Introduction

Un refuge

Martin Paquot | Les canicules de fin d’année scolaire ont montré – si besoin était – que le confort d’été est primordial. Comment concevez-vous une école pour le climat de 2030, 2050, 2100 ? 

Cassiane Mariotti | Prendre en compte le climat induit une architecture bioclimatique, et donc une attention particulière à l’orientation du bâtiment sur le site par rapport aux vents et au soleil.  Face aux canicules, nous privilégions l’utilisation de botte de paille, isolant épais et dense, matériau peu cher et abondant en Ile-de-France, reliquat de l’agriculture. Une attention particulière est également portée à la ventilation permettant de renouveler, rafraîchir ou réchauffer l’air selon les saisons. Celle-ci est naturelle, autonome dans son fonctionnement (pas d’apport énergétique) et économe dans son déploiement (peu de mécanique). Une fois le bâtiment bien isolé et bien ventilé, le confort peut être complété par une bonne hygrométrie. Pour cela, nous utilisons la terre crue, comme maçonnerie ou en enduit intérieur sur les murs en paille ou les cloisons bois. Dans la cour, nous prenons soin de conserver ou de planter des arbres, d’utiliser des matériaux perméables, des revêtements de couleur claire réfléchissant les rayons du soleil.

Charlotte Picard | L’établissement du programme (surface et flux) se fait avec la direction de l’éducation. Le programme environnemental et expérimental décrit par Cassiane est issu de nos propres réflexions au sein de la Direction Recherche Innovation (DRI). J’ajouterai que cette école est, comme les précédentes, conçue comme un bâtiment « refuge » capable de fonctionner en mode dégradé c’est-à-dire en cas de canicule et/ou de coupure d’électricité (et donc de chauffage) – pour les élèves mais aussi les populations les plus fragiles face aux injustices climatiques.

Sur site

À l’instar de l’école Simone Veil, l’école maternelle Jean Mermoz adopte une structure poteau-poutre treillis en bois massif de feuillus. Toutefois le remplissage ne s’est pas fait ici en caisson bois-paille préfabriqué mais en botte de paille autoportante mise en œuvre sur site. Pourquoi ce changement ? Quelles sont les qualités de cette mise en œuvre ?  

Vincent Raeppel | Le propre de la DRI est de proposer, mettre à disposition, tester in situ de nouvelles voies pour répondre aux enjeux actuels. Le calendrier de l’école Simone Veil était une contrainte déterminante pour sa conception. De cette contrainte est née le désir de construire l’école à deux endroits : sur site et hors site. Nous nous sommes retrouvés avec beaucoup de pare-pluie et de bâches pour protéger les murs préfabriqués des intempéries lors du transport.  

Parallèlement à la construction de l’école Simone Veil, se faisait la conception du centre de loisirs et de la maternelle Mermoz. L’idée était ici d’avoir un parapluie mettant hors d’eau la paille lors de son stockage partiel sur site et de sa mise en œuvre. Ainsi au lieu de monter les étages un par un, de bas en haut, nous avons construit le bâtiment trame par trame, de gauche à droite.

Yannig Robert | La botte de paille autoportante [1] est une évolution naturelle pour nous. Lors de la construction du centre de loisirs Jacques Chirac, nous avons pu mesurer les forces et les faiblesses de la paille porteuse ; lors de la construction de l’école Simone Veil, nous avons vu que le caisson impliquait des volumes de bois importants dans les murs. Nous avons remis en cause nos systèmes constructifs passés et sommes arrivés à cette solution en cherchant à protéger de la pluie la botte de paille durant la construction, à diminuer la quantité de bois nécessaire pour nos projets et à assurer une bonne étanchéité à l’air. 

Pour améliorer l’étanchéité à l’air, nous avons cherché à minimiser les pénétrations dans le pare-vapeur qui sont sources de fuite en plaçant l’enveloppe à l’extérieur de la structure. Pour gérer l’interface entre la structure et la paille – imposible à enduire –, nous avons plaqué une bande débordante de fibrogypse contre la face extérieure du pan de bois que l’enduit viendra recouvrir. Pour nous protéger de la pluie, nous avons décidé d’éliminer les protections temporaires qui par expérience sont souvent sources de problèmes et de déchets en construisant sous le toit final. Pour limiter la quantité de bois, nous nous sommes inspirés de notre expérience de la paille porteuse. 

Ce système constructif a, à notre sens, passé l’épreuve de la réalisation du projet. En pratique, la construction de la partie bois et paille s’est généralement bien passée ; les planchers procurent une plateforme de travail pratique, le montage est rapide, aucune botte de paille n’a pris l’eau, on a mis moins de bois dans l’enveloppe et le pare-vapeur réalisé essentiellement par l’enduit a très peu de singularités. Sur une note plus personnelle, en tant qu’ingénieur bois, je ne peux qu’applaudir cette volonté de montrer la structure.  

C’est une typologie que nous n’hésiterons pas à reproduire. 

Pourquoi avoir enduit la paille uniquement en intérieur ? Barder de bois une paroi en botte autoportante n’implique-t-il pas d’ajouter une ossature secondaire dont vous aviez fait l’économie ?  

Cassiane Mariotti | La paille est également enduite en extérieure sur certaines parties du bâtiment. Le principe étant que les façades subissant des « agressions » (donnant directement sur rue ou sur cour) sont bardées afin d’être résistantes, l’enduit sable-chaux appliqué étant plus fragile que le bois. 

Une structure libérée

D’une certaine manière, la structure (poteau), l’isolation (botte de paille) et l’enveloppe (bardage sur lame d’air) composent trois plans différents. Pourquoi cette distinction et juxtaposition alors qu’il est possible d’avoir tout dans la même épaisseur (d’autant que ceux qui n’ont pas encore construit en paille lui reproche son épaisseur) ?  

Cassiane Mariotti | Libérer la structure de l’isolation permet une plus grande liberté architecturale et, dans le cas de la paille, évite d’introduire un élément pouvant faire pont thermique ou créer des infiltrations d’eau ou de vapeur d’eau puisque la paille ne pourrait pas être enduite entièrement si un poteau vient s’y ficher. 

Yannig Robert | Il faut s’affranchir du modus vivendi de la construction béton. Celui-ci sépare le travail de l’architecte dans le rôle du plasticien créateur d’espaces de celui de l’ingénieur dans le rôle du technicien relégué à cacher de la structure dans des voiles plans. C’est inefficace et consommateur de ressources précieuses. Combien de tonnes d’acier inutilement dépensées juste pour satisfaire ce diktak de la structure invisible ?  La forme joue un rôle prépondérant dans l’efficience d’une structure. Un bâtiment réussi est à mon sens un savant équilibre menant à des solutions répondant au mieux à des injonctions contradictoires. Comme évoqué plus haut, il y a plein de bonnes raisons pragmatiques de séparer l’enveloppe de la structure et il faut donc le faire même si culturellement nous sommes habitués au contraire.  

Trame par trame

Malheureusement, il n’est pas rare de voir de l’eau sur des chantiers « secs ». Forts de l’expérience de vos précédents chantiers en bois, terre, paille, vous optez ici pour un phasage en « tranche » plutôt qu’en « lasagne ». Expliquez-nous votre allotissement et organisation de chantier. 

Yannig Robert | Si on réalise un chantier étage par étage, il se passe beaucoup de temps entre la pose du premier plancher et l’étanchéification de la toiture, durant tout ce temps le chantier est à la merci de la météo. En procédant ainsi sur des projets précédents, nous avons eu régulièrement des dégâts dus à l’eau. Pour réduire ce laps de temps, nous avons décidé de procéder par tranche pour que le plancher haut du rez-de-chaussée passe le moins de temps possible exposé. Ce modus operandi a été rendu possible par notre système de poteaux-poutres décorrélé de l’enveloppe et globalement nous avons protégé les ouvrages inférieurs plutôt rapidement. Malheureusement, l’étancheur n’a pas toujours été disponible pour suivre le charpentier, nous avons donc eu quelques éléments mouillés mais cela a été beaucoup moins problématique que lors des chantiers précédents. 

Vincent Raeppel | Jusqu’à très récemment des trous étaient ménagés au plafond de la salle de classe de la maternelle pour que l’isolant en coton recyclé sèche. Nous n’avons pas échappé aux intempéries, le mur porteur en terre crue a également subi quelques altérations mais heureusement rien qui nécessite de reprendre l’ouvrage. Ces murs porteurs en terre crue ont d’ailleurs déterminé le sens de montage de la maternelle par tranche. Les plaquistes étaient en train de poser les parements de cloisons avec enduit de finition d’un côté pendant que la structure châtaignier se levait côté ascenseur. C’était très serré mais cela a permis une grande coactivité nécessaire sur ces chantiers chronométrés.  

Cassiane Mariotti | Effectivement, afin d’éviter l’eau, nous avons opté pour un avancement de chantier par trames constructives et avons pour cela constitué un macro-lot clos-couvert comprenant structure bois (poteaux, poutres, planchers, toitures), murs paille et briques porteuses, menuiseries extérieures, couverture et étanchéité. Malgré cela, les étancheurs ont eu du mal à suivre le rythme des charpentiers, et nous avons tout de même eu des dégâts des eaux sur certains planchers. Pour éviter de remplacer isolant et plaques des caissons de plancher, nous avons opté pour du coton recyclé et du fibrogypse qui résistent bien à l’eau et parviennent à sécher généralement sans dégradation.

Plus globalement, nous avons consulté les entreprises via une procédure avec négociation (PAN). C’est un type de marché prévoyant une phase candidature (avec références) permettant de sélectionner sur compétences et en faisant du sourcing en amont, puis une phase offre avec négociations permettant de recevoir le nombre d’entreprises voulues (fixé en amont) et échanger avec elles sur leurs offres (à la fois le prix mais aussi et surtout les prestations proposées, afin de s’assurer de leur bonne compréhension du projet et que leurs réponses soient conformes à nos attentes). 

Charlotte Picard | Je précise que le recours à la PAN n’est possible que dans des cas précis décrit dans le code de la commande publique, notamment lorsque « le besoin consiste en une solution innovante ».

Un refend en terre

Au remplissage des cloisons en brique de terre de l’école des Boutours, vous allez un cran plus loin dans cette école, en montant un refend porteur en brique de terre extrudée. Si un patrimoine multiséculaire nombreux démontre que c’est possible, le contexte normatif de notre époque demande encore à être persuadé. Comment avez-vous justifié un tel ouvrage dans un équipement recevant du public ?  

Yannig Robert | L’Eurocode 6 (calcul des ouvrages en maçonnerie) n’interdit pas la maçonnerie en briques de terre crue, nous l’avons donc utilisé en liaison avec le guide des bonnes pratiques de la terre crue. Cependant les caractéristiques du matériau n’étaient pas entièrement disponibles et nous avons donc procédé à des essais pour établir celles qui nous manquaient. 

Vincent Raeppel | Pour paraphraser notre contrôleur technique Laurent Dandres (Apave) : « il faut rassurer le bureau de contrôle ». Cela permet en plus de monter en compétence. Nous consultons les bureaux de contrôle le plus en amont possible afin de construire ensemble le chemin permettant d’aller jusqu’à la réception des ouvrages. Lors de l’appel d’offres, ils nous fournissent leurs références, et nous leur présentons en toute transparence les points qui pourraient sembler particuliers (ouvrages en techniques non courantes notamment).

Il faut également faire preuve de bon sens et se documenter. Ainsi dès la conception, nous avons échangé avec toute l’équipe, dont le bureau de contrôle, afin de dresser le protocole à suivre pour arriver au résultat escompté. Un test en laboratoire agréé était nécessaire pour s’assurer de la résistance d’un tel ouvrage face au feu. Ce test consiste à construire un mur (une éprouvette) de 3m x 4m x 48cm et d’appliquer en tête les charges réellement subies. Ensuite un feu est simulé sur une face pendant 30 minutes en observant la réaction du mur. Sont évalués la capacité portante (R), l’étanchéité au feu (E), et l’isolation thermique (I) du mur soumis à un incendie selon la courbe température/temps décrite par la norme NF EN 1363-1. Après 33 minutes au feu, aucun échec REI n’a été constaté, ce qui satisfait l’exigence de stabilité au feu REI30. Avec le laboratoire CERIB et l’entreprise Terre et Paille en Groupe ayant réalisée ce mur test, nous avons affiné la conception pour avoir une exécution conforme au test.

Les blocs de terre crue et les joints de mortier ont également été testés au cisaillement et en compression selon la norme NF EN 1052-3 sur neuf maquettes. Les valeurs obtenues étaient satisfaisantes dans notre cas (une valeur moyenne de la résistance initiale au cisaillement de 0,13 Mpa & une valeur caractéristique de la résistance initiale au cisaillement de 0,10 Mpa). Si ces tests ne valent que pour la configuration de l’école maternelle Mermoz, la démarche, les résultats et la réalisation en ERP en Île-de-France existent et permettent de dire que c’est possible et reproductible.

Un plancher terre

De la même manière, le plancher bois du logement du gardien au dernière étage est chargé de terre. Comment l’avez-vous réalisé ? Trouve-t-on des entreprises sous décennale pour réaliser des ouvrages si traditionnels et novateurs à la fois ? 

Vincent Raeppel | Ce mantra d’utiliser le bon matériau au bon endroit guide la conception du projet. Lorsqu’il faut réaliser une chape acoustique selon la philosophie de la DRI, nous passons outre la chape sèche industrialisée. La valeur est dans l’art de la mise en œuvre, dans la sobriété des matériaux employés.

Cette chape de terre mesure environ 7cm d’épaisseur. Elle est constituée de trois strates selon le précepte acoustique « masse-ressort-masse » : la masse est apportée par la terre, le ressort par la paille. Ainsi nous avons tassé 1,5 cm de terre directement sur le voligeage constituant le dessus des caissons de plancher bois ; puis rempli de 4,5cm de terre-paille le vide entre les solives bois de 5,5cm d’épaisseur ; enfin 1cm de terre est taloché à fleur à de solive, avant la pose du parquet par l’équipe de la DRI avec l’aide des machines de l’atelier menuiserie de la ville.

Cette chape acoustique en terre était intégrée dès le début au dossier de consultation des entreprises. Elle était placée volontairement en marge de l’ERP dans le logement du gardien. Pour des raisons multiples, elle n’a pas été réalisé par l’entreprise de travaux mais par De La Matière à L’Ouvrage qui cherchait un chantier de formation en terre crue. Terramano a fait le lien pour réaliser cet ouvrage en une semaine au mois d’août précédent l’ouverture de la maternelle.  

Yannig Robert | En général les entreprises qui travaillent dans l’ancien sont beaucoup plus ouvertes à ce genre d’exercice et sont aussi mieux assurées pour des travaux « hors DTU », en faisant un peu de sourcing, il est possible de faire ce genre d’ouvrages. 

Une construction traditionnelle

Dans la cour, le local vélo remet au gout du jour une charpente à petits bois à la Philibert de l’Orme. Qu’est-ce que l’écoconstruction doit à la construction traditionnelle ou ancestrale ?  

Vincent Raeppel | En tant qu’architecte, je trouve que l’opulence énergétique et le capitalisme nous décérèbrent. Selon mon expérience, ce sont deux constituantes d’un chantier contemporain en Île-de-France. Lorsque l’on remet en question ces deux points nous retombons sur des savoirs ancestraux ou vernaculaires. Une richesse et une ingéniosité dans la mise en œuvre s’en dégagent.  

Même si les constructions de la DRI sont réalisées avec des moyens contemporains, se réinterroger, s’interdire d’aller vers des systèmes techniques complexes, ou de recourir à des solutions énergivores et gourmandes en ressources rares ou lointaines permet de lier écoconstruction et construction traditionnelle. 

Yannig Robert | La construction vernaculaire est pour moi une source inépuisable d’inspiration pour concevoir de l’écoconstruction. En effet, les anciens étaient soumis à une pénurie subie d’énergie, de matériaux et devaient donc construire frugalement. Évidemment les contraintes ont changé et copier « mot pour mot » n’a pas de sens mais il y a plein de bonnes idées à « voler ». Parcourez un jour les vicinales du pays Gallo dont je suis originaire et peut-être quelques techniques de charpente auront un air de déjà-vu pour ceux qui ont visité les éco-écoles de la DRI.