruelle Exposition – Maison de l’architecture du Québec www.maisondelarchitecture.ca 29 et 30 octobre International Conference on Constructed Environment Chicago, É-U. www.ConstructedEnvironment. com/Conference 10 au 12 janvier 2012 Sustainability Conference Université de ColombieBritannique, Vancouver onsustainability.com/ conference-2012 30 octobre au 3 novembre Congrès ASLA San Diego Convention Center www.asla.org 18 au 23 juin 2013 INALCO 2013 ÉTS, Montréal www.inalco2013.com 7 au 12 novembre Batimat Paris Expo, Porte de Versailles www.batimat.com Perspective • Les matériaux dits « écologiques » • Design et psychanalyse! • La signalétique urbaine Réalisations • Design et Airbus • Parc Chauveau : œuvre d’intégration à l’architecte • Pierre Thibault Matériaux • Chauffage radiant • La construction abritée Tombée 16 septembre les conférences FORMES Les 2e et 3e transformations du bois Les enjeux Québec, automne (date à confirmer) Information : 514 736-7637, poste 1 v7 n3 - 2011 prochain numéro 29 septembre au 7 octobre Entretiens Jacques Cartier Montréal, Québec, Ottawa www.centrejacquescartier.com 24 au 26 octobre Congrès International design Alliance Taipei Convention Center www.2011idacongress.com - 23 et 24 septembre Foire de l’environnement et habitation saine Brome, Estrie www.projetecosphere.org 29 septembre au 1 octobre Congrès APCHQ Fairmount Reine Élizabeth, Montréal www.apchq.com er 29 novembre Salon Contech (Montréal) Palais des congrès www.contech.qc.ca formes agenda 15 au 17 septembre Congrès ACQ Fairmount Tremblant www.acq.org 23 et 24 septembre Par-delà les pierres Le patrimoine matériel et immatériel des communautés religieuses Musée de la civilisation, Québec www.congres_schec_2011.cieq.ca PRODUCTION ADICC (Simon Voyer, GTL) Impression : Lithochic RÉDACTRICE EN CHEF Marie Gagnon 26 au 29 août International Seminar on Urban Form Université Concordia, Montréal www.isuf2011.com Jusqu’au 4 septembre La bonne cause – L’architecture de paix Exposition CCA, Montréal www.cca.qc.ca [email protected] www.formes.ca Tél. : 514-736-7637 1 877 FORMES 9 Télécopieur : 514-272-3477 ABONNEMENT (Taxes incluses) $CA Canada 1 an : 27 $, 2 ans : 50 $ Amérique 1 an : 50 $, 2 ans : 85 $ Outre-mer 1 an : 90 $, 2 ans : 155 $ Étudiant -15 % Toute demande de reproduction des textes et des illustrations doit être acheminée par écrit à l’éditeur en expliquant Individus COLLABORATEURS Sylvie Lallier, Roger-Bruno Richard, Temy Tidafi. Chirurgien de l’image Gabriel-Thomas Leclerc Que le temps soit très froid, très chaud et sec ou très humide, les enveloppes de bâtiment sont continuellement mises à l’épreuve. C’est pourquoi les panneaux métalliques isolants sont conçus spécifiquement pour contrôler la température intérieure peu importe les conditions météorologiques extérieures. De plus, ils offrent l’avantage d’un assemblage rapide et efficient en une seule opération sur tout le pourtour du bâtiment, ce qui réduit le temps d’installation et les coûts de main-d’œuvre. Offerts en divers profilés, couleurs, dimensions et finis, les panneaux métalliques isolants de Vicwest vous permettront de donner libre cour à votre inspiration créatrice. vol.7 nº3 Les systèmes PMI de Vicwest : une idée rafraîchissante 2011 Éditeur Claude Paquin Couverture Illustration : Urban Renaissance – KSI ADMINISTRATION Magazine FORMES 6718, rue Chambord, Montréal (Québec) H2G 3C3 Canada PUBLICITÉ 514 736-7637, poste 5 FORMES appuie toute initiative favorisant le développement durable et une saine gestion de l’environnement. Le magazine utilise une encre écologique et est imprimé sur du papier recyclé. Panneaux métalliques isolants de Vicwest : Beau temps, mauvais temps. trouvez tous les www sur formes.ca Organismes et entreprises 5 8 20 26 28 32 fonctionnel, harmonieux et confortable. Le choix du système d’isolation/pare-air mérite autant années et améliore la durabilité d’un bâtiment. WALLTITE ECO s’adapte à toutes les formes, 240 % 38 adhère à tous les recoins et n’a pour limite que votre imagination. Cette mousse permet de créer SYSTÈMES CONSTRUCTIFS INDUSTRIALISÉS BIM : MODE OU PANACÉE? Réduire la consommation d’énergie et augmenter la qualité en : 1- Simplifiant la production; 2- Assurant un meilleur contrôle de qualité; 3- Permettant l’adaptabilité sans destruction; 2631-4F-DD-COM 4- Réduisant les débris de construction. AUGUST 2011 URGENCE D’AGIR RÉALISATIONS À TRAVERS LE MONDE • La préfabrication à Hong Kong; • • Les modules japonais; • 9” X 12” L’intervention des distributeurs de mobilier intérieur; • Le préusiné et l’approche ManuBuild en Europe. LA « PALETTE » DES SYSTÈMES CONSTRUCTIFS PRÉUSINÉS ________________ / PROSPECTIVEMENT DISPONIBLES PRÉSENTEMENT en bois, acier, béton et composites. ________________ Quelques exemples : colonne; • Dalle et poteau; • Panneaux; __________________ _ • Joint intégré; • Module sectionnel; • Boîte; • Noyau porteur; • Mégastructure; • Mécanisation du chantier. • Poutre et ________________ _ une enveloppe ayant une bonne étanchéité à l’air, ce qui procure à votre bâtiment l’isolation à haute performance méritée. Pour savoir comment WALLTITE ECO peut améliorer votre prochain projet, visitez www.walltiteeco.com ou composez sans frais le 1-866-474-3538. WALLTITE ECO est une marque déposée de BASF Canada Inc. EcoLogo est une marque de commerce d’Environnement Canada. Le programme de certification de la qualité intérieure de l’air GREENGUARD intitulé « GREENGUARD Indoor Air Quality Certified » est une marque déposée, et le programme GREENGUARD enfants et écoles intitulé « GREENGUARD Children and Schools » est une marque de service, de leurs propriétaires respectifs ; toutes utilisées sous permission par BASF Canada Inc. © 2011 BASF Canada Inc. SYSTÈMES CONSTRUCTIFS INDUSTRIALISÉS ET DÉVELOPPEMENT DURABLE 56 les conférences FORMES 54 CONCLUSION v7 n3 - 2011 de considération. Notre isolant/pare-air à alvéoles fermées a fait ses preuves. Il résiste aux Les quatre stratégies d’individualisation : • La flexibilité du produit; • La flexibilité de l’outil; • La polyvalence; • La combinatoire. Agenda Index • Le retard du Québec et du Canada : A- Conservatisme du milieu de la construction, WALLTITE B- Fragmentation du marché, C- Carence dans la formation des professionnels; COMMERCIAL AD • L’avis du Conseil de la science et de la technologie du Québec; • La réunion stratégique organisée par le Conseil national de recherches du Canada en 2009; MAGAZINE FORMES• Le problème des bidonvilles et des sans-abri; • Industrie de la construction ou conglomérats industriels? CHRISTINE Vous apportez beaucoup de soins à la conception d’un bâtiment pour qu’il soit à la fois INDIVIDUALISATION ET INDUSTRIALISATION DU BÂTIMENT 5 25 - MD Le bâtiment préusiné : • Avantages de l’usine et niveaux technologiques; • L’industrialisation du bâtiment : organisation générique basée sur la quantité et offrant un produit fini; • Les trois catégories de systèmes constructifs préusinés et industrialisés : le Meccano assemblé au chantier, le volume usiné et l’hybride; • Le protocole opérationnel : critères de rendement, coordination dimensionnelle et interfaces. formes Le système d’isolation/pareair WALLTITE ECO convient parfaitement à presque tout espace que vous concevez. CONSTRUIRE AVEC LES STRATÉGIES ET TECHNOLOGIES DE L’INDUSTRIALISATION Rendre l’architecture de qualité accessible au plus grand nombre et adaptable dans l’espace et le temps. sommaire METTEZ-Y DU MAUVE. Les systèmes constructifs préusinés… et industrialisés 7 Rendre l’architecture de qualité CONSTRUIRE AVEC LES STRATÉGIES ET LES TECHNOLOGIES DE L’INDUSTRIALISATION accessible au plus grand nombre et adaptable dans l’espace et le temps formes 8 En usine, cinq niveaux technologiques sont disponibles : 1- Préfabrication, 2- Mécanisation, 3- Automatisation, 4- Robotique et 5- Reproduction (Richard, 2010). 1- La PRÉFABRICATION. Comme le terme « pré » l’indique, il s’agit d’une fabrication faite d’avance et/ou ailleurs. Très souvent, la préfabrication recourt aux mêmes procédés et matériaux que le chantier tout en bénéficiant des avantages inhérents à l’usine mentionnés Les quatre premiers niveaux demeurent généralement asservis aux procédés traditionnels. Le premier s’intéresse plutôt au lieu et/ou au moment de la production, alors que les trois suivants s’appliquent à écarter la main-d’œuvre au profit de la machinerie. Le cinquième niveau, la reproduction, vise une véritable simplification de la production et nécessitera des investissements en imagination plutôt qu’en machinerie. L’INDUSTRIALISATION DU BÂTIMENT Si l’on fabriquait une automobile de la façon dont on construit traditionnellement un édifice, le prix serait inabordable et la qualité incertaine; il en va de même pour la plupart des produits disponibles sur le marché. Par contre, l’industrialisation a démontré une hypercapacité à réduire les coûts, à améliorer la qualité et à rendre les produits complexes économiquement accessibles au plus grand nombre. L’industrialisation est reliée au plus grand nombre, car elle tient effectivement son pouvoir de la quantité : un vaste marché va permettre de maintenir une organisation continue et d’amortir l’investissement dans un procédé capable en retour de simplifier la production. L’industrialisation est d’abord et avant tout le fait d’une (A) organisation générique (B) basée sur la quantité et (C) offrant un produit fini. A- L’organisation générique Une organisation générique vise à coordonner tous les participants et toutes les activités liées à la génération d’un grand nombre de bâtiments (conception/fabrication/assemblage). C’est le contraire de l’approche traditionnelle en construction. L’approche traditionnelle : le bâtiment comme service Dans l’approche traditionnelle, le bâtiment est vu comme un SERVICE demandé par un propriétaire particulier pour un site particulier. À cette fin, le propriétaire va recruter une équipe de professionnels qui vont préparer des plans et devis pour soumission, à la suite de quoi une équipe entrepreneurs/sous-traitants sera sélectionnée tout comme s’il s’agissait d’un prototype; avec les retards, les hausses de coûts et les défectuosi- L’approche traditionnelle (d’après Colin H. Davidson). Adaptation par l’auteur d’un schéma préparé par le professeur Colin H. Davidson pour la revue IF. tés éventuelles qui s’ensuivent dans bien des cas. Et l’on recommence ainsi à chaque projet : autre client, autre équipe de professionnels, autre jeu de plans et devis et autre équipe entrepreneurs/ sous-traitants. Par ailleurs, certaines applications de l’approche traditionnelle ont donné naissance à des réussites qu’il serait possiblement rentable de convertir en solutions industrialisées. Le siège social de la Caisse de dépôt et de placement du Québec (CDP) à Montréal, par exemple, affiche un murrideau à double paroi entièrement assemblé en usine et particulièrement facile à installer, une distribution d’air sous plancher surélevé et des cloisons déplaçables. Il s’agit là du départ de ce qui aurait pu devenir une solution préusinée adaptable à d’autres programmes de même nature. L’organisation générique : le bâtiment comme produit Une organisation générique visant à appliquer les stratégies et technologies de l’industrialisation voit le bâtiment comme un PRODUIT et non plus comme un service visant un seul client. Le bâtiment devient un produit adaptable aux besoins diversifiés de plusieurs clients. Les opérations ne seront pas déclenchées par des propriétaires, mais plutôt préparées en amont de la demande des propriétaires par ladite organisation générique. Son mandat est de recruter la plus grande clientèle possible, sur la base d’une étude de marché. Toute étude de marché va nécessairement reconnaître l’importance de rencontrer non seulement les besoins fondamentaux des clients et de leur évolution dans l’espace et le temps, mais également la diversité des personnalités. Nécessité qui interpelle les stratégies d’individualisation à l’intérieur de la production industrialisée, que l’on désigne sous le vocable de « mass customization ». v7 n3 - 2011 • Protection climatique; • Meilleur contrôle de la qualité; • Outillage précis et spécialisé (gabarits, ajustements mécaniques, etc.); • Arrimage numérique au Building Information Modeling (BIM); • Rationalisation de la production le long de la chaîne de montage (aiguillage du matériel et des sous-assemblages); • Économie de main-d’œuvre; • Plus grand pouvoir d’achat des fournitures (point de livraison unique, grandes quantités, etc.); • Réduction des déchets de l’ordre de 50 % par rapport à la construction in situ; • Montage simple et rapide au chantier; • Réduction des nuisances pour le voisinage par rapport à la construction in situ. ci-haut. La préfabrication est en mesure d’introduire des économies allant de 10 à 15 % lorsque la demande fait rouler l’usine à plein rendement. 2- La MÉCANISATION permet à l’outil d’alléger le travail de l’ouvrier. De nos jours, il y a un certain niveau de mécanisation lorsqu’il y a préfabrication. 3- Au niveau de l’AUTOMATISATION, l’outil remplace l’ouvrier. Seul le « superviseur » est constamment sur place, bien que le succès de l’opération dépende principalement de l’ingénieur de production et de l’interaction entre la programmation et les « bons de commande ». En Suède, où la construction résidentielle unifamiliale a fortement alimenté la production automatisée au cours des années 1990, on lui a attribué des économies allant jusqu’à 27 % comparativement à la construction artisanale au chantier. 4- La ROBOTIQUE confie au même outil l’exécution de tâches diversifiées et réparties sur plusieurs axes. Trop onéreuse pour être associée au clouage des montants en bois ou à la pose de la brique, la robotique sera plutôt arrimée au contrôle numérique et à l’individualisation du produit fini. 5- La REPRODUCTION implique la recherche et le développement de procédés innovateurs capables de court-circuiter les longues séquences linéaires répétitives inhérentes aux méthodes d’origine artisanale encore en vigueur dans le milieu de la construction. - - v7 n3 - 2011 A rchitecture et construction! S’il peut y avoir construction sans architecture, il n’y aura pas d’architecture sans construction. Le rôle de l’architecture est à la fois de concevoir et de matérialiser un milieu de vie dédié à l’épanouissement de ses occupants. De tout temps, le concept architectural s’est matérialisé en fonction des ressources disponibles dans un contexte donné. L’Inuit construisait un dôme avec le bloc de glace, seul matériau accessible; Michel-Ange et ses successeurs ont monté le dôme de Saint-Pierre de Rome en recourant à l’habileté des tailleurs de pierre de l’époque; Buckminster Fuller a réalisé ses dômes géodésiques (dont celui de notre Biosphère) en développant un réseau de tubulures sur trame triangulaire. Or, depuis plus d’un siècle, la quasi-totalité des produits accessibles au plus grand nombre sont fabriqués en usine, qu’il s’agisse d’un meuble, d’un ordinateur, d’une automobile, d’un avion ou d’un navire. Il en va de même pour la plupart des matériaux ainsi que pour certains composants du bâtiment (les fermes de toit, la dalle alvéolaire précontrainte, la fenestration, le mobilier modulaire de cuisine et de rangement, etc.); c’est également le cas pour quelques soussystèmes, notamment la charpente d’acier et le mur-rideau. Mais, jusqu’à ce jour, ce n’est généralement pas le cas du bâtiment en tant qu’entité. Évidemment, il ne s’agit pas de traiter tous les bâtiments comme des produits préusinés et industrialisés, mais bien de faire profiter la construction des avantages de l’usine et de l’industrialisation. Il s’agit d’offrir en architecture l’équivalent de ce que le « prêt-à-porter » est à la « haute couture ». L’un n’empêche pas l’autre : il y aura toujours plusieurs projets dont la nature ou les objectifs ne conviennent pas aux systèmes constructifs préusinés et industrialisés. LE BÂTIMENT PRÉUSINÉ Sauf exception, la plupart des bâtiments sont encore réalisés à même le chantier, selon des méthodes plus ou moins artisanales et très souvent distinctes d’un bâtiment à l’autre. À ce jour, tant au Québec qu’au Canada, le bâtiment profite peu des avantages de la fabrication en usine, et encore moins des stratégies et technologies de l’industrialisation alors qu’elles sont appliquées dans tous les autres domaines. Pourtant, le simple fait de produire en usine comporte des avantages majeurs : formes Roger-Bruno Richard 9 formes - v7 n3 - 2011 Les sous-systèmes L’efficacité et la réussite du bâtiment résulte de l’interaction de cinq fonctions principales : la charpente, l’enveloppe, le cloisonnement, les services et les équipements. Chacune de ces fonctions correspond à un sous-système distinct requérant des technologies relativement distinctes. Ces technologies sont généralement maîtrisées par des manufacturiers spécialisés qui produisent à titre de sous-traitants; bien que certains soussystèmes puissent être intégrés à d’autres (par exemple les panneaux d’enveloppe porteurs, le bloc équipement de cuisine/salles d’eau/puits de plomberie, etc.). Conséquemment, c’est surtout au niveau des sous-systèmes que le système se définit. L’organisation générique sera structurée différemment selon qu’il s’agit de supporter soit un système « ouvert », soit un système « fermé ». 10 Organisation générique supportant un système ouvert Un système OUVERT donne la possibilité d’échanger avec son environnement. Un système constructif ouvert offre l’INTERCHANGEABILITÉ des sous-systèmes, lorsque les conditions de compatibilité sont remplies. Le système ouvert va reposer sur les épaules d’un « organisateur du système », préférablement un architecte appuyé par une équipe d’ingénieurs, dont le rôle sera de réaliser les conditions nécessaires pour obtenir l’interchangeabilité. L’organisateur va normalement viser un grand nombre de propriétaires. Il peut partir de technologies disponibles sur le marché ou bien inciter un certain nombre de manufacturiers à répondre à des critères de rendement susceptibles de générer une innovation avantageuse. Par la suite, un architecte de projet et un entrepreneur-monteur seront chargés de livrer chacun des bâtiments en recourant au système retenu. C’est ainsi que le professeur Ezra Ehrenkrantz a regroupé, à la fin des années 1960, 13 commissions scolaires de la Californie dans le cadre d’une opération appelée « School Construction Systems Development » (SCSD). Le regroupement portait sur le développement et le préachat des mêmes sous-systèmes pour l’ensemble des bâtiments à construire. Un devis de rendement fut établi et chaque manufacturier d’un sous-système devait accompagner sa soumission d’une preuve de compatibilité avec au moins deux manufacturiers des autres sous-systèmes complémentaires, ce qui donnait des options à l’organisateur du système (Ehrenkrantz, 1989). Une fois le préachat établi, un architecte et un entrepreneur-assembleur distincts furent sélectionnés à l’échelle locale pour chacune des écoles. Comme le sous-système enveloppe était laissé « hors système », chaque école présente des façades distinctes s’harmonisant avec le voisinage. Le résultat? Pour un coût semblable à celui des écoles construites traditionnellement, le SCSD ajoutait la climatisation, la flexibilité des cloisons (adaptabilité aux variations de clientèle et de formule pédagogique), l’éclairage indirect et une qualité supérieure de finition. ImagInez... Système fermé ou ouvert (interchangeabilité). Schéma générique. ... nous réalIsons Organisation générique supportant un système ouvert (d’après Colin H. Davidson). Adaptation par l’auteur d’un schéma préparé par le professeur Colin H. Davidson pour la revue IF. Aspirez à un design performant et innovant Misez sur notre bois Les sous-systèmes du système SCSD : structure d’acier, plafond éclairage, chauffage/ventilation/ climatisation et cloisonnement. Ezra D. Ehrenkrantz, volume Architectural Systems (voir Références). www.nordicewp.com SLENDERWALL SYSTÈME DE BÉTON LÉGER CHARPENTE D’ACIER GALVANISÉ P R É FA B R I Q U É C’est ainsi qu’on peut qualifier d’ouvert le système résidentiel multifamilial en béton DESCON, initiative de l’ingénieur montréalais William F. Dawson et seule proposition non étasunienne lauréate du concours « Operation Breakthrough » organisé par le Secrétariat à l’habitation et au développement urbain (HUD) des États-Unis. Le système DESCON n’opérait aucune usine, car il recoure à des entreprises sous-traitantes locales et/ou régionales existantes. L’appel de soumission est basé sur trois documents : le cahier des critères de performance, le cahier de coordination modulaire et le cahier des détails d’interfaces. Le soumissionnaire est libre de choisir ses technologies pourvu qu’elles se conforment à ces trois prescriptions. Des édifices d’une qualité exceptionnelle en résultèrent. William F. Dawson et photo par l’auteur. CONCEPTION ASSISTÉE Organisation générique supportant un système fermé (d’après Colin H. Davidson). Adaptation par formes - v7 n3 - 2011 l’auteur d’un schéma préparé par le professeur Colin H. Davidson pour la revue IF. 12 Organisation générique supportant un système fermé Un système FERMÉ n’offre aucun échange avec son environnement. Un système constructif fermé entraîne normalement une INCOMPATIBILITÉ avec les composants/assemblages/ sous-systèmes des autres manufacturiers. Les sous-systèmes sont offerts uniquement par le manufacturier-assembleur ou par l’organisation « commanditaire » du système. Il appartient à un propriétaire intéressé de sélectionner ou de ne pas sélectionner le système. Cette décision se prend généralement à la suite d’une analyse comparative avec les autres systèmes sur le marché, analyse effectuée par un professionnel agissant comme « évaluateur ». Une fois le système retenu, un propriétaire va demander à une équipe architectes-ingénieurs de préparer un projet spécifique en suivant les règles du système. Par ailleurs, le manufacturierassembleur ou l’organisation « commanditaire » du système offre fréquemment les services de ces professionnels. C’est ainsi que les manufacturiers de panneaux et de modules 3D préusinés au Japon présentent plutôt des systèmes fermés. Le propriétaire est généralement un client qui se rend à un parc permanent de maisons préusinées; il choisit un modèle et des options afférentes. Il a également le choix soit d’esquisser son projet sur une table numérique qui répondra avec des dessins compatibles, soit d’engager un architecte informé du système. Trois à quatre mois plus tard, le client recevra le produit (sa maison) clé en main sur le site qu’il aura prédéterminé. CONTRÔLE DE LA QUALITÉ TOTAL PRECAST ARCHITECTURAL DÉVELOPPEMENT DURABLE WWW.BPDL.COM RESTAURATION RATIONNALISATION BÉTON GFRC ----------------ÉLÉMENTS STRUCTURAUX S Y S T È M E ESPACE D’AIR RÉDUISANT LES PONTS THERMIQUES Le système DESCON : soussystèmes et prototype à Jersey City, É.-U. Schéma par D E C O N S T R U C T I O N BÉTON HAUTE PERFORMANCE DE 50mm B-La quantité L’industrialisation fonctionne à la manière d’une équation : un vaste marché (« quantité ») va amortir (diviser en fractions marginales) l’investissement initial dans une technologie capable de simplifier la production. Voilà la véritable nature de l’industrialisation : simplifier la production d’objets complexes. Idéalement, il s’agirait d’un procédé de niveau « reproduction ». Plusieurs approches permettent de simplifier la production : le recours à un matériau plurifonctionnel, à la réduction du nombre de pièces, à l’outil à filière, au contrôle numérique, au jointement intégré, etc. De plus, la sous-traitance en tant que telle va simplifier le travail du manufacturier-assembleur et en même temps diminuer l’envergure de son investissement. formes - v7 n3 - 2011 Québec. 14 Éléments à joint intégré du système Componoform (É.-U.). Componoform. • Le MATÉRIAU PLURIFONCTIONNEL implique le développement d’un matériau qui en remplace plusieurs tout en rencontrant l’ensemble de leurs critères de rendement. C’est notamment le cas du panneau de béton léger PALC (Precast Autoclave Lightweight Concrete) produit par Misawa Home au Japon. Une fois recouvert d’un enduit hydrofuge, ce panneau remplace à lui seul le parement extérieur (plusieurs motifs sont possibles), le pare-air, une partie de l’isolant thermique et les colombages de nos murs résidentiels nord-américains. • La RÉDUCTION DU NOMBRE DE PIÈCES implique la concentration en une seule pièce de ce qui en demandait plusieurs auparavant. C’est le cas du puits de plomberie « imprimé » où tous les trajets sont emboutis en demi-cercle sur deux plans symétriques inversés « main gauche/ main droite ». Ces deux plans sont réunis par adhésif roulé à plat de façon à générer un réseau de conduits tubulaires (Richard, 2005). • L’OUTIL À FILIÈRE va générer des formes linéaires complexes au moyen d’une filière (die) interchangeable correspondant au négatif du profilé recherché. C’est le cas de l’extrusion où un simple changement de filière introduit un nouveau profilé. En une seule opération, l’extrusion permet d’obtenir le profilé d’un murrideau en aluminium, d’un cadre de fenêtre en PVC et même d’une dalle alvéolaire précontrainte en béton. Dans ce dernier cas, l’extrusion remplace les opérations de coffrage/étaiement/coulée/démontage/décoffrage menées sur un chantier traditionnel alors que la dalle s’installe en une seule opération au chantier. • Le recours au JOINTEMENT INTÉGRÉ vise à faciliter le jointement de plusieurs éléments en le reportant en dehors du point de rencontre géométrique. C’est notamment le cas des systèmes de type « joint intégré » : au lieu de relier deux colonnes et quatre poutres à la rencontre des trois axes, ce point de rencontre est monolithe et les éléments sont réunis « deux à deux » un peu plus loin. Distribution de la soustraitance du B-787 de Boeing (É.-U.). Boeing Aircraft. • La SOUS-TRAITANCE implique la distribution du travail en sous-assemblages modulaires complémentaires et usinables en même temps par différents manufacturiers spécialisés. En d’autres mots, les principes d’amortissement d’un procédé capable de simplifier la production s’appliquent autant au niveau des assemblages et sous-systèmes qu’à celui de l’assemblage final. Tous les manufacturiers font appel à la sous-traitance. Un sous-traitant peut amortir son outillage élaboré et coûteux sur plusieurs contrats provenant de manufacturiers-assembleurs différents, voire même compétiteurs, alors qu’un manufacturier seul n’utiliserait pas cet outillage de façon régulière. C’est ainsi que plusieurs manufacturiers font appel au même sous-traitant en ce qui concerne l’extrusion des profilés de murs-rideaux en aluminium. Par exemple, Bombardier Aéronautique (troisième avionneur dans le monde) fabrique à Montréal des parties de fuselage pour Boeing et Airbus (respectivement premier et deuxième avionneurs); c’est ainsi que la fabrication du Boeing 787 est répartie entre des soustraitants de huit pays. Un des multiples assemblages à partir des composants du jeu de Lego. Lego C- Le produit fini (système constructif) En industrialisation du bâtiment, le produit fini offert par l’organisation générique n’est généralement pas un bâtiment, mais plutôt un système constructif. Un système constructif se définit comme un ensemble de pièces interactives où les détails sont réglés de façon à convenir à plusieurs bâtiments distincts. Dans chaque cas, les détails sont les mêmes, mais l’assemblage varie chaque fois selon la conception. Et ce, au lieu de réinventer la construction chaque fois qu’un édifice est planifié, ainsi qu’il arrive souvent dans l’approche traditionnelle. Des variations presque infinies peuvent être générées par les pièces d’un système constructif, tout comme pour le jeu de Lego et de Meccano offerts aux jeunes. Le système constructif peut démontrer ses avantages à même les réalisations précédentes, où les mêmes détails ont fait leurs preuves. Ainsi, le client pourra voir la nature du produit envers lequel il s’engage, même s’il s’agit d’un édifice différent quant à la fonction ou à la forme. v7 n3 - 2011 Lit d’extrusion de dalles alvéolaires précontraintes en béton chez Schokbéton Québec. Photo par Schokbéton Schéma par l’auteur. - Le puits de plomberie « imprimé ». Schéma par l’auteur. Fraiseuse sur cinq axes dirigée par contrôle numérique. formes Comparaison entre le mur nord-américain à ossature de bois et le panneau PALC. Source: Misawa Home • Le recours au CONTRÔLE NUMÉRIQUE (CNC) permet de générer une forme complexe avec précision en programmant les mouvements d’un outil à cinq axes. Là aussi, un simple changement de la modélisation numérique (BIM) permet de générer une forme différente. C’est essentiellement grâce au contrôle numérique que l’on peut réaliser les projets proposés par l’architecte Frank Gehry. 15 LES TROIS CATÉGORIES DE SYSTÈMES CONSTRUCTIFS PRÉUSINÉS ET INDUSTRIALISÉS En tant que produit industrialisé, le bâtiment est conditionné par une caractéristique spécifique importante qui le distingue de tous les autres produits : il doit prendre racine sur un site. À l’usage, l’on constate que c’est effectivement le partage du travail entre l’usine et le chantier qui aura le plus d’influence sur la morphologie d’un système de construction préusiné et industrialisé. Neuf (« A » à « I ») types de systèmes sont identifiables quant à ce partage, lesquels peuvent être regroupés à l’intérieur de trois grandes catégories : le MECCANO assemblé au chantier, le VOLUME USINÉ et l’HYBRIDE. 1- Le MECCANO assemblé au chantier Tous les sous-systèmes, y compris la charpente, sont fabriqués à l’usine, mais transportés au chantier en pièces détachées : A- Poutre et colonne; B- Dalle et poteau; C- Panneaux; DJoint intégré. 2- Le VOLUME USINÉ Tous les espaces et tous les éléments du logis sont entièrement fabriqués, assemblés et finis à l’usine en tant que modules tridimensionnels ne nécessitant qu’un simple raccordement aux fondations, aux services et entre eux une fois parvenus au site : E- Module sectionnel; F- Boîte. 3- L’HYBRIDE Les éléments sophistiqués du bâtiment sont fabriqués en usine alors que le chantier se charge des opérations pénalisées par le transport : GNoyau porteur; H- Mégastructure; I- Mécanisation du chantier. formes - v7 n3 - 2011 La distribution du travail se fait en conséquence. Il ne s’agit pas de construire une méga-usine à chaque fois. Selon le type de système, des usines déjà en place peuvent participer, soit en ajustant leur technologie actuelle, soit en adoptant une technologie innovante pouvant aller jusqu’au niveau de la « reproduction ». La boîte tout comme le noyau porteur en tant que tel impliquent par définition l’assemblage en usine de modules tridimensionnels, alors que les autres systèmes utilisent le chantier comme lieu d’assemblage final. Dans tous les cas, la précision offerte par les procédés en usine fait en sorte que les jointements sont rendus faciles et rapides à réaliser au chantier. 16 Schéma explicatif des trois catégories de systèmes préusinés et industrialisés. Schéma par l’auteur. LE PROTOCOLE OPÉRATIONNEL Comment procéder? Quelles sont les règles à suivre pour bénéficier des stratégies et des technologies préusinées et industrialisées? Une fois l’organisation générique établie, les règles à suivre seront à l’image du niveau technologique anticipé, de la quantité à maîtriser et de la facilité d’assemblage à assurer. Les règles à suivre constituent un protocole à trois volets : les critères de rendement, la coordination dimensionnelle et les interfaces. Ce protocole équivaut au « manuel de l’utilisateur » d’un système préusiné et industrialisé. Une dérogation risque de compromettre la mise en œuvre et d’entraîner des conséquences négatives tant au niveau économique que technique, comme ce fut le cas avec certains systèmes dans le passé. Distribution du travail entre l’usine et le chantier selon chaque type de système. Schéma par l’auteur. Coordination dimensionnelle et tolérance La coordination dimensionnelle vise à • Faciliter l’assemblage et, le cas échéant, l’interchangeabilité des composants préfabriqués en se référant à une grille modulaire basée sur la plus petite dimension (« module ») commune; cette grille « modulaire » permet une localisation sur la ligne, entre les lignes ou adjacente aux lignes. • Réduire la variété des dimensions des composantes du bâtiment en optant pour un nombre limité de dimensions préférentielles qui seront des multiples du module de base. En construction, les lignes simples n’existent presque jamais : la rencontre de deux éléments correspond à un espace appelé « interstice » plutôt qu’à une ligne. La tolérance prescrit la largeur maximale de l’interstice entre la ligne modulaire et les composants afin de tenir compte des facteurs : • De production (degré de précision des outils de fabrication); • D’installation (contraintes géométriques et opérationnelles); • De fonctionnement (contraintes imposées par la dilatation thermique, les effets de l’humidité et les mouvements de la structure). que pour la colle et autres adhésifs lorsqu’ils sont appliqués sous presse. Il en va tout autrement au chantier : la soudure demande une vérification par rayons X alors que la colle et l’adhésif sont vulnérables aux variations climatiques. La fixation mécanique établit une liaison démontable : • Par connexion (profilé de jonction tel qu’une cheville, un clou, une goupille ou autre pièce de jonction); • Par serrage (organe de liaison tel que vis, boulon, rivet, barre de post-tension, etc.); • Par verrouillage (ajustement de deux profils complémentaires tels que dans le cas d’un verrou, d’un crochet ou d’un repli). Conformément à l’agenda du développement durable, la fixation mécanique évite la destruction du composant et permet donc de le réutiliser sans aucune destruction dans le cas d’une reconfiguration, d’un recyclage ou d’une relocalisation. C- La PROTECTION du joint vise à le prémunir contre les effets des forces et agents extérieurs par l’utilisation de produits de remplissage ou de scellement et de profilés tels que bandes, obturateurs et solins. Dans le cas d’une fixation mécanique, il est par définition essentiel de recourir à des produits et profilés facilement détachables, de façon à faciliter le démantèlement des composants le cas échéant. Ces trois facteurs doivent être assumés dès la production en usine afin d’éviter toute surprise désagréable ou tout « bricolage » lors du montage au chantier. La chaise « Thonet » et la chaise « injectée » : mêmes critères de rendement (charge admissible, dimensions, appui lombaire, etc.), mais différents procédés/différents produits/ différents coûts. formes - v7 n3 - 2011 Source: Thonet 18 Les critères de rendement Au lieu de décrire ce que doit être la solution, les critères de rendement définissent de façon mesurable et vérifiable la performance que l’on attend du composant/assemblage/sous-système anticipé. Spécifier en recourant au concept de rendement offre de nouvelles façons de répondre à un ensemble de critères donnés et ouvre de nouveaux créneaux à l’ingéniosité et à l’innovation dans le développement de nouvelles méthodes et technologies, voire de nouvelles approches aux besoins fondamentaux de l’usager (Ehrenkrantz, 1989). En libérant partiellement, sinon totalement, le concepteur des images véhiculées par les précédents, les critères de rendement sont en mesure de favoriser l’éclosion de nouvelles idées innovantes et d’en vérifier la pertinence par rapport aux objectifs à atteindre. L’ensemble des critères de rendement constitue le devis de rendement, lequel devient le document de base pour tout appel d’offres en vue d’évaluer les solutions proposées et d’identifier la meilleure. Le devis de rendement n’exige pas l’innovation; il la permet tout en laissant le Règles d’interface Les règles d’interfaces visent à définir le jointoiement entre des éléments distincts et, le cas échéant, à définir un produit de jonction. Comme les éléments préusinés recourent à la précision acquise à l’usine pour simplifier et à accélérer le raccordement au chantier, le design des jointements devient l’élément clé de la réussite d’un système. Il s’agit de ne pas gaspiller au chantier les économies obtenues en usine. Le jointoiement comprend à la fois : a- La mise en place; b- La fixation; et c- La protection d’un joint. A- La MISE EN PLACE concerne le positionnement en fonction d’un plan de référence qui limite l’espace occupé par chaque composant du joint en tenant compte des tolérances de façon à : • Assurer une répartition uniforme; • Éviter la nécessité de tailler et d’ajuster le matériau sur place; • Permettre l’assemblage des composants séparément (ce qui ouvre la porte à l’interchangeabilité des composants, lorsque nécessaire); B- La FIXATION est un lien plus ou moins permanent obtenu par adhérence « chimique » ou par un procédé dit « mécanique ». La fixation chimique établit une continuité permanente entre deux pièces d’un même matériau (soudure à l’arc) ou remplit l’interstice avec un matériau de jonction tel que mortier, colle ou adhésif. Tout démontage impliquerait une destruction partielle des composants reliés. Le contrôle de qualité d’une fixation chimique est généralement très précis en usine, notamment en ce qui concerne la soudure à l’arc, de même Références EHRENKRANTZ, Ezra D. Architectural System : A Needs, Resources and Design Approach, McGraw Hill, New York, 1989, 241 p. RICHARD, Roger-Bruno. Section Five Degrees of Industrialised Building Production (Chapitre I-B, p. 15-27), du volume New Perspective in Industrialisation in Construction – A State of the Art Report, édité par Gerhard Girmscheid et Frits Scheublin, publié par le Task Group 57 du Conseil international du bâtiment (CIB), ETH Zurich, mai 2010, 329 p. http://cibworld.xs4all.nl/dl/ publications/tg57_pub329. pdf. RICHARD, Roger-Bruno. « Reproduction Before Automation and Robotics », Automation in Construction (journal), édité par Elsevier, Amsterdam, numéro 663, 2005, p. 442 à 451. http:// cat.inist.fr/?aModele=affich eN&cpsidt=16630165. Le nouveau siège social de l’Association de la Construction du Québec En voie d’obtenir une certification LEED NC 9200, boul. Métropolitain Est, Anjou (Québec) H1K 4L2 • 514 354-0609 • www.acq.org champ libre aux technologies courantes, les aspects économiques ayant le dernier mot comme d’habitude. • Performance optimale de l’enveloppe du bâtiment avec toit blanc • Systèmes mécaniques et électriques d’économie d’énergie • Système de réduction de la consommation d’eau • Utilisation de matières recyclées INDIVIDUALISATION ET INDUSTRIALISATION DU BÂTIMENT Roger-Bruno Richard L’ individualisation est une caractéristique fondamentale du genre humain : chacun est différent de son voisin et différent de soi-même dans l’espace et le temps. Si l’architecture veut véritablement servir les usagers, elle va répondre à leur individualité; non seulement en fonction des trois dimensions qui qualifient l’espace, mais également en fonction d’une quatrième dimension qui est le temps. 20 Source Contour Crafting Les quatre stratégies d’individualisation Le même système constructif peut générer chaque fois un bâtiment distinct et spécifique lorsqu’on lui applique les quatre STRATÉGIES D’INDIVIDUALISATION couramment utilisées par les autres industries et que l’on désigne généralement sous le vocable de « mass customization » : 1- La FLEXIBILITÉ DU PRODUIT, 2- La FLEXIBILITÉ DE L’OUTIL, 3- La POLYVALENCE et 4- La COMBINATOIRE (Richard, 2010). Les quatre stratégies d’individualisation proposent différentes modalités d’interventions propres à satisfaire plus spécifiquement les besoins de l’usager. Chacune peut sembler limitée, mais elles sont complémentaires : ensemble elles vont couvrir un large éventail de variations. 1- La FLEXIBILITÉ DU PRODUIT La flexibilité du produit porte sur la modification géométrique d’un même produit, en cours d’usage, afin de l’adapter à des besoins différents. Difficile et coûteuse à obtenir dans la construction traditionnelle, cette flexibilité devient abordable grâce à la précision de la production en usine. • Les cloisons amovibles ou démontables, archétype de la flexibilité du produit, seront relocalisées afin de synchroniser l’espace avec l’évolution des besoins de l’usager. Ainsi, les chambres de jeunes enfants seront positionnées dans l’angle de vision de la chambre des parents alors que l’inverse sera désiré lorsque ces jeunes deviendront adolescents et jeunes adultes. • La distribution des services (notamment sous le plancher surélevé) permettra la relocalisation de la cuisine et des salles d’eau de façon à répondre au repositionnement des cloisons. • Les panneaux de l’enveloppe vont non seulement se conjuguer avec l’aménagement intérieur, mais également afficher en façade la personnalité des occupants, les extrovertis affichant de grandes baies vitrées et les introvertis allant dans le sens contraire. 2- La FLEXIBILITÉ DE L’OUTIL Avec la flexibilité de l’outil, c’est le mode de fabrication lui-même qui devient le générateur de produits différents à même la production : a- Par contrôle numérique, c’est-à-dire numérisation d’une forme pour instruire l’outil chargé de la reproduire en recourant notamment au Building Information Modeling (BIM); c’est le cas du « contour crafting », où un bâtiment est formé par l’addition de couches successives à l’aide d’un traceur linéaire extrudant la matière selon un parcours prédéterminé (www. contourcrafting.org); b- Par changement d’une matrice telle que la filière de l’extrusion ou le maître dessin gouvernant un pantographe multiplicateur; c- Par ajustement de la machine, comme le font les « réservations » à l’intérieur d’un maître moule. v7 n3 - 2011 photo par l’auteur. Flexibilité de l’outil. A- Contrôle numérique (« contour crafting »); B- Changement de matrice; C- Ajustement du moule au moyen de « réservations ». Adaptabilité au scénario enfants/parents/adolescents. Schéma par l’auteur. - Individualisation des façades au niveau de la fenestration. Montage Loin de pénaliser les coûts, l’individualisation permet à l’industrialisation de recruter la QUANTITÉ qui fait sa force. « Quand l’automatisation atteindra son plein potentiel, il sera à peu près aussi économique de produire un million d’objets différents qu’un million d’identiques », disait Marshall McLuhan. Au fur et à mesure que la technologie se développe, le coût de la variation se résorbe, écrivait Alvin Toffler dans Le choc du futur. C’est ainsi que le manufacturier de chaussures va articuler la production d’un modèle de base de façon à générer des variantes de pointure, de largeur et même de style; lesquelles lui permettront de rejoindre le marché requis pour l’amortissement de son outillage. Les manufacturiers japonais de maisons préusinées déclarent qu’aucune des milliers de maisons qu’ils produisent chaque année n’est identique à une autre : l’examen de leurs réalisations prouve qu’ils ont raison. Situation fort différente dans la construction traditionnelle, où l’architecte se fait souvent dire « Mes gars ne sont pas habitués à faire ça! » dès qu’il propose une forme ou un détail tant soit peu inhabituel; avec l’inévitable « coussin » qui s’ensuit lors des soumissions. Schéma synthèse des quatre stratégies d’individualisation. Schéma par l’auteur. formes formes - v7 n3 - 2011 L’individualisation implique : • La possibilité d’offrir à chacun ou à chaque groupe un espace répondant à ses besoins et à sa personnalité; • L’adaptabilité de cet espace afin d’accompagner les changements inévitables qui affectent chaque individu en particulier et la société en général. 21 Planification antérieure Unité 404 Maison trigénérationnelle Planification ULTÉRIEURE Nouvelle unité (app. 404 et 405) réaménagée Pour mieux concevoir. Pour mieux construire. NEXT 21 : adaptabilité de la façade et des plans dans l’espace et le temps. Photo par l’auteur. Illustrations: Yositika Utida formes - v7 n3 - 2011 3- La POLYVALENCE La polyvalence est la propriété pour un même produit de servir d’infrastructure à différentes options : a- Par addition de composants spécialisées (ex. : une « plateforme » automobile); b- Par modifications secondaires (ex. : l’approche « Open Building »). 22 En architecture résidentielle, la polyvalence correspond à l’approche « Open Building », d’abord développée en Hollande par Niklas J. Habraken (Habraken, 1976) et maintenant préconisée par la Commission W-104 (www. open-building.org) du Conseil international du bâtiment pour la recherche et l’innovation en construction (CIB). L’approche « Open Building » distingue cinq niveaux décisionnels, dont deux qui influencent directement le système constructif : la « structure d’accueil » et les « éléments détachables ». • La « structure d’accueil » (Support Structure) est planifiée pour et par l’ensemble de la collectivité d’un édifice multifamilial ou d’un ensemble résidentiel. Elle regroupe sur une trame modulaire uniforme la charpente, les puits de services électromécaniques de même que les circulations. La trame modulaire prévoit des zones neutres entre les éléments de charpente pour faciliter la modification du territoire de chaque logement et de chaque pièce à l’intérieur du logement. • Les « éléments détachables » (Infill) permettent à l’occupant d’installer son logement selon le scénario de sa vie familiale et de le modifier selon son évolution, à l’intérieur tout autant en façade. À cet effet, différents composants modulaires préusinés sont accessibles (idéalement) chez les détaillants de matériaux de construction : cloisons démontables, blocs de cuisines, blocs de salles d’eau, unités de rangement, modules de plancher surélevé, éléments de façade, etc. (Kendall et Teicher, 2000). L’édifice NEXT 21, réalisé à Osaka sous la direction du professeur Yositika Utida (Utida, 2002), applique intégralement l’approche Open Building. NEXT 21 est reconnu internationalement comme l’édifice multifamilial le plus adaptable au monde. (www.osakagas.co.jp/rd/next21/ htme/reforme.htm). (www.arch.hku.hk/teaching/cases/next21/next21.html). Conception intégrée, optimisation énergétique, fabrication, construction. Découvrez les solutions éprouvées et l’approche unique des bâtiments haute performance Murox ®. Pour aujourd’hui, mais surtout pour demain. Canam, un monde de solutions pour soutenir vos créations ! Bakers atWork Office Furniture, Cambridge, ON Les bâtiments haute performance Murox® 1 866 466-8769 www.canam.ws/murox Montréal • Québec • Toronto • Calgary • Boston Une division de Groupe Canam 31 août Programme de l’événement les conférences INDUSTRIALISÉS Les enjeux La KSI : structure d’accueil + éléments détachables et étapes de l’installation. Fukuoka Island Tower et distribution de services avant la pose du plancher surélevé. Illustrations : Urban Renaissance KSI. Photos par l’auteur prochaine conférence FORMES porte un regard approfondi sur les systèmes constructifs préusinés et industrialisés. Les enjeux sont grands, d’autant plus que l’industrie canadienne cumule un retard technologique. Selon le Conseil de la science et de la technologie du Québec, un intérêt accru envers l’industrialisation s’avère stratégique à deux titres : d’une part, afin de protéger le marché intérieur d’importations étrangères pouvant marginaliser les entreprises locales et, d’autre part, pour maintenir nos capacités d’exportation. Le programme de cette journée-conférence est dense et riche en contenu. Nous avons le plaisir d’accueillir deux spécialistes américains, les architectes Stephen Kieran et Stephen Kendall qui nous entretiendront respectivement de stratégies et technologies de l’industrialisation du bâtiment ainsi que de possibilités d’adaptabilité offertes par les systèmes constructifs. Cette rencontre sera aussi l’occasion de démontrer la multiplicité des options des systèmes et de présenter un portrait de plusieurs initiatives au Québec. Une table ronde réunissant des experts de divers secteurs permettra de discuter de certains enjeux. formes - v7 n3 - 2011 Un rendez-vous à inscrire à votre agenda! 24 Analogie de la musique : combinatoire d’éléments de base sur une grille « modulaire ». Schéma par Combinatoire de modules 3D par coordination dimensionnelle et jointement normalisé. Schéma par l’auteur. l’auteur. 4- La COMBINATOIRE La combinatoire donne la possibilité de varier lors de l’assemblage à partir d’un nombre restreint de pièces offertes en très grande quantité. La musique en est le meilleur exemple. Les mêmes six notes, modulées par la « portée », sont réutilisées des millions de fois par des milliers de compositeurs et les mélodies qui en découlent varient à l’infini. La combinatoire nécessite à la fois la normalisation du joint et la coordination dimensionnelle. La normalisation du joint permet de réunir des composants de toute nature pourvu que le jointement soit compatible; c’est le cas des boulons utilisés pour l’assemblage des pièces du jeu de Meccano. La coordination dimensionnelle permet d’associer des éléments de grandeurs diverses pourvu qu’il s’agisse d’un multiple du module de base; c’est le cas du positionnement des trous dans les éléments du jeu de Meccano. Lorsque la coordination modulaire est accompagnée de joints normalisés, il est alors envisageable de réunir des composants, voire même des volumes 3D, comme on le fait avec des blocs Lego. Une fois informée des règles de normalisation du joint et de coordination dimensionnelle spécifiques au système, la modélisation numérique (BIM) est en mesure de prendre en charge la génération des variables pertinentes aux projets envisagés. Quand : 31 août Où : Faculté de l’aménagement, Université de Montréal, amphithéâtre 1120, 2940, chemin de la Côte-Sainte-Catherine Métro : Université de Montréal Stationnement : édifice voisin des HEC Coûts : 90 $ (tarif normal, incluant abonnement) 55 $ (tarif abonné payant) 25 $ (tarif étudiant – temps plein) Inscription : www.formes.ca/conference/inscription.php Information : 514 736-7637, poste 1 Une présentation de : Références HABRAKEN, N. J. et al. Variations: The Systematic Design of Supports: Laboratory of Architecture and Planning, M.I.T., Cambridge (Mass), 1976. Conseil international du bâtiment (CIB), ETH Zurich, mai 2010, 329 p. http://cibworld.xs4all. nl/dl/publications/ tg57_pub329.pdf. RICHARD, Roger-Bruno. Section « Four Strategies to Generate Individualised Building Within Mass Customization » (Chapitre II-A, p. 79-89) du volume New Perspective in Industrialisation in Construction – A State of the Art Report, édité par Gerhard Girmscheid et Frits Scheublin, publié par le Task Group 57 du UTIDA, Yositika. The Construction and Culture of Architecture Today: A View From Japan (Bilingual), Ichigaya Publications Co. Ltd, Tokyo, 2002, 132 p. KENDALL, Stephen et TEICHER, Jonathan, Residential Open Building, E & FN Spon, Londres, 2000, 301 p. Partenaires : 8 h 30 Mots d’ouverture 8 h 35 Pertinence d’appliquer les stratégies et technologies de l’industrialisation au bâtiment – Refabricating Architecture (conférence en anglais) Stephen Kieran, architecte, Kieran & Timberlake 9 h 20 La multiplicité des options et les spécificités de chacune : conférence sur la « palette » des systèmes comme outil décisionnel Roger-Bruno Richard, architecte, professeur d’architecture, Université de Montréal 9 h 40 Pause réseautage 10 h Huit études de cas – l’actualité québécoise en systèmes préusinés et industrialisés • Panneaux en bois Jacques D’Amour, directeur projets spéciaux, Maisons Laprise • Modules 3D en bois Bradley Berneche, président, Maisons Alouette • Poutre et colonne en acier Marc-André Bovet, président, BONE Structure • Panneau d’acier Georges Poumbouras, directeur développement commercial, Canam Canada • Blocs sans mortier « Low-tech » Bernard G. Lefebvre, président, Habitech International • Ossature de béton Benoît Fradet, vice-président, Schokbéton Québec • Panneaux de béton Guy Tremblay, directeur technique, Béton préfabriqué du Lac • Noyau porteur Roger-Bruno Richard, architecte, professeur d’architecture, Université de Montréal 12 h Lunch réseautage 13 h 15 Suite… Huit études de cas 14 h Les possibilités d’adaptabilité offertes par les systèmes constructifs avec jointements mécaniques – Open Building (conférence en anglais) Stephen Kendall, professeur d’architecture, codirecteur du W-104, Ball State University 14 h 45 Pause réseautage 15 h Table ronde Discussion sur les enjeux sous les angles de la profession, de la recherche et développement et des agences gouvernementales Animateur : Colin H. Davidson, professeur émérite, Université de Montréal Conférenciers : Patrice Audet-Lapointe, architecte, directeur, PARI-CNRC André Bourassa, architecte, président de l’Ordre des architectes du Québec René Chamberland, directeur, Direction de l’habitation communautaire, SHQ Michel Côté, ingénieur, MBA, conseiller en développement industriel, MDEIE Richard Desjardins, directeur, systèmes de construction, FPInnovations Mario Gagnon, président, Association des designers industriels du Québec Temy Tidafi, professeur agrégé en architecture, Université de Montréal, directeur du Groupe de recherche en conception assistée par ordinateur (GRCAO) 16 h 45 Cocktail de fermeture Une présentation de v7 n3 - 2011 SYSTÈMES CONSTRUCTIFS Inscription (café et croissants) - La structure d’accueil en béton préfabriqué de NEXT 21 offre une trame ajustable entre les espaces privés des logements et l’espace collectif voué aux circulations et aux aires communes. La distribution verticale des services traverse l’espace collectif et se ramifie horizontalement de façon à alimenter chaque logement par l’intermédiaire d’un plancher surélevé (simples carrés de panneaux de particules sur tiges filetées), lequel permet de localiser les équipements cuisine et salles d’eau en fonction du plan souhaité par l’occupant. Les cloisons intérieures de même que les unités de rangement, démontables, sont fixées contre le plafond à l’aide d’un pas de vis derrière la plinthe. L’enveloppe est modifiable selon la planification intérieure et selon la personnalité des occupants. La géométrie des logements a complètement changé à trois reprises depuis la construction de l’édifice en 1993 tout en conservant les mêmes composants à la hauteur de 90 %. En raison de la promotion qu’en fait l’agence gouvernementale « Urban Renaissance » sous le vocable « KSI » (Kikou Skeleton Infill), la plupart des grands projets de copropriété appliquent maintenant l’approche « Open Building » à la grandeur du Japon (www.ur-net.go.jp/rd/ksi/). C’est notamment le cas, sauf pour les panneaux de façade, de la triple tour Fukuoka Island Tower de 42 étages construite par la Takenaka Corporation en 2007. 8 h formes FORMES 25 Les journées-conférences sont admissibles comme formation libre pour les membres de l’OAQ. SYSTÈMES CONSTRUCTIFS INDUSTRIALISÉS ET DÉVELOPPEMENT DURABLE ARCHITECTE Roger-Bruno Richard L’ formes 26 En simplifiant la production, ces technologies apportent par le fait même une économie de ressources (les quatre « m » : main-d’œuvre, matériaux, machinerie et monnaie). • La main-d’œuvre in situ est en bonne partie remplacée par celle en usine, qui travaille évidemment dans de meilleures conditions climatiques et dont les efforts sont facilités par la rationalisation de la chaîne de montage. •Les matériaux peuvent être optimisés, comme c’est notamment le cas avec le béton multifonctionnel de type « PALC » chez Misawa Home. • La machinerie est le réceptacle des idées derrière toute simplification de la production (par exemple la dalle alvéolaire extrudée). •Les engagements financiers (monétaires) sont mieux partagés lorsqu’ils reposent sur la sous- traitance et plus fructueux lorsque la mise en marché permet de dépasser rapidement le seuil de rentabilité (« break-even point »). 2- Un procédé préusiné assure un meilleur CONTRÔLE DE QUALITÉ. Le rôle du contrôle de qualité est d’éviter les défectuosités et les malfaçons et conséquemment prolonger la durée de vie du bâtiment. Au départ, la protection climatique inhérente à la production en usine va maintenir les matériaux au sec et à température constante. Par la suite, la centralisation du travail en usine va favoriser l’implantation d’un outillage à la fois précis et convivial, permettant de préparer soigneusement les composants et sous-assemblages au montage in situ. 3- La précision de l’outillage et les jointements à sec permettent l’ADAPTABILITÉ dans l’espace et le temps, sans démolition partielle ou totale. La précision obtenue en usine permet de produire des jointements mécaniques faciles et rapides à monter au chantier, donc faciles et rapides à démonter au besoin en vue d’une adaptation à de nouveaux besoins. En plus de répondre à l’occupant initial, l’adaptabilité va permettre de transformer le bâtiment en fonction des besoins d’un nouvel occupant ou d’une nouvelle vocation. Le cas échéant, le bâtiment pourrait être entièrement démonté en vue d’une relocalisation géographique ou démantelé en vue d’une réutilisation de ses composants dans un autre contexte. En matière de développement durable, cette adaptabilité correspond au principe désigné sous le titre de « Design for Disassembly ». Ce principe porte sur la récupération de tout composant ou matériau, afin de maximiser sa valeur économique et de répartir son empreinte environnementale (Yeang, 2006). Les modules 3D à ossature d’acier aux arêtes de Sekisui HEIM offrent une quasi-adaptabilité totale. Le jointement est boulonné, de sorte qu’il est facile d’ajouter des modules à la résidence s’il y a augmentation quantitative des besoins. Lorsqu’on veut rénover, reconfigurer ou relocaliser les modules, ils sont déboulonnés, transportés à l’usine de recyclage, traités, transportés à destination et boulonnés selon la nouvelle configuration désirée. 4- Les systèmes préusinés réduisent les débris de plus de 50 %. En raison des gabarits précis dont elle dispose et du contrôle de qualité qu’elle exerce, l’usine reçoit des éléments précoupés de ses fournisseurs et achemine au chantier des composants/assemblages/sous-systèmes prêts à installer. Résultat : minimisation des pertes en usine tout comme au chantier. Une étude menée à l’Université polytechnique de Hong Kong arrive à la même conclusion : Les résultats révèlent que la réduction des débris est un des avantages majeurs de la préfabrication comparativement à la construction traditionnelle. Le niveau moyen de réduction des débris est de l’ordre de 52 % (Jaillon, Poon et Chiang, 2009). Références YEANG, Ken. Ecodesign: A Manual for Ecological Design, Wiley-Academy, Londres, 2006, 499 p. JAILLON, L., POON, C. A. et CHIANG, Y. H. « Quantifying the Waste Reduction Potential of Using Prefabrication in Building Construction in Hong Kong », Elsevier, Waste Management, vol. 29, p. 309-320. © 2009 Kawneer Company, Inc. v7 n3 - 2011 1- L’amortissement de l’investissement dans un procédé capable de SIMPLIFIER LA PRODUCTION permet de diminuer les efforts et donc les coûts. Bien que les quatre premiers niveaux de technologie (préfabrication/mécanisation/automatisation/robotique) visent à simplifier la production, le cinquième niveau, la reproduction, se consacre entièrement à la recherche et au développement de procédés capables de court-circuiter les longues séquences linéaires inhérentes aux méthodes d’origine artisanale. Démontage/transport/ recyclage/relocalisation de modules 3D de Sekisui HEIM. Crédit : Sekisui Heim. GARDIEN industrialisation est une force, tout comme le feu est une force. Le feu brûle; mais dans un poêle, il va réchauffer et cuire les aliments. Il en est de même pour l’industrialisation : appliquée correctement, l’industrialisation est un partenaire majeur du développement durable; mal utilisée, elle engendre des cheminées cracheuses de pollution. L’agenda du développement durable demande de construire mieux avec moins, notamment en réduisant la consommation d’énergie (humaine et matérielle) et en augmentant la qualité (précision et longévité). Les stratégies et technologies de l’industrialisation y parviennent de quatre façons : 1- En simplifiant la production, 2- En assurant un meilleur contrôle de qualité, 3- En permettant l’adaptabilité sans destruction, 4- En réduisant les débris de construction. Notre objectif est de faire en sorte que vous puissiez jouer ces deux rôles. Nos solutions et nos produits durables vous permettent de concrétiser votre vision tout en vous acquittant de vos responsabilités envers la planète. Systèmes architecturaux en aluminium Entrées et cadres Murs rideaux Fenêtres VOUS FAITES UN CHOIX CHAQUE JOUR. FAITES UN CHOIX QUI COMPTE. kawneergreen.com URGENCE D’AGIR formes - v7 n3 - 2011 Le retard du Québec et du Canada En matière de systèmes constructifs industrialisés, notre retard est imputable, notamment – mais non exclusivement –, aux trois causes suivantes : a- Conservatisme du milieu de la 28 A- Conservatisme du milieu de la construction Le milieu de la construction est en général rébarbatif à l’industrialisation de l’industrie de la construction. Les entrepreneurs et leurs soustraitants ne sont pas prêts à modifier leurs façons de faire. Les promoteurs ne veulent pas ajouter un risque technologique à leurs risques habituels, même si les avantages économiques sont évidents « sur papier ». Les manufacturiers hésitent à concurrencer leurs clients. Et les architectes craignent une atteinte à leur créativité ou une réduction de leurs honoraires (une telle réduction ne porterait que sur la portion des plans et devis affectant les détails types, lesquels sont éprouvés et inhérents au système). Au Québec, le cadre législatif renforce le statu quo : la construction échappe au Code du travail qui régit tous les autres domaines et fait l’objet d’une loi (R-20) axée sur le travail au chantier et sur la mobilité de la main-d’œuvre. B- Fragmentation du marché C’est l’excuse facile : « Notre marché est trop petit! » Effectivement, ce marché n’est pas regroupé de façon à assurer une quantité suffisante pour amortir un ou des systèmes industrialisés. Pourtant, une fois l’amortissement accompli à l’échelle locale, les propositions québécoises et canadiennes deviendraient plus compétitives sur les marchés internationaux, comme c’est le cas pour le Japon, l’Allemagne et la Suède. D’ailleurs, l’auteur est en mesure d’affirmer que des projets de systèmes constructifs présentés par des consortiums québécois ont reçu C- Carence dans la formation des professionnels Comme signalé par Abraham Warzawski, dans son volume Industrialized and Automated Building Systems, c’est une carence majeure dans la formation des professionnels de la construction qui demeure la principale explication des retards illogiques et des occasions manquées en industrialisation du bâtiment dans la majorité des pays industrialisés : … principalement pour les raisons suivantes, l’industrie du bâtiment est probablement la dernière industrie à résister à l’industrialisation. Volatilité du marché du bâtiment… Tendance excessive vers la répétition et la standardisation des projets d’édifices publics… Attitude de rigidité face aux changements… Jamais considérée comme partie intégrale des connaissances professionnelles des architectes et des ingénieurs. Il semble que les trois premiers facteurs ne seraient plus valides à la vue des progrès technologiques dans le domaine et de l’expérience acquise en industrialisation du bâtiment, spécialement au cours des trois dernières décennies. Paradoxalement, le dernier facteur – manque de formation en industrialisation chez les professionnels du bâtiment – a toujours constitué, et c’est encore le cas, le plus grand obstacle à la réussite de son application dans la pratique (Warzawski, 1999). La plupart des écoles d’architecture traitent les éléments préusinés à l’intérieur des cours de construction, au même titre que les segments du bâtiment réalisés sur place. Sauf en ce qui concerne le cours de « Fabrication » offert à l’Université Dalhousie, l’École d’architecture de l’Université de Montréal est le seul programme universitaire d’architecture accrédité au Canada à offrir une option dans le domaine des systèmes constructifs préusinés et industrialisés. Il s’agit de l’orientation en « Design et systèmes PRIX DE LA PHOTOGRAPHIE ET DU DESIGN ALUMIA 2012 2012 ALUMIA PRIZE FOR PHOTOGRAPHY AND DESIGN Nouveau, stimulant, prestigieux et ouvert aux étudiants des universités et des cégeps ainsi qu’aux récents diplômés en photographie, en architecture et en design de tout le Québec. It’s new, exciting, prestigious and open to university/CEGEP students and recent graduates in photography, architecture and design across Quebec. Le défi? Saisir l’essence de l’aluminium par la photographie. LANCEMENT/LAUNCH 12 SEPT. 2011 PREMIER PRIX/FIRST PRIZE 5000$ Here’s your challenge: capture the essence of aluminum through photography. www.alumia.ca Une initiative de l’Association de l’aluminium du Canada L’avis du Conseil de la science et de la technologie du Québec Conscient des problèmes et du retard technologique de l’industrie de la construction, le Conseil de la science et de la technologie du Québec (CSTQ) a rédigé un Avis au gouvernement du Québec afin de l’inciter à favoriser l’innovation dans le secteur du bâtiment. Un intérêt accru envers l’industrialisation s’avère stratégique à deux titres : d’une part, afin de protéger le marché intérieur d’importations étrangères pouvant marginaliser les entreprises locales; d’autre part, pour maintenir nos capacités d’exportation vers les pays importateurs, autant grâce à la qualité de nos produits qu’à la valeur du dollar. Des encouragements au développement de systèmes constructifs exportables se justifient par la forte proportion du PIB occupée par l’industrie de la construction (CSTQAvis, 2003). Dans le memento qui résume l’avis, le CSTQ souligne la pertinence de développer de tels systèmes constructifs. Les systèmes de construction industrialisés ne sont pas parvenus à supplanter les méthodes traditionnelles, mais les nouvelles conditions du marché semblent maintenant favorables à une plus grande utilisation de ces systèmes : le besoin d’augmenter la productivité, des exigences croissantes en matière de garantie de qualité et de développement durable, la pénurie de la maind’œuvre dans les pays industrialisés et l’ouverture des marchés à l’exportation (CSTQ- Memento, 2003). La réunion stratégique organisée par le Conseil national de recherches du Canada en 2009 Les 24 et 25 avril 2009 s’est tenue à Ottawa une réunion stratégique sur la construction industrialisée, sous les auspices du Conseil national de recherches du Canada (CNRC) et plus particulièrement de son Institut de recherche en construction (IRC). Les quelque cinquante participants, représentatifs des parties prenantes dans le domaine, ont été sélectionnés par une équipe de l’IRC en collaboration avec la firme de consultants Holler Associates. Le résumé du rapport émis à la suite de cette réunion stratégique établit comme suit les avantages de la construction industrialisée, tant pour l’industrie que pour la société : L’investissement dans l’avancement de la construction industrialisée conduit à l’amélioration de la productivité, à la réduction des délais de construction et à la réduction des déchets de construction. Ces avantages permettront à leur tour de réduire les coûts de construction et de hisser le volume de production à un niveau qui justifie l’investissement dans les installations et l’équipement. Pour le consommateur et la société, l’avancement de la construction industrialisée se traduira par l’amélioration de la qualité des produits, la réduction des coûts d’acquisition et de maintenance et l’amélioration de l’environnement et de la consommation de l’énergie. Le développement de l’industrie canadienne de la construction et l’adoption de la construction industrialisée amélioreront l’image globale de l’industrie et donneront au Canada un avantage concurrentiel sur les marchés internationaux. Le problème des bidonvilles et des sans-abri L’industrialisation du bâtiment est devenue une nécessité, ne serait-ce qu’en raison de la multiplication des bidonvilles et des sans-abri à travers le monde. Aujourd’hui, il y a approximativement un milliard de personnes vivant dans des ARCHITECTES RECHERCHÉ(E)S bidonvilles dans le monde. UN HABITAT estime que, si la tendance se maintient, la population des bidonvilles va atteindre 1,4 milliard en 2020. Les bidonvilles, spécialement dans le monde en voie de développement, se forment à un taux 5 à 10 fois plus rapide que le taux ciblé par la communauté internationale pour les améliorer (UN HABITAT, 2003). Une fois le financement disponible, estce qu’il y a d’autres stratégies et technologies capables de combler cet écart à part les systèmes industrialisés? Industrie de la construction ou conglomérats industriels? Si le milieu de la construction n’est pas partie prenante, ce sont des conglomérats industriels qui viendront occuper le marché du bâtiment et y appliquer les stratégies et technologies de l’industrialisation qu’ils connaissent évidemment très bien, comme c’est déjà le cas au Japon. Références Conseil de la science et de la technologie du Québec (CSTQ), Avis – Bâtir et innover : tendances et défis dans le secteur du bâtiment (voir le Chapitre 4), et Memento, Québec, avril 2003, 272 p. www.cst.gouv.qc.ca/ ftp/CSTBatirInnover.pdf. UN HABITAT/Kajumulo Tibaijuka, A. « Meeting the Challenge of the Urban Poor, Address to the 31st World Congress of the IAHS (International Association for Housing Science) »; Montréal, Canada, 23 juin, 2003. KIERAN, Stephen et TIMBERLAKE, James. Refabricating Architecture: How manufacturing methodologies are poised to transform building construction, McGraw-Hill, New York et Toronto, 2004, 175 p. WARZAWSKI, Abraham. Industrialized and Automated Building Systems, E & FN Spon, Londres, 1999, 464 p. Postulez en ligne à [email protected] v7 n3 - 2011 C’ est ainsi que s’expriment deux architectes-chefs de file de la génération montante aux États-Unis, Stephen Kieran and James Timberlake, dans un volume intitulé Refabricating Architecture et subventionné par le Collège des Fellows de l’American Institute of Architects (AIA). Ils y déclarent également : Le monde a vu ce qui a été accompli dans d’autres domaines où il y a fabrication : les navires, les avions et les autos. Une qualité supérieure, une envergure et des spécificités plus vastes sont offertes en parallèle avec une diminution des coûts et une réduction des délais de fabrication (Kieran et Timberlake, 2004). Le Musée d’art moderne de New York, toujours précurseur du modernisme en architecture, a compris le message. Il a présenté à l’automne 2008 une exposition sur la préfabrication intitulée « Home Delivery : Fabricating the Modern Dwelling » (www.momahomedelivery.org/), exposition qui incluait cinq prototypes grandeur nature dans un espace adjacent; d’ailleurs, une de ces maisons était signée Kieran & Timberlake. Les jeunes architectes fervents de la préfabrication (www.fabprefab) ne sont pas les seuls à réclamer le recours à la construction préusinée et industrialisée. Plusieurs auteurs et organismes font état de la vague de fond qui, fouettée par l’informatique, va finir par aligner le bâtiment sur les stratégies et technologies de l’industrialisation. construction, b- Fragmentation du marché, et c- Carence dans la formation des professionnels. constructifs » (DSC), une des six orientations offertes au niveau de la maîtrise professionnelle. L’orientation DSC regroupe un cours théorique en industrialisation du bâtiment (principes et applications), un séminaire en technologie du bâtiment (technologies de pointe) et un atelier de conception architecturale où l’étudiant applique un système à une fonction précise sur un site particulier. Résidentiel Commercial Utilitaire Humanitaire Fabricant de maisons et composantes de bâtiments pré-usinées sur mesure à haut rendement énergétique. - Roger-Bruno Richard au départ un accueil très favorable à l’étranger, pour ensuite se voir rejetés lorsque les intéressés constataient que les Québécois ne réalisent pas chez eux ce qu’ils prêchent ailleurs. Depuis 1989 formes Nous ne pouvons pas continuer de bâtir une architecture à des coûts toujours plus élevés, avec des échéanciers qui traînent en longueur et d’une qualité moindre. 29 Une structure industrialisée pour un espace de vie incomparable D’immenses fenêtres, de grands espaces ouverts sans murs porteurs, des plafonds de hauteur désirée : tout ça devient possible grâce à la structure en acier léger des maisons BONE StructureMD. La précision du système de construction permet de bâtir des maisons de caractère à l’architecture séduisante. Bientôt, un QUARTIER près de chez-vous Depuis plusieurs années, les maisons BONE StructureMD se sont édifiées ici et là, à travers le Québec. Bientôt, elles seront réunies dans un quartier intemporel près de chez-vous. À suivre sur quartier.BONEstructure.ca Plusieurs maisons modèles sont prêtes à être visitées. Voir l’horaire variable sur BONEstructure.ca/visitelibre + + + + + + + + MONTRÉAL LAVAL QUÉBEC SHERBROOKE MONT-TREMBLANT MORIN-HEIGHTS SUTTON ORFORD + + + + + + + + SHAWINIGAN RIMOUSKI GATINEAU OTTAWA TORONTO WINNIPEG EDMONTON VANCOUVER Si vous avez un talent incomparable : BONEstructure.ca/carrieres À travers le Canada, BONE StructureMD remporte des prix : ARCHITECTURE Si la perfection vous habite. TECHNOLOGIES INSCRIVEZ-VOUS à une séance d’information via notre site web ARCHITECTURE www.BONEstructure.ca Tél.: 450 978.0602 À TRAVERS LE MONDE QUELQUES RÉALISATIONS formes - v7 n3 - 2011 En Asie, où la demande de logements est un facteur incitatif, c’est surtout la qualité, la sécurité et la durabilité qui militent en faveur du préusiné et de l’industrialisé : •La main-d’œuvre y est abondante et peu coûteuse, mais peu qualifiée; • Les échafaudages en bambou, atteignant fréquemment 45 étages, causent régulièrement des chutes mortelles; • Le travail de faible qualité compromet la longévité du bâtiment et produit une quantité énorme de débris qu’il est difficile de recycler ou d’enfouir. 32 En conséquence, le gouvernement de la région administrative spéciale (SAR) de Hong Kong accorde des bonifications foncières aux promoteurs qui font appel à la préfabrication. À Singapour, où 80 % de l’habitation est réalisée par le gouvernement, un pointage additionnel est attribué aux systèmes préusinés lors de l’évaluation des soumissions. Au Japon, les grands conglomérats industriels ont investi le marché de la maison unifamiliale. Ils offrent un « produit » plus coûteux de l’ordre de ± 5 %, mais accompagné d’avantages majeurs : qualité nettement supérieure, résistance sismique éprouvée, garantie prolongée assurée par l’envergure même du conglomérat et service après-vente très élaboré (possibilité de croissance spatiale, d’adaptabilité, de rénovation et même de relocalisation). Quant aux édifices multifamiliaux en hauteur, ils sont généralement érigés par les très grandes entreprises de construction, chacune appliquant son propre système. Leurs réalisations offrent de plus en plus d’adaptabilité aux changements. En Europe, une nouvelles générations de systèmes préusinés commence à s’imposer, particulièrement en Allemagne, au Royaume-Uni, en Suède, en Hollande, en Finlande, et en Espagne. D’ailleurs, si des manufacturiers et des centres de recherche de ces pays ont adhéré au consortium ManuBuild, c’est effectivement dans le but de rendre leurs composants préusinés compatibles à la grandeur du marché européen. Fait intéressant, qui n’est pas sans rappeler ce qui se produit avec le distributeur de mobilier intérieur Muji au Japon, le partenariat suédois Skansken-IKEA exporte maintenant ses résidences préusinées et meublées à la grandeur de la Scandinavie et du Royaume-Uni. La préfabrication à Hong Kong À Hong Kong, les logements abordables sont principalement réalisés par la Hong Kong Housing Authority, laquelle occupe 54 % du marché de l’habitation. Il s’agit d’édifices de ± 45 étages préusinés à la hauteur de 65 % (www.housingauthority.gov.hk/en/businesspartners/prefabrication/). Murs de refend, façades porteuses, prédalles, cages d’escaliers et unités de salles d’eau 3D en béton sont préfabriqués à Shenzen, ville industrielle adjacente à la région administrative spéciale de Hong Kong. Au chantier, le béton coulé sur les prédalles relie les panneaux de façade, les murs de refend, les salles d’eau et les circulations verticales de façon à générer un ensemble monolithe. Édifices préfabriqués de type New Harmony de la Hong Kong Housing Authority. Photo par l’auteur. Panneaux de façade, murs de refend et salle d’eau préfabriqués à Hong Kong. Photos par l’auteur. Sekisui HEIM Depuis trente-cinq ans environ, Sekisui HEIM produit 10 000 maisons par année, toutes différentes les unes des autres. Le module de base est formé par une ossature d’acier aux arêtes assemblée sur une chaîne de montage en grande partie automatisée et robotisée, semblable à ce que l’on voit dans une usine de montage automobile (www.sekisuiheim.com/english/unit/index2. html). Misawa La compagnie Misawa Home a débuté à titre de fabricant de panneaux préfabriqués à parois contraintes en bois et il s’agit toujours de son plus important produit, réalisé dans une dizaine d’usines réparties à travers le Japon. Misawa n’est pas issue d’un grand conglomérat industriel, mais elle s’est dotée d’une organisation générique qui s’y apparente. Cette organisation regroupe les usines, un centre de R et D (la majorité des manufacturiers consacre environ 5 % à la R et D), les points de vente, les points de service après-vente, les fournisseurs de même que des entrepreneurs licenciés pour les fondations et la finition intérieure (www.misawa.co.jp/ en/info/). Étapes de finition intérieure et installation d’un panneau d’enveloppe chez Sekisui HEIM. Sekisui Heim. Organisation générique chez Misawa Home. Misawa Home. v7 n3 - 2011 E st-ce que des pays ou des régions appliquent les systèmes constructifs préusinés… et industrialisés? Oui. Les modules japonais Au Japon, le marché annuel de la maison préusinée est de l’ordre de 150 000 unités (± 17 % de la production totale de logements). Toutes les chaînes de montage ont la capacité de répondre aux exigences de chaque client et d’atteindre un niveau élevé de personnalisation grâce à la flexibilité de l’outillage, la polyvalence et la combinatoire de composants normalisés. Le client choisit un modèle et ses options ou bien esquisse lui-même son plan sur une table numérique. Une fois les dessins acceptés, ils sont directement transformés en « bon de commande » et dirigés vers la production. De plus, les maisons industrialisées japonaises dépassent nettement les normes mondiales en matière de développement durable, et incluent des capteurs solaires photovoltaïques en équipement standard (Richard et Noguchi, 2006). Comme le gabarit routier japonais limite les modules 3D à des dimensions de l’ordre de 2,45 x 5,70 m, une maison unifamiliale moyenne va exiger de 10 à 15 modules. En raison des coûts de transport et de raccordement qui s’ensuivent, ces dimensions restreignent la possibilité d’exporter à l’échelle internationale. Comparativement, les gabarits routiers nord-américains vont permettre de réaliser une maison unifamiliale moyenne avec seulement 2 modules 3D. De façon à obtenir l’adaptabilité requise pour des espaces de séjour de grandes dimensions et pour des raisons sismiques, la structure des modules japonais est généralement à ossature d’acier aux arêtes et forme un cadre rigide sur les trois axes. Tous les murs sont ainsi libérés et ouverts à une variété de remplissage. Sauf dans un seul cas, Misawa Home, ce sont les grands conglomérats industriels qui ont appliqué leurs stratégies et technologies au marché du bâtiment et particulièrement à celui de l’habitation : Sekisui Chemical, PanaHome, Sanyo Home, Daiwa House, Toyota, etc. Ce n’est donc pas la soi-disant industrie du bâtiment qui s’est industrialisée. - Roger-Bruno Richard formes 33 PRÉSENTE LES BATIMEN Étape de production d’un module Ceramics, toiture PV et pièce « tatami » à l’intérieur d’une maison Ceramics. Les acteurs de l’innovation se donnent rendez-vous à BATIMAT, le Salon International de la Construction qui se tient tous les deux ans à Paris, Porte de Versailles. 400 000 visiteurs attendus, 2 400 exposants. Misawa Home. La division Misawa Ceramics produit depuis trente ans, dans son usine près de Nagoya, un module à ossature d’acier aux arêtes dont l’enveloppe est définie par un panneau plurifonctionnel de type PALC (Pre-cast Autoclave Lightweight Concrete). Un événement international qui n’attend que vous ! Toyota Housing Toujours au Japon, Toyota Housing (oui, la compagnie Toyota des automobiles) produit elle aussi des modules à ossature d’acier aux arêtes, en y intégrant ses méthodes de production et même certaines technologies du domaine automobile (www.toyota.co.jp/en/more_than_cars/housing/ index.html). Modules salle d’eau et chaîne de montage chez Toyota Housing. Photos par Jointement poutres à colonnes, ossature et intérieur d’une maison Muji Infill. Muji Infill. IKEA, en partenariat avec la société d’ingénierie Skansken (Suède), offre sur le marché de la Scandinavie et du Royaume-Uni des maisons préusinées Boklok (www.boklok.com) réalisées par modules 3D ou panneaux à ossature de bois. Ces maisons sont évidemment entièrement équipées et meublées. Installation d’un module 3D et extérieur des maisons Boklok (Suède). formes - v7 n3 - 2011 Le préusiné et l’approche ManuBuild en Europe La diversité du marché européen s’exprime également par une diversité d’application des stratégies et technologies de l’industrialisation au domaine du bâtiment. 34 En Allemagne L’Allemagne se concentre surtout sur l’outillage de production en usine. Des entreprises comme Weckenmann pour le béton préusiné (www.weckenmann.com/francais/accueil) et Weinmann pour les panneaux à ossature de bois (www.weinmann-partner.com) équipent les usines à travers le monde. Dans le secteur résidentiel, ce sont les systèmes de type poutre et colonne en bois Huf Haus (www.huf-haus.com/ en/home.html) et Davinci (www.davinci-haus. de/v1/index2.php?_EN/view/o000/0000/1/0// home.php) qui se démarquent. BythewayCreacom – Crédit photos : Corbis, Getty images, Masterfile l’auteur. L’intervention des distributeurs de mobilier intérieur : Muji Infill au Japon et Boklok en Suède Voilà que ce sont maintenant les grands distributeurs de mobilier intérieur et de fournitures domiciliaires qui s’associent avec des entreprises reliées au domaine de la construction pour servir le marché résidentiel. La chaîne japonaise Muji (www.muji.net/ie/), distributrice de vêtements et de fournitures domestiques à l’échelle asiatique, a mandaté un manufacturier de connecteurs en acier et un fabricant de bois lamellé de lui fournir un système de poutre et colonne. Cela a donné le système Muji Infill, mis en marché à l’aide de maisons modèles réparties sur tout le territoire japonais. Boklok. Par ailleurs, plusieurs architectes allemands développent des interprétations du Meccano en recourant aux profilés d’acier offerts sur le marché; c’est notamment le cas chez Helmut Schulitz (www.livingsteel.org/featured-architect-helmut-schulitz). Maisons modèles de Huf Haus et de DaVinci Haus. Salon international de la construction - International building exhibition Huf Haus et DaVinci Haus. Prototype TEST, Helmut Schulitz architecte. Helmut Schulitz. Pour plus d’information : Promosalons Canada Tél. : 1-514 -861-5668 - Fax : 1-514-861-7926 [email protected] www.batimat.com Façade du projet Murray Grove. Yorkon. Au Royaume-Uni Particularité du Royaume-Uni, les systèmes préusinés et industrialisés sont identifiés par le fait qu’ils sont produits à l’extérieur du chantier : c’est le terme « Off-Site » qui leur est attribué. Les modules 3D (boîtes) entièrement préusinés servent un grand nombre de marchés : établissements de santé, pavillons collégiaux et universitaires, services commerciaux, hôtels, immeubles de bureaux, ensembles résidentiels, etc. Les boîtes fabriquées par Yorkon (www. yorkon.co.uk/) sont à ossature d’acier aux arêtes, comme la plupart des modules japonais, mais environ quatre fois plus grand, soit 3,3 m x 15 m. Yorkon offre une garantie tout inclus de cinq ans complétée par une garantie de vingt sur la performance structurale. C’est le système Yorkon qui a été utilisé pour l’édifice multifamilial Murray Grove (housingprototypes.org/project?File_ No=GB007), le premier projet résidentiel à être réalisé à l’aide de modules 3D au Royaume-Uni, projet qui a remporté plusieurs prix d’excellence. C’est en recourant aux boîtes de VISION Modular Structure (www.visionmodular.com/) que Fleming Construction a réalisé l’édifice « modulaire 3D » le plus élevé du monde, soit une résidence d’étudiants de vingt-cinq étages à Wolverhampton. Complété en huit mois, l’édifice regroupe 820 boîtes (chambres avec salle de bain). Chaque boîte mesure 4,2 m x 8 m. Les planchers de béton agissent comme diaphragme relié au noyau de circulation verticale en béton. Murs et plafond sont à ossature d’acier, les charges verticales étant assumées par des colonnes tubulaires de 60 mm x 60 mm disposées à l’intérieur des murs à tous les 600 mm. Résidence d’étudiants de Vision Modular à Wolver hampton. Vision Modular En Suède Le groupe suédois NCC a développé le système le système Komplett constitué de panneaux de béton panneaux de béton entièrement finis et équipés en usine, protégés au transport, puis montés au chantier à l’intérieur d’un abri temporaire pouvant abriter un édifice de six étages. Appliquée pendant deux ans, cette approche a été abandonnée en 2007, mais NCC va bientôt annoncer un système innovant à haute efficacité énergétique basé sur la mécanisation du chantier. (www.ncc.se/Templates/UtilityPages/PressRelease.aspx?id=4679&epslanguage=en&guid=577 487) de flexibilité et de coût abordable par rapport à la situation actuelle. Pour la première fois, une conception inspirée se ralliera sans contrainte à une production industrialisée hautement efficace. À la suite d’un concours d’architecture, l’Espagne vient de réaliser près de Madrid un prototype visant à démontrer à la fois les avantages de l’industrialisation, de l’approche ManuBuild et des principes d’adaptabilité (Open Building) dans un contexte d’économie d’énergie. Le projet compte 25 logements avec garage sous dalle et sa structure d’accueil est de type poutre et colonne en béton. Le coût du projet s’élève à 4,5 millions d’Euros. (http://informesdelaconstruccion.revistas.csic.es/index.php/informesdelaconstruccion/ article/viewFile/763/848) L’approche ManuBuild Le consortium européen ManuBuild (www. manubuild.org) s’est appliqué pendant quatre ans à organiser l’interchangeabilité des composants et sous-systèmes entre les manufacturiers de huit pays de la Communauté européenne. ManuBuild s’écarte radicalement de la pratique artisanale courante pour cibler une industrialisation ouverte : concilier la haute efficacité de la production préusinée avec les conditions de chantier à l’aide d’un système ouvert axé sur la mise en marché d’une diversité de sous-systèmes et composants. Selon ManuBuild, les clients seront en mesure d’accéder à des bâtiments de haute qualité, la production préusinée offrant un haut niveau Production usinée v7 n3 - 2011 formes Pr Le groupe Corus, maintenant intégré au groupe Tata Steel, produit des boîtes de 4 m x 8 m à partir de panneaux à ossature légère en acier, lesquels peuvent être munis de colonnes lorsqu’il s’agit de transférer les charges ou de libérer les murs pour obtenir de grands espaces. és Pr os pe Construction navale en te m en t Construction préusinée RICHARD, Roger-Bruno et NOGUCHI, Masa. Mission technique 2006 sur l’habitation industrialisée solaire photovoltaïque au Japon, Rapport de la Mission technique portant sur les principales entrepri- c ti ve m en t Construction par composants interchangeables Production et assemblage in situ Production artisanale Système fermé ConfÉrenCes sur l’arCHiteCture Durable autOmne 2011 Références Production usinée de composants interchangeables Haute technologie de production résidentielle Installation d’un module Corus. Corus group. 36 Industrie automobile mardisverts Travail manuel in situ Système ouvert ses de maisons usinées du Japon, Ressources naturelles Canada (NRCan), Varennes (Québec), 17 août 2006, 41 p. http://cetcvarennes.nrcan.gc.ca/fichier. php/codectec/Fr/2006166/2006-166e.pdf. Vision 20 septembre 18 octobre • Anik Shooner architecte, Menkès Shooner Dagenais LeTourneux architectes • Normand Roy chargé de projet, Équiterre • Ludovic Lefévère cofondateur, Osmoz Maison du développement Éclairage urbain évolutif durable pour un ciel plus vert 6000 m2 d'espoir 22 novembre Caisse Desjardins Granby– Haute-Yamaska une certification rentable • Philippe Bastien architecte, Birtz Bastien Beaudoin Laforest architectes • Construction industrialisée appuyée sur la R et D • Système ouvert: produits + procédés + production + informatique • Combiner production efficace et système ouvert Vision de l’approche ManuBuild. ManuBuild. lieu : Université de Montréal 2940, chemin de la Côte-Sainte-Catherine, salle 1120 cocktail bio inclus : 17 h 30 conférence : 18 h inscription obligatoire : www.mardisverts.ca une initiative de l’Ordre des architectes du Québec [ comité des techniques et bâtiments durables ] LA « PALETTE » DES SYSTÈMES CONSTRUCTIFS PRÉUSINÉS PRÉSENTEMENT/PROSPECTIVEMENT DISPONIBLES en bois, acier, béton et composites : quelques exemples I- Le MECCANO assemblé au chantier Tous les sous-systèmes, y compris la charpente, sont fabriqués à l’usine, mais transportés au chantier en pièces détachées. A- La POUTRE ET COLONNE (bois, acier, béton) B- La DALLE ET POTEAU (bois, acier, béton) C- Les PANNEAUX (bois, acier, béton) D- Le JOINT INTÉGRÉ (acier, béton) II- Le VOLUME USINÉ Tous les espaces et tous les équipements sont entièrement fabriqués, assemblés et finis à l’usine, en tant que modules tridimensionnels ne nécessitant qu’un simple raccordement aux fondations et aux services une fois parvenus au site. E- Le MODULE SECTIONNEL (bois, acier, béton, composites) F- La BOÎTE (bois, acier, béton, composites) III- L’HYBRIDE Fabriquer à l’usine les éléments sophistiqués du bâtiment et confier au chantier les opérations pénalisées par le transport. G- Le NOYAU PORTEUR (acier, béton) H- La MÉGASTRUCTURE (acier, béton) I- La MÉCANISATION du chantier (béton) formes 38 Poutres, jointement et ossature d’une maison Shawood (Japon). Sekisui House. - A- La POUTRE ET COLONNE Ossature qui nécessite un remplissage horizontal et vertical, avec toutes les opérations de jointement qui s’ensuivent. Avantages : Concentration des charges sur des axes ponctuels. Formule appropriée aux « systèmes ouverts », car la charpente agit également comme connecteur à des éléments diversifiés, tout en offrant le maximum de souplesse à la planification. Limites : Coûts rattachés à la concentration des charges et à tout le jointement requis in situ pour les éléments de remplissage. Les systèmes de type poutre et colonne se présentent comme des « squelettes » ouverts à différents habillements à la verticale comme à l’horizontale. Généralement, on favorisera une colonne continue, car le jointement entre colonnes est plus exigeant que le jointement poutre à colonne. Le système en bois lamellé SHAWOOD, développé par Sekisui House au Japon pour des résidences d’une hauteur maximale de trois étages, présente des connecteurs à double languette en acier qui s’intègrent entièrement dans le joint. Le connecteur étant dissimulé, les coins sont tous à 90°, de sorte que l’insertion des panneaux muraux et des planchers en devient simplifiée d’autant (www.sekisuihouse.com/products/shawood/ flash.html). Le système québécois BONE Structure (www. bonestructure.ca/) est un véritable Meccano en acier léger, facile à assembler et offrant un grand potentiel de combinatoire architecturale. Les colonnes continues servent de point de départ au boulonnage d’un réseau de poutrelles et de montants de la façade; réseau disposé sur une trame de 1,5 m (5 pi.) et capable d’atteindre des portées de 7,5 m (25 pi.). Les éléments secondaires sont généralement fixés par serrage (clips). Ces techniques de jointement vont faciliter les modifications lorsqu’une reconfiguration est désirée, voire même faciliter le démontage si requis. - v7 n3 - 2011 Chaque type de système, de « A » à « I », sera décrit ci-après à l’aide d’une définition accompagnée d’un énoncé de ses avantages et limites. Quelques exemples suivront, sélectionnés de façon à reconnaître autant les précurseurs que les percées innovantes actuelles. Des cas de solutions « fautives » seront également signalés. I- Le MECCANO assemblé au chantier v7 n3 - 2011 Il n’y a pas de système champion toute catégorie en construction, ni de système universellement applicable. Il n’y a qu’un système optimal par rapport à un contexte précis. De sorte qu’au départ d’un projet, l’ensemble des options mérite d’être considéré. À cet effet, il y a lieu d’établir une sorte de « palette des systèmes » où toutes les options sont présentes, mais sans ordre hiérarchique. On retrouvera sur cette « palette des systèmes constructifs préusinés et industrialisés » les quatre types de la catégorie du « MECCANO assemblé au chantier », les deux types du « MODULE USINÉ », les trois types de la catégorie « HYBRIDE » et le « sous-système ouvert ». Le « sous-système ouvert » regroupe des sous-systèmes disponibles comme substituts ou comme options lorsqu’il y a compatibilité en termes de performances/dimensions/interfaces. La « palette des systèmes constructifs préusinés et industrialisés » s’apparente à la palette du peintre : les trois catégories constituant les « couleurs primaires », et les neuf types de systèmes les « couleurs secondaires » (Richard, 2007). Palette des systèmes constructifs préusinés et industrialisés. Schéma par l’auteur. Charpente et support de l’enveloppe type du système BONE Structure (Canada). Bone Structure. formes Roger-Bruno Richard 39 Variations spatiales, vue extérieure et charpente type du projet Genterstrasse (Allemagne). En béton, la colonne continue avec multiples consoles intégrées est un système générique utilisé tant dans le bâtiment résidentiel que commercial ou institutionnel. Dans le domaine de l’habitation, l’exemple classique est le projet de maisons de ville sur Genterstrasse à Munich réalisé par l’architecte Otto Steidle, lequel a repris la formule pour des édifices multifamiliaux par la suite : les colonnes ont toutes une double console à chaque demi-étage de façon à juxtaposer des espaces à demi-niveaux et/ou des espaces de 1½ étage (aplust.net/permalink.php?atajo=steidle__ partner_housing_munich). En Italie, l’architecte Vittorio Gregotti a développé pour l’Université de Palerme des colonnes continues à multiples consoles intégrées, lesquelles sont jumelées par des éléments allongés en « O » ou en « I » de façon à offrir une montée à la distribution des services électromécaniques (http://www.gregottiassociati.it/projects_list. htm). Montage et intérieur type du système de Gregotti pour l’Université de Palerme. Vittorio Gregotti, architecte. Otto Steidle, architecte. 40 Schokbéton Canada. Schéma par l’auteur. Usine et montage in situ des panneaux de Maisons Laprise (Canada). Maisons Laprise. - Utilisation de la colonne continue avec consoles intégrées pour des stationnements étagés par Schokbéton Québec et par Béton préfabriqué du lac (BPDL). Proposition pour des pavillons universitaires. Photos par C- Les PANNEAUX Plans porteurs étalant les charges tout en collaborant à l’insonorisation. Avantages : transmission directe des charges de l’axe horizontal à l’axe vertical, sans aucune forme de transfert. Limites : l’axe vertical génère un refend continu qui discipline, voire même conditionne, la planification; mais l’habitat s’en accommode naturellement, en raison du grand nombre de cloisons requis d’office. En général, la fabrication des panneaux en usine représente de 50 à 60 % du coût total de la construction. Les panneaux à ossature de bois sont toujours présents, mais ils ont évolué. En recourant à l’isolant rigide découpé par fil chauffant, l’ossature de bois fait corps avec l’isolant tout en minimisant les ponts thermiques. C’est notamment le cas chez Maisons Laprise au Québec (www.maisonlaprise.com). formes formes - v7 n3 - 2011 Proposition pour des pavillons universitaires B- La DALLE ET POTEAU En éliminant le remplissage horizontal, l’on fait un pas vers plus de simplicité. Avantages : Continuité horizontale. Seul le remplissage à l’aide de panneaux verticaux reste à faire, au grand bénéfice de l’adaptabilité. Limites : Anomalie de la dalle devant répartir les charges de façon uniforme alors que le poteau implique la concentration en un point. Les systèmes de type dalle et poteau en béton exigent que la dalle puisse logiquement concentrer les charges pour les ramener aux poteaux. La méthode générique est constituée d’une poutre de rive périphérique à laquelle se rattache une trame de nervures. La dalle et poteau se rapproche de la construction résidentielle « béton » qui se pratique au Canada, où seuls les colonnes et les murs de contreventement sont réellement en béton alors que tous les autres murs recourent habituellement au gypse sur colombages d’acier. v7 n3 - 2011 Jointement type dalle à poteaux (détail générique). Schéma par l’auteur. 41 Au Japon, Misawa Techno va optimiser la dimension des pièces de bois en produisant des panneaux à parois contraintes (stressed-skin panels) par liaisons à mi-bois et adhésion des parois sous presses chauffantes (techno.misawa.co.jp/ misawa/kigyou/kyoten.html). Une fois sortis de presse, les panneaux sont réunis (notamment à l’aide de goujons) et munis de fenestration ou de cadrage de porte le cas échéant, pour être ensuite livrés et montés en tant que panneaux de grandes dimensions. intemporelle Fabrication des panneaux à parois contraintes de Misawa Techno (Japon). originale Misawa Techno. flexible Segments d’un panneau en bois lamellé-croisé. FPInnovations . Panneaux résidentiels légers en acier et leur revêtement en béton mince chez Sekisui House (Japon). Sekisui House. formes - v7 n3 - 2011 Le panneau préusiné en bois lamellé-croisé (Cross Laminated Timber – CLT), initialement développé en Europe, est maintenant offert au Québec. Ce panneau est constitué de pièces de bois collées perpendiculairement les unes aux autres de façon à obtenir une rigidité comparable au contreplaqué. Il peut mesurer jusqu’à 2,5 m x 26 m pour une épaisseur maximale de 30 cm. Son degré d’ignifugation est par définition identique à celui du bois solide. Un système de panneaux CLT va à la fois servir les fonctions de murs porteurs, de contreventement, de cloisons intérieures de même que celles de dalles de plancher et de toit (www.fpinnovations.ca/pdfs/clt_handbook_ protected_fr.pdf). 42 Les panneaux à ossature légère en acier sont également très répandus à travers le monde. Les panneaux assemblés par automatisation et soudure à l’arc chez les manufacturiers japonais Sekisui House (www.sekisuihouse.co.jp/english/ index.html), Daiwa, PanaHome et Sanyo sont munis de contreventements et d’amortisseurs afin de contribuer à l’absorption de l’énergie sismique. POUR UNE IMAGE D’ENTREPRISE CONÇUE AVEC UN TRAIT DE GÉNIE ! CHIRURGIEN DE L’IMAGE CONCEPT • LOGO • SITE WEB • EMBALLAGE CAMPAGNE • PUBLICITÉ • RAPPORT ANNUEL MAGAZINE • KIOSQUE ADICC.COM 1 877 272-3422 Installation et détails d’un panneau porteur Murox du Groupe Canam (Canada). Groupe Canam En Amérique du Nord, les panneaux en acier à grande échelle s’adressent principalement au bâtiment commercial et industriel. Le système québécois Murox préusiné par le Groupe Canam offre diverses configurations de panneaux porteurs et ventilés pour bâtiments de grandes dimensions (www.murox.ws/www/v4/murox.nsf/ va_redir/descrip). Les systèmes de panneaux de béton armé de l’après-guerre ne sont plus rentables en raison du grand nombre de jointements requis, sauf lorsqu’ils sont intégrés à des stratégies compensatoires. C’est le cas chez Preuksa en Thaïlande (precast.ps.co.th/index/precast-tech.rails), où une usine entièrement automatisée utilisant la méthode des plateaux mobiles, développée par la firme allemande Weckenmann, produit des panneaux diversifiés par contrôle numérique. Preuksa emprunte une stratégie verticale qui lui permet d’offrir un produit de qualité à un prix nettement inférieur à celui de ses concurrents en assumant à la fois le rôle de promoteur immobilier, manufacturier, entrepreneur général et opérateur d’ensembles résidentiels. Étapes de fabrication, montage in situ et produit fini chez Preuksa (Thaïlande). Photos par l’auteur. Le système générique nord-américain de panneaux en béton recourt à des dalles précontraintes de grandes portées (6 à 10 m). Les dalles sont : formes - v7 n3 - 2011 •soit alvéolaires en étau entre des murs assemblés par post-tension à l’aide de barres d’acier filetées (méthode Diwidag); •soit pleines et boulonnées aux murs porteurs à l’aide de ferrures avec trous ovalisés aux fins de tolérance. 44 Il s’agit d’une approche beaucoup plus efficace, car le béton y travaille en compression et les jointements sont rentabilisés sur une plus grande surface (www.schokbeton.com/fr/chartes_systemes.html, www.bpdl.com, www.oldcastleprecast. com/products/buildingsystems/Pages/default. aspx). Panneaux et dalles précontraintes en béton (résidence d’étudiants, Cégep Saint-Laurent, Canada); détail de jointement en post-tension et de jointement boulonné. Photo par Schokbéton Québec. Schéma par l’auteur. À une plus grande échelle, le système Componoform, développé aux États-Unis par l’architecte Egon Ali-Oglu, reprend cette approche. Il s’agit d’un élément monolithe en béton composé d’une « tête » cruciforme centrée sur une colonne de la hauteur d’un étage (deux ou trois « bras » sont possibles à l’aide de réservations à même le moule). Le bâtiment résulte du regroupement de ces éléments et des poutres intercalés entre les « têtes » cruciformes. Les jointements se font toujours deux par deux (componoform. com/componoform/index.php?page=System). Les dalles de remplissage s’appuient sur le profilé en T inversé adopté pour les segments poutres. Éléments et montage du système Componoform (É.-U.). Componoform. Le système résidentiel italien Triedro est basé sur un élément monolithe formé de trois panneaux perpendiculaires l’un à l’autre, un peu comme si l’on découpait une boîte en deux en n’intervenant qu’aux arêtes. L’élément Triedro mesure 2,50 m x 7,75 m et 2,95 m en hauteur sur grille modulaire de 2,50 m. Les permutations sont multiples, de la simple résidence unifamiliale de deux étages à l’édifice multifamilial de dix étages (www.zecca.com/prod_st_triedro.htm). Source: Kisho Kurokawa L’alternance de modules 3D préusinés selon le principe du damier n’est pas rentable, car elle exige une seconde équipe afin de compléter le 50 % du bâtiment généré sur le site. La faillite vécue par le système Shelley lors de l’Opération Breakthrough aux États-Unis est une leçon à retenir (www.freepatentsonline.com/3643390.pdf). Montage du prototype Shelley à Jersey City (É.-U.). Schéma par Shelley Systems. v7 n3 - 2011 Le module Habitaflex développé au Québec par Maisons Laprise atteint bien les objectifs du module sectionnel par déploiement en triplant la superficie une fois déplié. Il emprunte le volume d’un conteneur au transport et son dépliage se fait très simplement par deux personnes à l’aide de manivelles appliquant le principe du levier (www.habitaflex.com/). formes 46 Étage type, montage et tours du prototype Nakagin (Japon). Groupement type et exemple d’édifice multifamilial du système Triedro (Italie). Triedro Phase de dépliage du module Habitaflex de Maisons Laprise (Canada). Maisons Laprise. v7 n3 - 2011 Strong Tie. E - Le MODULE SECTIONNEL Volume petit et facile à transporter; mais il est inachevé, car il demande un complément, une alternance (principe du damier) ou un déploiement (pliage/dépliage) en arrivant au site. Avantages : réduire l’encombrement lors du transport tout en bénéficiant de modules tridimensionnels entièrement usinés. Limites : nécessité d’une main-d’œuvre importante sur le site afin de compléter le bâtiment. L’objectif du module sectionnel est de réduire le nombre ou la dimension des modules 3D préusinés au moment du transport tout en récupérant de l’espace une fois parvenu au site. Le projet Nakagin réalisé par l’architecte Kisho Kurokawa dans le quartier Ginza à Tokyo est l’icône du module sectionnel par complément. Des supports d’acier émergent de deux tours de circulation verticale en acier et béton pour recevoir des capsules préusinées de la taille d’une chambre d’hôtel avec mini salle d’eau. Chaque capsule est constituée d’une ossature d’acier et contreventée par un revêtement en acier ignifugé à l’aide d’une peinture intumescente. La capsule est appuyée sur deux points à sa base et retenue par le haut au moyen de deux boulons en tension (pingmag.jp/2008/12/22/nakagin/). - Connecteurs d’acier mis en marché par Simpson Strong Tie (É.-U.). Simpson II- Le VOLUME USINÉ formes D-Le JOINT INTÉGRÉ Élément monolithe qui facilite le jointement en le reportant en dehors du point de rencontre géométrique. Avantages : Simplifier le processus de jointement : au lieu de réunir quatre à six éléments (souvent très lourds) au même endroit, on les regroupe deux à deux en dehors du point de rencontre géométrique. Limites : Certaines variantes sont, en raison de leur morphologie, relativement encombrantes lors du transport. Comme mentionné précédemment, le design des joints et des jointoiements devient l’élément clé de la réussite d’un système. L’idée du joint intégré est de pousser cet adage à son paroxysme : joindre des joints monolithes. Cette approche peut se faire à diverses échelles. Un simple connecteur sur trois axes est un joint intégré : il vient réunir des éléments qui n’ont pas à rencontrer les autres. Les connecteurs en acier sont à l’origine de multiples concepts de construction en bois, tout particulièrement en bois d’ingénierie (www.strongtie.com/catalog). 47 Détail d’un coin et séquence de montage des boîtes du système Misawa Ceramics (Japon). Misawa Maisons Alouette Mur Éco-Terra et montage de la boîte par assemblage de panneaux à ossature de bois chez Maisons Alouette (Canada). Les boîtes par assemblage de panneaux sont particulièrement prisées en Amérique du Nord et en Europe. Ces boîtes incorporent maintenant des mesures visant à maximiser les performances thermiques; c’est notamment le cas du mur d’uréthane giclé ÉcoTerra chez Maisons Alouette (www.maisonalouette.com/) au Québec. Boîte KFN (Autriche) par assemblage de panneaux à ossature de bois. KFN. Au Royaume-Uni, les boîtes du groupe Corus misent sur l’ossature légère en acier (www.corusconstruction.com/en/). Système CORUS à assemblage de panneaux à ossature légère en acier (Royaume-Uni). Corus. Par ailleurs, des fabricants de Chine produisent des boîtes en panneaux d’acier selon la technologie de fabrication des conteneurs. La compagnie Tempo (www.tempohousing.com) se limite aux dimensions des conteneurs ISO alors que le système Verbus (www.verbussystems. com/) les dépasse parfois de 150 % de façon à offrir de plus grandes pièces, quitte à multiplier les « têtes » (corner fittings) ISO à l’horizontale. Habitat 67 est souvent présenté comme l’icône de la boîte préusinée en béton. Il s’agit d’un projet exceptionnel sur le plan architectural, car il affiche des qualités d’habitabilité indéniables, ne serait-ce que par ses grandes terrasses extérieures. Mais il ne faut pas considérer Habitat 67 comme la démonstration du potentiel de l’industrialisation à rendre l’habitation accessible au plus grand nombre. Il s’agit plutôt d’une formule recourant à la préfabrication certes, mais où la structure sera d’abord et avant tout asservie à la volonté d’individualiser géographiquement les logements en les articulant « dans l’espace » par des porte-à-faux spectaculaires et coûteux. Les boîtes d’un poids de 90 tonnes étaient fabriquées à pied d’œuvre. Elles mesurent 5,3 m x 12 m x 3 m en hauteur) avec des murs d’une épaisseur moyenne de 12,5 cm. En Russie, un procédé hautement sophistiqué permettait de réduire l’épaisseur des modules Koslov jusqu’à 40 mm. La coque murs-plafond est coulée indépendamment du plancher qui est rattaché de façon mécanique par la suite. Plusieurs manufacturiers ont recours aux composites recyclés pour réaliser des boîtes légères particulièrement faciles à manœuvrer et à relocaliser. En Hollande, le système Spacebox (www.spacebox.nl) offre des modules 3D formés de panneaux sandwichs, avec âme de mousse phénolique et parois en polyester armé de fibre de verre. Les modules sont entièrement finis et équipés en usine. Le système vise principalement le marché hôtelier et celui des résidences d’étudiants. Aux États-Unis, les manufacturiers de béton préfabriqué Oldcastle (www.oldcastleprecast. com) et Tindall (http://tindal-corrections.com/ data/drawings.html) produisent des modules 3D monolithes en béton jumelant deux cellules de prison. Là aussi, la coque murs-plafond est coulée indépendamment du plancher. Les modules ont une largeur de 4,5 m (15 pi.) et une épaisseur de 10 à 15 cm (4 à 6 po.). D’ailleurs, la prison de Mimico en banlieue de Toronto est construite avec de tels modules fabriqués par Tindall. Helser Industries Assemblage de l’ossature d’acier aux arêtes et montage des boîtes du système Sekisui Heim (Japon). Sekisui Heim. Photos par l’auteur F- La BOÎTE Unité autonome entièrement complétée en usine. Avantages : maximisation du travail en usine et minimisation du travail au chantier. La double paroi obtenue par la juxtaposition des modules contribue à l’insonorisation et l’ignifugation. Limites : investissement initial élevé et nécessité d’un vaste marché pour amortir le tout. Coûts de transport importants, mais non prohibitifs. La boîte entièrement finie à l’usine est l’archétype du système préusiné et industrialisé. Bien entendu, il faut la transporter, l’installer sur ses fondations et effectuer les raccordements aux services (bien que les modules autonomes deviennent de plus en plus envisageables). La fabrication de la boîte en usine représente de 80 à 85 % du coût total du bâtiment. Trois méthodes de fabrication sont possibles : la boîte à ossature aux arêtes, la boîte par assemblage de panneaux et la boîte monolithe. Le Japon produit depuis plus d’une quarantaine d’années des boîtes à structure d’acier aux arêtes. Le gabarit routier japonais ne permettant pas de dépasser des dimensions en plan de l’ordre de 2,45 m x 5,70 m, la structure d’acier aux arêtes permet de libérer les murs là où l’on veut générer de grandes pièces, telles que des séjours de 5,70 m x 7,35 m par exemple. De dix à quinze boîtes sont requises pour une maison de grandeur moyenne. Ces boîtes sont assemblées sur des chaînes de montage partiellement ou entièrement automatisées, et certains postes sont également robotisés. Une fois les fondations réalisées par un entrepreneur local agréé, le montage des boîtes in situ se fait en huit heures en boulonnant les arêtes alors que la finition intérieure se poursuit sur plusieurs journées. De façon à bénéficier de la flexibilité de planification offerte, plusieurs systèmes de boîtes à travers le monde ont repris le principe de l’ossature d’acier aux arêtes et l’ont appliqué à de plus grands modules. C’est notamment le cas de Yorkon au Royaume-Uni (www.yorkon.co.uk), d’Alho en Allemagne (www.alho.com/) et de Radziner aux États-Unis (www.marmol-radziner.com/). Module Verbus offrant six têtes ISO par extrémité. (Chine). Verbus Systems. Home. Radxiner Alho 48 Yorkon formes - v7 n3 - 2011 Modules à ossature d’acier aux arêtes Yorkon (R.-U.), Alho (Allemagne) et Radziner (É.-U.). Boîte monolithe Koslov en béton (Russie). Moule articulé Helser et modules 3D de la prison Mimico fabriqués chez Tindall (USA). Lucas Oleniuk formes - v7 n3 - 2011 Une boîte du système Toyota House en fin de production (Japon). Photo par l’auteur. 49 Résidence d’étudiants à l’Université d’Utrecht (Hollande). Spacebox. III- L’HYBRIDE G-Le NOYAU PORTEUR Optimisation du rapport entre l’usine et le chantier : confier à l’usine les éléments complexes du logement et limiter le chantier à de simples opérations de raccordement. Les NOYAUX sont des modules tridimensionnels à capacité de charpente fabriqués en usine et regroupant tous les équipements et services constituant la zone servante du bâtiment Une fois parvenus au chantier, les noyaux servent de points d’attache à de grandes dalles et à des panneaux d’enveloppe afin de générer les espaces ouverts constituant la zone servie du bâtiment. Avantages : haut degré d’usinage justifié par la concentration des services et équipements. Transport économique, le module étant compact, fermé sur lui-même, rempli de valeur ajoutée et en deçà du ratio poids-volume. Simplification du chantier, le noyau ne nécessitant aucun étaiement et agissant comme connecteur des autres soussystèmes. Limites : grande discipline imposée à la planification. Employé en refend, le noyau risque d’élargir la façade et de diluer la densité. Quelle que soit la fonction, deux types d’espaces se partagent le bâtiment : la zone servie et la zone servante. La zone servie correspond aux espaces libres destinés à la fonction principale du bâtiment (70 à 80 % de la superficie), alors que la zone servante regroupe les équipements et services requis au bon fonctionnement de tout édifice (20 à 30 % de la superficie). Dans un édifice à bureau, la zone servante correspond au bloc central alors que la zone servie se développe en périphérie de façon à profiter de la fenestration. En habitation, le partage est semblable : la zone servante comprend la cuisine, les salles d’eau, la buanderie, le bloc mécanique et les escaliers/ascenseurs, alors que la zone servie comprend les espaces de « séjour » que sont le salon, la salle à manger, la salle familiale, les chambres à coucher, etc. Le système Richardesign (Québec), développé par l’auteur, est basé sur un noyau porteur en béton préfabriqué adoptant exactement la géométrie d’un conteneur et intégrant tous les services et équipements du logement. Au chantier, les noyaux porteurs sont posés perpendiculairement à la façade et servent de points d’attache aux Schéma explicatif de l’approche noyau porteur. Schéma par l’auteur. Système Richardesign : montage in situ, maison de ville et édifice multifamilial linéaire + semi-circulaire (Canada). Schéma par l’auteur. sous-systèmes dalles/panneaux de l’enveloppe verticale/cloisonnement. Ces sous-systèmes sont ouverts à des options préusinées ou à une fabrication à pied d’œuvre (http://www.grif.umontreal.ca/pages/conferencegrif08/37-Richard.pdf). Une multitude de typologies est offerte (linéaire, courbe, maisonnette, à mi-niveau, etc.) et le nombre de noyaux attribués permet d’atteindre une diversité des logements : du R+4 économique de 72 m2 (1½ noyau) au condominium ou à la maison de ville de 300 m2 (cinq noyaux). Le positionnement de noyaux perpendiculairement à la façade génère des espaces transversaux qui procurent une ventilation naturelle, réduisant et même éliminant la nécessité de recourir à la climatisation mécanique. Le tout béton permet de maximiser les rendements sur les plans de l’ignifugation et de l’insonorisation, critères majeurs en milieu multifamilial ou unifamilial juxtaposé. Le système MAH-LeMessurier (É.-U.), développé par le professeur et ingénieur William LeMessurier, propose des modules « ponctuels » de 2,45 m x 2,45 m. Ces modules supportent des poutres perpendiculaires ou longitudinales, lesquelles accueillent de grandes dalles alvéolaires précontraintes ouvertes à la planification (www. freepatentsonline.com/3882649.pdf). Dans le cas d’une auberge pour la compagnie Sheraton, ces petits noyaux adossent au puits de plomberie la salle de bain et le comptoir « humide » de la cuisine. Montage des noyaux ponctuels du système MAH-LeMessurier (É.-U.). William LeMessurier. Montage de la mégastructure de National Home H-La MÉGASTRUCTURE Ossature accueillant des volumes usinés comme charges vives, afin de leur permettre d’aller en hauteur tout en évitant l’empilage. Avantages : permettre à des maisons usinées ou à des systèmes de panneaux légers de s’approcher des centres urbains à forte densité. Limites : le fait que la charpente insérée devient charge vive pour la structure d’accueil conduit à une redondance de charpente d’un coût exagéré. Si l’idée de la mégastructure, comme port d’attache de modules arrivant et quittant selon le bon vouloir de leurs occupants, était présente dans les années 1960 chez Archigram et chez les métabolistes japonais, sa matérialisation aux États-Unis au début dans la décennie suivante en a démontré l’irréalisme. Et ce, autant pour des raisons de redondance structurale que pour les problèmes de jointement aux points d’insertion. Le projet Townland, un lauréat de l’Opération Breakthrough, a fait faillite et National Home n’a jamais réalisé l’ingénieuse mégastructure en béton assemblée par post-tension développée par l’architecte Edward Durrel Stone (l’architecte du World Trade Center de New York) afin d’installer ses boîtes à ossature légère en acier près des centres-villes. Une chaîne hôtelière a installé les boîtes du système Verbus dans des ossatures d’acier qui présentent toutes les caractéristiques de la mégastructure; une enveloppe autonome recouvre ou plutôt dissimule entièrement le tout (www.hotelonline.com/News/PR2008_1st/Jan08_ContainerStyle.html). Montage et façade d’un hôtel de type mégastructure de modules 3D Verbus (Chine et Royaume-Uni). 50 v7 n3 - 2011 Nombreux tarifs corporatifs - Conjuguez confort & vieilles pierres, au coeur du quartier historique du Vieux-Montréal formes formes - v7 n3 - 2011 Verbus Systems. 51 I-La MÉCANISATION DU CHANTIER L’idée est d’apporter au chantier tout l’outillage requis pour véritablement le transformer en usine destinée à générer la charpente. La complexité et la compacité des autres sous-systèmes justifient la production en usine. Avantages : logique de produire les éléments de béton au « chantier transformé en usine » plutôt que de les transporter pièce par pièce. Limites : les mêmes limites que le Meccano, sauf en ce qui concerne la charpente. Lorsque le transport d’éléments de béton s’avère onéreux ou inopportun, il devient plus simple de transporter tout le mécanisme de l’usine et de l’implanter, soit à pied d’œuvre, soit à même l’édifice. À une tout autre échelle, le système Habitech (Thaïlande) propose une approche « low-tech » appliquée à travers le monde par des équipes locales généralement composées des futurs occupants et souvent constituées en coopérative. Deux types de presses permettent de réaliser in situ des blocs destinés à être assemblés à sec par emboîtement : la presse manuelle produit des blocs de terre stabilisée avec du ciment alors que la presse hydraulique produit des blocs évidés en béton. Un chaînage périphérique permet de définir des cadres structuraux (www.habitech-international. com/). Schéma explicatif de la mécanisation du chantier. Schéma par l’auteur. Installation, démontage et produit type du système de coffrage tunnel Outinord (France). Outinord. Les coffrages mécanisés de type tunnel tel que ceux d’Outinord (www.outinord.fr/) opèrent directement à même le bâtiment, ce qui produit une structure monolithe tout béton, avec notamment l’avantage de prendre des efforts à la fois positifs et négatifs, donc de réduire l’armature à de simples treillis métalliques la plupart du temps. IV- Les SOUS-SYSTÈMES OUVERTS Plusieurs systèmes sont incomplets au départ, qu’ils soient ouverts ou non. C’est alors qu’il y a lieu de recourir à des sous-systèmes indépendants pour compléter le système. Considérant que le sous-système charpente génère le système, c’est chez les manufacturiers des autres sous-systèmes qu’il faut chercher des options, options que l’on peut désigner comme sous-systèmes ouverts. Il devient alors nécessaire de soumettre ces soussystèmes aux trois paramètres du protocole des systèmes préusinés (critères de rendement, coordination dimensionnelle et règles d’interface) de façon à obtenir un système intégré. En fonction des objectifs d’individualisation et d’adaptabilité favorisés par la précision des joints mécaniques produits en usine, il y a lieu de privilégier : • Des panneaux d’enveloppe légers, soit le murrideau en aluminium verre, soit le panneau sandwich (bois traité, métal ou composite recyclé); • Des cloisons intérieures amovibles ou démontables; • Des équipements modulaires faciles à recombiner; • Une distribution des services, soit par puits de mécanique vertical linéaire permettant de brancher dos à dos les équipements, soit par sous-plancher surélevé capable de véhiculer autant la plomberie que le traitement de l’air. Blocs et chantier types du système Habitech International (Thaïlande). a) Photo par l’auteur. b) Habitech International. Références RICHARD, RogerBruno; « A Generic Classification of Industrialised Building Systems », chapitre 3 (p. 33-48) du manuel Open Building Manufacturing: Core Concepts and Industrial Requirements, édité par Abdul Samad Kazi et al. et publié en 2007 par ManuBuild et le VTTTechnical Research Centre de Finlande. (www.manubuild. org/downloads/ OpenBuildingManufacturing_Book12007.pdf). Allier créativité et environnement. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Norex® est le panneau architectural le plus avant-gardiste de sa catégorie. 52 PANNeAU À ÂMe De PoLYISoCYANUrATe v7 n3 - 2011 1 877 667-2321 norbecarchitectural.com - Norex® formes formes - v7 n3 - 2011 ® 53 CON CLU SION Construire sur le savoir A ppliquer intégralement des systèmes cons tructifs préusinés et industrialisés implique donc : • Une organisation qui rejoint tous les sous-systèmes de façon à offrir la totalité du bâtiment en tant que produit fini; • Un procédé capable de véritablement simplifier la production, domaine de R et D encore peu exploité; • Et une quantité importante d’unités à produire afin d’amortir l’investissement requis; même si le marché local ne s’est pas concerté, il est encore possible de recruter cette quantité en visant l’exportation. Les avantages? • Pour le client-occupant : un produit « prêt à occuper » offrant une meilleure qualité à prix moindre (de l’ordre de 10 à 30 %) et une ouverture aux changements dans l’espace et le temps. • Pour les architectes et les ingénieurs : un ensemble de détails éprouvés, faciles à appliquer et à communiquer via la modélisation numérique (BIM et al.) tout en laissant plus de temps et plus de précision à la conception. • Pour les manufacturiers : la quantité requise pour amortir un procédé capable de simplifier la production. • Pour le constructeur : un produit facile et rapide à assembler permettant une réduction du travail manuel au chantier et un meilleur contrôle de la qualité. • Pour la société : un langage architectural et technologique véritablement contemporain, axé sur la qualité et adaptable aux changements. Le bois lamellé-croisé : la construction réinventée Les systèmes à panneaux de bois lamellé-croisé (CLT) offrent des performances structurales, thermiques, sismiques et acoustiques exceptionnelles. Ils rendent possibles de nouveaux concepts à plan ouvert et des chantiers plus rapides, plus propres, plus sécuritaires et moins bruyants. Maintenant disponible ! Comment concevoir et construire avec le CLT formes - v7 n3 - 2011 www.fpinnovations.ca Massif • Résistant • Sécuritaire • Durable Notre nom est innovation. 54 5520 C Pub_CTL _Forme v3.indd 1 11-06-17 10:09 La technologie BIM aujourd’hui Cependant, les prémices principales dans le développement du BIM sont d’améliorer, avec l’accroissement exponentiel des dépenses en construction dans les dernières années, la productivité de l’industrie et la qualité du produit livré. Selon, une étude du ministère du Commerce américain, la productivité des autres industries non agricoles a plus que doublé de 1964 à 2004 aux États-Unis, tandis qu’elle a diminué de 20 % dans la construction, et ce, malgré les avancées dans les technologies de la mécanisation et de la préfabrication. Une étude néozélandaise est encore plus alarmante. Elle établit un aspect encore plus troublant des modes conventionnels de conceptionsoumission-construction, soit la piètre qualité des dessins et devis pour exécution. Quelque 47 % des défauts entraînant des coûts et des délais additionnels sont reliés à des erreurs ou à des omissions survenues durant la conception. Dans ce contexte, le BIM semble arriver à point nommé. Mais établissons quels sont précisément les principes de celui-ci afin de pouvoir répondre 1- La modélisation paramétrique; 2- La définition d’objets « intelligents »; 3- La structure de données synchronisée de toute l’information sur le projet. Brièvement, en modélisation paramétrique, on définit des modèles d’objets comportant les éléments géométriques, mais également les relations entre eux ainsi que des règles de comportement et des attributs non géométriques. Des paramètres d’entrée (exemple pour une porte : type, hauteur, largeur, matériau, etc.) instancient par la suite l’objet en fonction du contexte dans lequel il est inséré. Les règles entre les éléments peuvent être du type « est tangent à », « appartient à », « est parallèle à », etc. Quant à la définition d’objets « intelligents », il s’agit essentiellement de comportements des objets en fonction de modifications ou de particularités d’un contexte. Les colonnes, par exemple, peuvent suivre le déplacement des axes auxquels elles sont attachées. Dans un cas plus poussé, un mur, ayant été inséré entre deux espaces dits secs, pourrait voir sa composition modifiée si l’on déclare que l’un des deux espaces est désormais humide. Sa matérialité pourrait être dépendante de caractéristiques environnantes de type acoustique, thermique, structurel, etc. Enfin, la structure de données synchronisée de l’information permet de maintenir un modèle cohérent en tout moment d’un processus de conception. Autrement dit, toute modification apportée au modèle est répercutée automatiquement sur toutes ses parties. Les différentes représentations (2D, 3D, tableaux, rapports, etc.) du modèle sont mises à jour. Et les interventions sur le modèle peuvent provenir de différents corps de métier. Tout cela, bien entendu, demeure des objectifs ciblés. L’idéal théorique du BIM reste non atteint et les efforts en ce sens continuent à être déployés par les développeurs des grandes compagnies comme Autodesk®, Bentley®, Graphisoft®, Gehry Technologies®, pour ne nommer que celles-là. Toutefois, il est à signaler que malgré des objectifs non encore totalement atteints, les réglementations de certains États exigent déjà le développement de modèles BIM pour chaque projet. Il en va ainsi aux États-Unis depuis 2006 et, au Canada, le gouvernement de l’Alberta prévoit le faire dès 2012. Cette exigence transformera sans aucun doute nos pratiques actuelles et à venir même si nous ne savons pas encore s’il s’agit d’un phénomène de mode ou d’une panacée. Ce qui est pratiquement certain, c’est que l’industrie du bâtiment, sous la pression de contraintes techniques de plus en plus importantes, manifeste un besoin de changement de la pratique. BIM et industrialisation du bâtiment Le secteur de la construction, qui est apparemment le mieux préparé à intégrer et à tirer avantage des technologies BIM, est celui de l’industrialisation du bâtiment, et pour cause. Il s’agit d’un secteur normé disposant d’objets paramétrables et donc prêts à être soumis aux exigences de modélisation de ces nouvelles technologies. Par définition, chaque système constructif industrialisé est soumis à une codification précise et à des règles d’assemblage ou de composition rigoureuses permettant justement son usinage. Mais au travers des technologies BIM, des stratégies d’individualisation des produits peuvent être également plus facilement envisagées (flexibilités, combinatoire, etc., à différents niveaux comme la fenestration, la disposition des espaces, etc.). Il s’agit notamment d’introduire une plus grande adaptabilité permettant de mieux satisfaire les besoins tant des usagers que des acteurs de la construction, et ce, quel que soit le type de projet (c’est-à-dire écoles, hôpitaux, habitats, etc.). La force de ce secteur de la construction demeurera la production en quantité, mais sans la reproduction identique de solutions architecturales. Pour chaque projet, un même système constructif pourra alors être déployé en fonction de paramètres et de règles spécifiques à chaque situation de projet particulière. À la figure 1, on peut constater comment la modification de paramètres permet d’obtenir des formes architecturales variables pour un même projet résidentiel. BIM et gains pour l’industrie L’industrie du bâtiment y voit des gains appréciables, car un modèle BIM permet : • Une estimation automatique des coûts; • Une simulation de la constructibilité et de la construction. Cet aspect est crucial et permet la collaboration entre acteurs de différentes disciplines. À la figure 2 est présentée une simulation de l’interaction de plusieurs corps de métier pour un même projet, ce qui permet d’envisager la préfabrication des différents objets, assemblages et même parties du bâtiment en considérant leurs interférences, fonctionnements et exploitations à l’avance. • Une vérification de la programmation fonction- nelle par rapport aux exigences du client; • Une simulation de la performance énergétique, des émissions de GES, etc. Dans ce dernier cas, les technologies BIM permettent également la prise en compte et la gestion des facteurs pour un développement durable . À la figure 3 est donné l’exemple de la « NASA Sustainability Base », un projet industrialisé dont la conception a été supportée par la technologie BIM (la suite Revit et autres logiciels d’Autodesk, dans ce cas). Mais cela demande aussi, par exemple, l’exportation du modèle BIM (ou d’une partie des données du modèle) vers d’autres logiciels spécialisés, ce qui peut poser problème. L’interopérabilité n’est pas encore au point et souvent, il est plus facile de refaire le modèle (ce qui implique des redoublements du travail, etc.). De plus en plus, des modules simplifiés sont ajoutés au logiciel de modélisation pour permettre des allersretours plus faciles. Le développement des technologies BIM n’est apparemment pas encore au bout de ses peines et risque aussi d’être supplanté par d’autres approches en développement au sein des milieux universitaires. Les BIM sont orientés objet alors que d’autres approches émergentes adressent plutôt le processus à l’origine de l’objet. C’est donc une aventure à suivre. Tentative de réponse Il est primordial d’offrir aux acteurs de la construction du support pour qu’ils puissent profiter des meilleures pratiques déjà visitées, ainsi que des résultats des recherches scientifiques du domaine . Les technologies BIM sont adaptées aux secteurs bien structurés et impliquant la collaboration entre des acteurs de différentes disciplines. De ce fait, il est possible de voir ces technologies comme une sorte de panacée pour le secteur de l’industrialisation du bâtiment, qui pourrait en profiter pour détruire les « silos » disciplinaires et faire une percée dans la pratique traditionnelle. Mais on peut également avancer qu’elles risquent de rester un phénomène de mode pour le secteur traditionnel du bâtiment, s’il tente d’intégrer ces technologies sans pour autant apporter de modifications aux modes de production traditionnels en les remplaçant par un processus de réalisation intégré du projet. Figure 1 : Complexe résidentiel réalisé avec une technologie de type BIM. Source : ftp://ftp2.bentley.com/dist/collateral/ Web/Platform/GComponents1.pdf Figure 2 : Simulation des interférences de différents corps de métier pour un même projet d’hôpital, le Memorial Hospital, Colorado Springs, Colorado, PCL. Source : http:// www.aia.org/aiaucmp/groups/aia/documents/pdf/aias077483.pdf v7 n3 - 2011 Genèse et évolution des technologies BIM Pour mieux comprendre les technologies BIM, il serait intéressant de survoler l’évolution des moyens de communication en conception du bâtiment. En effet, jusqu’à la Renaissance italienne, les architectes étaient des hommes encyclopédiques : des sculpteurs, tailleurs de pierre, peintres, menuisiers et maîtres de chantier. L’architecte possédait toute la connaissance du bâtiment et les techniques de sa construction. Par la suite, les bâtiments ont commencé à être représentés par plan de coupe et perspective (utilisés au début seulement pour relever des bâtiments et des ruines grecques et romaines), dessins qui sont devenus la base de l’expression architecturale par la tradition des beaux-arts. Ainsi, le concepteur a commencé à se séparer de la construction du bâtiment et à ignorer une bonne partie des sciences et disciplines s’y rattachant, mettant l’accent de son travail sur des aspects de style et d’esthétisme. Avec la complexification des bâtiments en matière de programmatique et technique, les architectes se sont retrouvés de plus en plus écartés de la réelle construction du bâtiment. Les spécia- à la question posée dans le titre. En voici trois des plus importants : - v7 n3 - 2011 formes 56 BIM ou « Building Information Modeling » vise à représenter un projet au travers d’une modélisation intelligente (et non par des entités géométriques uniquement) de façon à ce que tous les acteurs du projet puissent y trouver l’information qui les intéresse et en dériver les représentations dont ils ont besoin. De plus, le modèle résultant se veut « vivant » dans le sens qu’il peut être maîtrisé, modifié et enrichi pendant tout le cycle de vie du bâtiment. Cela demeure cependant un vœu pieux et à un niveau conceptuel si l’on analyse les logiciels de ce type mis sur le marché. La commercialisation des logiciels dits BIM date de la fin des années 1990 , mais le concept en soi est connu et développé dans le milieu universitaire depuis les années 1970 déjà. Alors que dans la pratique on se contentait de mettre à profit le numérique pour la représentation 2D/3D de projets d’architecture jusqu’à atteindre dans les années 1990 un réalisme saisissant de ceuxci, le monde de la recherche se demandait comment faire profiter le processus de conception du numérique pour plus d’efficacité et de rentabilité, car l’architecture n’est pas uniquement le produit, mais également et surtout une question de démarche, de collaborations et de gestion des activités. listes en structure et en mécanique du bâtiment deviennent de plus en plus indispensables au processus de conception. Aujourd’hui, la conception et la construction des bâtiments sont toujours basées sur des dessins et devis techniques (infiniment plus importants en nombre qu’à l’époque de leur introduction) pour représenter le travail à réaliser. Ils définissent les exigences techniques dans les contrats – documents qui doivent être conformes aux codes et qui servent de référence par la suite dans la gestion du bâtiment. Cependant, il y a (au moins) deux limitations stratégiques à l’utilisation de ces documents techniques : premièrement, la nécessité d’un nombre très important de vues et de tableaux pour représenter l’objet tridimensionnel avec un détail adéquat pour qu’il puisse être construit, ce qui induit la redondance et laisse place aux erreurs et aux incohérences; et deuxièmement, l’impossibilité de faire interpréter les dessins par l’ordinateur, étant donné qu’ils sont un ensemble de lignes, arcs et annotations textuelles, ce qui les rend mal adaptés à l’automatisation. Dans un tel contexte, on peut se demander si ce type de documentation sera encore approprié dans un futur proche. De plus, certaines architectures (voire la biosphère) et notamment celles produites à l’aide de l’ordinateur ne peuvent pas être représentées à l’aide du dessin. Figure 3 : NASA Sustainability Base, William McDonough + Partners, AECOM et Swinerton Builders. Source : http://usa.autodesk.com/adsk/servlet/pc/ item?siteID=123112&id=16881672 formes Le Temy Tidafi Morphosis BIM : mode ou panacée ? 57 Allier créativité et environnement. 1 3 4 5 6 7 8 9 Norex® est le panneau architectural le plus avant-gardiste de sa catégorie. fiches produits Pour être vu et reconnu. Contactez la publicité au 514 736-7637, POSTE 5. 2 ® Norex® PANNeAU À ÂMe De PoLYISoCYANUrATe 1 877 667-2321 ARCHITECTURE CANADA E-LEARNING SÉMINAIRE EN LIGNE D’ARCHITECTURE CANADA Architecture Canada launches its first 24/7 E-Learning Educational Seminars on Concrete Thinking Architecture Canada lance son premier séminaire en ligne accessible en tout temps sur le thème Penser béton Starting September 01, 2011 À compter du 1er septembre 2011 norbecarchitectural.com WHERE/OÙ : www.raic.org DATE/DATE : Any Day / en tout temps TIME/HEURE : Any Time / à toute heure First 1-hour modules launched: • Total Precast Concrete Structures • Cement and Concrete Fundamentals and more to come... For more information check out: www.raic.org One King Street West | Stanford Downey Architects Inc. Un, rue King Ouest | Stanford Downey Architects Inc. Premiers modules d’une heure à être offerts : • Bâtiments faits entièrement de béton préfabriqué • Notions de base sur le ciment et le béton et d’autres suivront... Pour de plus amples renseignements : www.raic.org Nouvelle feNêtre hybride JELD-WEN présente sa nouvelle fenêtre hybride à battant et à auvent. Toujours aussi performante et facile d’entretien qu’un produit tout vinyle, la fenêtre hybride est munie d’un revêtement extérieur en aluminium lui conférant une solidité rehaussée. Outre son aspect éconergétique, elle arbore un cachet tout particulier s’harmonisant aussi bien à des projets de logements multiples que des constructions résidentielles unifamiliales. formes - v7 n3 - 2011 de la collection donat flamand® 58 www.jeld-wen.ca Presented by/Présenté par : Sponsored by/Commandité par : Canadian Precast/Prestressed Concrete Institute Institut canadien du béton préfabriqué/précontraint Canadian Ready Mixed Concrete Association Association canadienne du béton préparé SOCIÉTÉ D’HABITATION DU QUÉBEC BÂTISSONS ENSEMBLE DU MIEUX-VIVRE La Société d’habitation du Québec souscrit pleinement aux efforts déployés pour encourager une plus grande utilisation des systèmes de construction industrialisés au Québec ainsi que la conception de systèmes de construction exportables. Une telle démarche est au cœur de l’innovation et du développement durable dans le secteur de l’habitation. Bâtissons ensemble du mieux-vivre! WWW.HABITATION.GOUV.QC.CA
