Construction en acier

Une nouvelle jeunesse dans la rue Herbstweg

Texte : Ulrich Stüss / photos : Karin Gauch und Fabien Schwartz.

Le bâtiment neuf dans la rue Herbstweg à Zurich Oerlikon ressemble a priori à un immeuble d’habitation traditionnel. En fait, il repose sur deux parcelles voisines et a été planifié ensemble par les deux propriétaires.
Quand la maison située au 4, Herbstweg a été vendue en 2018, le nouveau propriétaire s’est adressé à son homologue du Herbstweg 6 avec ses nouveaux plans en lui demandant le droit de construire à la limite du terrain. Malgré des intérêts divergents, ils ont trouvé un moyen d’exploiter en commun leurs ressources. Alors que la partie du Hebstweg 6 envisageait de construire un bâtiment neuf pour elle-même, les voisins du Herbstweg 4 pensaient à un immeuble de rapport avec appartements locatifs. Le bâtiment neuf résultant couvre les parcelles selon une symétrie centrale avec un rez-de-chaussée, trois étages réguliers et un étage en attique.
Au nord de la limite du terrain vivent maintenant les propriétaires, qui ont fait construire deux logements en plus des leurs. La partie sud du bâtiment est entièrement louée : un appartement de 3,5 pièces et six appartements de 2,5 pièces sont répartis sur quatre étages.

École de Soleure à Zurich-Nord

En Suisse, l’acier sert encore rarement à la construction d’habitations. Bien que les constructions métalliques réduisent les temps de construction et sont entièrement recyclables, peu d’architectes se l’approprient. Jürg Graser fait exception, sans doute parce qu’il a développé un profond intérêt pour la construction métallique à travers les constructions de l’ « école de Soleure ». Il effectua même sa thèse de doctorat sur les constructions acier-verre de ce groupe d’architectes des années 1960 de la région de Berne-Bienne. Avec son partenaire de bureau, Beda Traxler, il a réalisé cette maison jumelée en acier.
La construction légère, visible de l’intérieur, s’inspire du design industriel en acier. La construction légère et les plans partiellement décalés créent des espaces généreux de différentes tailles. À cela s’ajoute l’absence de portes conventionnelles dans les appartements de 2,5 pièces : des portes coulissantes ou des rideaux servent de séparation.
Grâce à la charpente métallique, les murs porteurs ont totalement disparu, tandis que les murs intermédiaires se composent de cadres en bois, d’isolation et de plaques de fibres-gypse. Associés aux portes coulissantes et aux rideaux, ils permettent une séparation flexible de l’espace. À l’exception de l’escalier en béton préfabriqué qui mène au 1er étage, toutes les volées d’escaliers sont en acier galvanisé à chaud et peint en vert avec des marches en grilles caillebotis de même type. Combinées aux impostes, celles-ci apportent une agréable légèreté et laissent la lumière naturelle pénétrer dans l’escalier.

 

Processus de construction : corps de métier après corps de métier

En surface, le bâtiment se compose essentiellement d’un mur coupe-feu en béton armé sur lequel est fixée une ossature en acier, de planchers mixtes acier-béton, d’aides à la construction en bois et d’une façade en aluminium. L’érection, qui s’est déroulée de manière artisanale et pratiquement sans échafaudage, a été rythmée par la construction métallique. À la fin des travaux de terrassement et de fondation de l’entreprise spécialisée dans les travaux souterrains, le maître d’œuvre a réalisé le sous-sol (dalles, murs et plafond) en béton armé. L’entreprise a ensuite bétonné le noyau massif avec le mur coupe-feu, la cage d’escalier, la cage d’ascenseur et l’escalier en béton préfabriqué menant au 1er étage. L’exécution artisanale a nécessité la protection temporaire de la structure en béton contre les effets du vent durant la phase de construction.
Une fois le bétonnage fini, l’entreprise de construction métallique a repris le chantier. Elle a monté l’ossature en acier et fixé les poutres métalliques déjà préfabriquées avec des goujons sur le noyau en béton armé à l’aide d’ancrages adhésifs. Lors de cette étape, elle a également posé les tôles composites des dalles d’étage. Grâce aux courtes portées, les dalles ont pu être bétonnées sans soutènement.
Après une brève intervention du constructeur de la structure en bois pour fixer la sous-construction de la façade sur l’ossature en acier, le maître d’ouvrage a pris la relève en posant l’armature dans les planchers mixtes et en les bétonnant par étage en deux étapes. Puis, le constructeur métallique a achevé les travaux en montant les balcons préfabriqués composés d’un cadre en acier et d’une plaque de béton.

 

Composition de la construction

L’ossature en acier et le noyau sont réalisés selon une méthode hybride : les poutres principales de l’ossature s’enfoncent dans une cavité enduite de mortier de 90 millimètres de profondeur à l’intérieur des parois du mur coupe-feu. En revanche, les dalles d’étage ont été réalisées selon une méthode de construction mixte. Elles se composent de poutres métalliques avec goujons, de tôles Holorib à picots (épaisseur 0,88 mm) comme coffrage perdu, d’une armature supérieure et de béton coulé sur place. Les balcons préfabriqués se composent d’un cadre en acier renfermant une plaque de béton. Ils ont été fixés sur place à la structure en acier avec des tirants. Des modules en acier Isokorb assurent la séparation thermique.
Pour des raisons pratiques, l’effet porteur évident des poutres a été appliqué comme principe aux poteaux : ils ont tous été montés barre parallèle à l’enveloppe du bâtiment. Cela a permis de remplir les profilés en acier avec du bois, laissant ainsi le constructeur de façades fixer la structure de base des panneaux de façade avec des vis conventionnelles. L’ossature du bâtiment a ainsi été épargnée des trous de montage ultérieurs pour la fixation de l’enveloppe extérieure en panneaux d’aluminium anodisés finement profilés.
En outre, l’ossature en acier adopte la logique suivante : toutes les poutres orthogonales au noyau sont fabriquées d’un seul tenant. En tant que poutres primaires, elles vont directement du noyau à la façade ou à des nœuds par-dessus les poteaux. En revanche, aucune poutre parallèle au noyau ne dépasse deux axes de poteaux. Hormis ceux qui forment des nœuds avec les poutres primaires, les poteaux dans le plan de la façade parcourent toute la hauteur du bâtiment (env. 14,5 m) ou atteignent l’étage en attique (env. 11,5 m). Les distances entre les poutres sont pratiquement de deux mètres, ce que l’on doit finalement à la réalisation des planchers mixtes : la seule façon de les réaliser sans mesures d’aide à la construction. Des contreventements montés à chaque étage assurent le renforcement horizontal de l’ossature en acier.
Concernant le dimensionnement et la qualité des matériaux, tous les poteaux et poutres sont identiques : des profilés HEB 160 dans un acier de qualité S355 ont été montés tout du long. Des vis à haute résistance M 16 sécurisent les assemblages. L’assemblage avec le béton des dalles est réalisé par de longs goujons (d = 19 mm) espacés de 15 cm sur les poutres. Au total, la construction de l’ossature en acier et des dalles comprend environ 60 tonnes d’acier et près de 800 m2 de panneaux profilés.
Pour la protection incendie, on a misé sur une protection situationnelle avec un revêtement et une peinture partielle des poutres et poteaux. La justification des planchers mixtes a pu être apportée sans mesures de protection incendie, grâce à l’effet porteur de la membrane. Ce concept est si exemplaire que l’assurance immobilière du canton de Zurich considère désormais la construction de la rue Herbstweg comme cas d’école.

 

Un nouveau cycle peut commencer

Les architectes de Graser Troxler ont l’habitude de combiner la question du choix des matériaux à une proposition explicite de construction en acier. L’un des maîtres d’ouvrage du projet a montré une affinité pour la construction métallique du fait de sa formation de marin. Aidés des ingénieurs de Büeler Fischli et des constructeurs métalliques de Senn AG, les architectes ont ensuite développé une construction simple dont la technique de réalisation ressemble à celle d’un entrepôt à hauts rayonnages. Les assemblages vissés ont réduit les coûts de la construction en acier.

 

En théorie, de nombreux éléments de la construction neuve pourraient être réutilisés en fin de cycle. Dans la rue Herbstweg, seuls la partie centrale en béton armé et le béton des planchers mixtes ne pourront pas être démontés sans être détruits. Bien que les pièces en acier démontables du bâtiment ne soient pas encore répertoriées dans un entrepôt ou catalogue de pièces, les demandes des représentants de l’économie circulaire ne seraient certainement pas rejetées.

Ce texte est tiré d’une publication parue dans la revue des membres « steeldoc » 03/22 de septembre 2022, « Constructions réversibles », du SZS (Centre suisse de la construction en acier). ■