assemblage II

assemblage les petits riens font un grand tout, ou l‘inverse II processus

Samuel de Pontual Niklas GrĂśhl LAB 43 _ S7 _ 12/13

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sommaire

Introduction

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Klangkörper participants Atelier Zumthor Nüssli Gruppe processus organisation du pavillon problème de diminution

06 08 10 12 15 16 18

Projet : assemblage essences recyclage rentabilite menuiseries structure & variations fondations chiffrage

20 24 26 28 34 36 38 40

Conclusion

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introduction

Pour ce deuxième exercice nous avions quelques pistes à explorer pour aborder le processus de fabrication d’un bâtiment. Nous avions pensé à l’éternel pavillon de la Suisse à l’Expo 2000 de Peter Zumthor mais aussi un nouveau venu ; le Café Kureon de Kengo Kuma. Le problème avec ces deux projets était que les agences communiquent autant sur ces projets que les USA sur la CIA. En dehors de ces bâtiments, nous ne trouvions aucun projet qui dépassait le stade du petit pavillon ou de l’oeuvre d’art avec le même principe constructif.

De là nous est venu l’idée de faire l’exercice avec un projet que nous connaissions bien et sur lequel nous pouvions, nous, communiquer : le nôtre. Le but ici n’étant pas de comparer nôtre projet avec ceux d’architectes reconnus, ou de prétendre que nous nous avons fait de l’architecture de la vraie avec ce système constructif. Nous voulions simplement dialoguer avec un professionnel du bâtiment sur nôtre projet afin de le compléter sur des points dans lesquels nous manquions de connaissances. C’est ainsi que l’on a pu avoir une conversation avec Pascal Di Stefano, professionnel du bois ( Triangle SCOP ), sur des questions que nous lui avions envoyé au préalable. Cela sera donc retranscrit sous forme de questions-réponses, pas forcément à la première personne, mais avec en substance les informations et les connaissances que la discussion avec Pascal Di Stefano nous a apporté. Et un bonheur n’arrivant jamais seul, il se trouve que grâce à une aide internationale nous avons pu avoir accès au seul et unique livre au monde, nous supposons, avec pour sujet le pavillon de la Suisse, qui plus est écrit par Zumthor lui-même. Nous allons alors pouvoir appliquer le sujet aussi au projet de l’Expo 2000 qui sera d’ailleurs le point par lequel nous commencerons pour ensuite poursuivre par la discussion.

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Pavillon „Klangkörper“ Swiss Pavillon _ Peter Zumthor Expo 2000 _ Hannover _ 2000

Le pavillon suisse à l‘Expo 2000 à Hanovre, appelé „Klangkörper“, se composait entièrement de bois, fidèle au thème de l‘Expo 2000: L‘homme, la nature et la technologie - créer un nouveau monde. L‘apparence du pavillon renvoit à une image familière en Suisse: un tas de planches dans un entrepôt de menuiserie.

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Swiss le pays

KOKO

Kooerdinationskommission für die Präsenz der Schweiz im Ausland

Atelier Zumthor Architecte

Nüssli Gruppe Entreprise Générale

Charpenterie

Plomberie

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Electricité

participants Swiss Le projet „Klangkörper“ par Peter Zumthor est un pavillon d‘exposition à l‘Expo 2000 à Hanovre. Il représente la Confédération Suisse. Par conséquent, la Suisse est le principal client de l‘installation.

KOKO KOKO est la Commission de coordination pour la présence de la Suisse à l‘étranger. Elle représente les intérêts de la Suisse et a agi comme chef de projet de „Klangkörper“.

Atelier Zumthor L‘atelier de l‘architecte Peter Zumthor a crée le design pour le pavillon suisse.

Peter Zumthor a travaillé en grande partie seul. Il a développé le concept de base, le principe général de la construction, et l‘élaboration en détail.

Nüssli Gruppe L‘ensemble du projet est réalisé par l‘entreprise générale „Nüssli“. Une entreprise suisse, qui a acquis une réputation internationale avec des projets exceptionnels. L‘entreprise s‘est fait un nom surtout avec des installations temporaires et des scènes d‘évènements sportifs et culturels. ingénieurs spécialistes ingénieur civil _ Concett Bronzini Gartmann plomberie _ Hans Hermann electricité _ Christian Mittner, Bertrand Pernollet, Josef Wildhaber L‘installation électrique visible a été planifiée et coordonnée par l‘atelier de Peter Zumthor 9

Klangkรถrper _ Zumthor

Atelier Zumthor

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Atelier Zumthor

Peter Zumthor (né le 26 Avril 1943 à Bâle, Suisse) est un architecte suisse de renommée internationale et ancien conservateur. Pour le travail de sa vie, il a été honoré en 2009 avec le prix d‘architecture le plus important, le Prix Pritzker.

Peter Zumthor née en 1943, il est le fils d‘un maître charpentier de Bâle. Sa première formation d‘ébéniste, il la réalise l‘entreprise de son père. Il a ensuite étudié l‘architecture intérieure et de design à l‘Ecole d‘Art de Bâle et la conception de l‘architecture industrielle au Pratt Institute à New York. Pendant dix ans, il a travaillé en tant qu‘employé de la conservation des Grisons. Peter Zumthor vit et travaille à Haldenstein près de Coire, depuis 1979, avec son propre atelier (environ 20 employés). Dans le milieu de l‘architecture Zumthor est considéré comme un voyou qui fait ce dont il a envi sans se préoccuper des autres architectes. De plus, il accorde une attention particulière à la sélection des matériaux.

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pavillon allemand _ Expo Shanghai _ 2010

pavillon suisse _ Expo Shanghai _ 2010

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Nüssli Gruppe

Le Nüssli Gruppe, basé à Hüttweilen, est spécialisé dans les événement et les expositions d‘ordre international. L‘entreprise calcule, construit, loue et vend principalement des structures temporaires mais aussi permanentes comme des stades, des scènes, des passerelles pour piétons et des pavillons des expositions ou encore des salles pour des événements sportifs et culturels. Il s‘agit notamment de projets d‘infrastructure, de planification et de conseil pour les grands événements. Ils ont des filiales en Allemagne, en Autriche, en Espagne, en Italie, aux USA, à Abu Dhabi et au Qatar. Dans les autres pays, l‘entreprise exerce ses activités sur une base de projet ou avec des partenaires. Le Nüssli Gruppe emploie environ 350 salariés permanents, mais la capacité du personnel pour les grands projets peut aller jusqu‘à doubler.

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processus

En 1995 la Suisse a été invité à participer à l‘Expo 2000. Le Conseil fédéral Suisse s‘est prononcé le 25 Octobre 1995 pour la participation de la Suisse à l‘Expo 2000.

En Décembre 1998, la participation de la Suisse a été confirmé par une loi du Parlement. Pour la réalisation du pavillon un concours a été lancé, que Peter Zumthor a gagné le 11 Septembre 1997.

Le 21 Septembre 1999 la ville d‘Hanovre a accordé le permis de construire pour le projet de construction.

L‘ouverture officielle du Pavillon suisse a eu lieu le 1 Juin 2000.

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bar services storage music

exposed areas (50 entrances/exits)

Larch Douglas

enclosed areas

cross courts

fast movement slow movement

service units

circulation

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organisation du pavillon

La structure de base du pavillon sont quatre piles, qui sont constituées de murs parallèles. Comme une éolienne ils sont regroupés autour d‘un noyau ouvert.

Ce modèle de base est étendu à un modèle régulier et devient le principe du plan. Le visiteur vit l‘espace du bâtiment comme un labyrinthe, une série de murs positionné longitudinalement et transversalement et des cours intérieures.

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mur en coupe _ ressort

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problème de diminution

Dans l‘architecture des solutions modernes peuvent minimiser les variations du bois. Panneaux de particules ou mdf se composent de nombreux copeaux de bois au sol, qui ont été pressées ensemble avec une forte pression et beaucoup de chaleur. Il existe de nombreuses sortes de bois contre-plaqué ou multicouches qui ne diminuent et n‘enfle pas.

Pour le pavillon on travaille avec les caractéristiques naturelles du bois. Aucune utilisation de matériaux en bois reconstitué, seulement brut. C‘est pourquoi le pavillon perd environ 17 cm de hauteur pendant l‘exposition. précontrainte: L‘ingénieur français Eugène Freyssinet a développé des techniques de précontrainte. Il a investi tout son argent dans ses recherches finalement avec succès malgré ses détracteurs et ceux qui l‘ont laissé tomber. Il a réhabilité les structures portuaires du Havre laissées à l‘abandon. Il en est de même pour la prétension verticale de l‘effet de cheminée dans le pavillon. Les poutres de bois sont pressés l‘une contre l‘autre très fortement. Donc, elles ne peuvent pas être dissociées les unes des autres ou se renverser.

Par la diminution du bois, la pile doit être serrée régulièrement. Comme ça, la tension nécessaire est obtenue. Pendant l‘expostion à Hanovre il y avait un groupe de techniciens qui s‘occupait exclusivement du réglage de la tension de câbles.

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projet : assemblage

Nous allons ici essayer d’expliquer rapidement nôtre projet, plus sur le plan purement constructif qu’architectural. Les deux perspectives sont la pour montrer l’effet que nous espérons obtenir grâce à nôtre procédé. L’idée de base de nôtre réflexion portait sur la multiplication d’un même élément qui après avoir été assemblé avec d’autres, des centaines d’autres, formerait une structure qui pourrait ensuite être architecturale et accueillir la vie. Nôtre premier exemple était le Aircraft Hangar (1950) de Konrad Wachsmann, structure théorique en acier composé de milliers d’éléments formant un structure tridimensionnelles pouvant atteindre des tailles gigantesques. Le problème de l’acier c’est qu’en assemblage il nécessite une grande technicité au niveaux des points de contacts. C’est pourquoi nous avons pensé au bois qui proposait des mises en œuvres plus simples. Nous avons trouvé nôtre référence principale qui est à la surprise générale le pavillon de la Suisse à l’Expo 2000 de Peter Zumthor, vous vous en doutiez un peu …

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murs

+

+

poteaux

+

+

+

+ ...

+

+

+

+...

+

cloisons

trame

+

+

+ ...

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projet : assemblage dimensions majeures éléments de structure+

L’assemblage de ces éléments en bois empilés les uns sur les autres avec un câble qui venait contraindre l’objet final de centaines de composants nous paraissait être un concept séduisant. Nous avons donc repris le principe, puis simplifié pour lui permettre une adaptation à un bâtiment à usage de bureaux.

Ce qui nous plaisait était le fait de pouvoir concevoir un assemblage en bois avec des pièces peu usinées qui apportait une facilité de mise en œuvre. Le matériau peu altéré rendait possible une modularité du bâtiment et un réemploi des pièces. Cela permettait aussi d’imaginer une structure basée sur des pièces dimensionnées à tailles humaines et donc manipulables directement par ces derniers sans machines. C’était aussi une façon pour nous de se demander si ce procédé ne questionnerait pas les techniques de mise en œuvre actuelles basées sur la productivité alors que la nôtre rendait indispensable une grande quantité de main d’oeuvre. C’est ainsi qu’à partir de deux ou trois éléments uniques nous avons essayé d’imaginer une structure de grande ampleur qui découlerait de leur multiplication par l’assemblage.

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essences

Quelle essence de bois utiliser ? L’importance de la région : climat, disponibilité en bois.

Il semblerait qu’en France la région importe peu. On utilise les mêmes essences autant dans le nord de quand le sud. Les bois les plus communs sont l’épicéa, un bois traité qui ne peu pas être utilisé brut en structure, et le pin douglas un *bois de classe 3 qui peu donc être utilisé tel quel sans traitement. En ce qui concerne les bois de structure, la plupart du temps on trouvera des bois reconstitués comme le lamellé-collé à base d’épicée, de pin douglas ou pin sylvestre pour les édifices de moyenne et grande taille. Ils ont l’avantage de fournir une stabilité à la déformation et montrent de faible variations hygrométriques.

Quand au bois massif, qui est physiquement moins stable, on le retrouve essentiellement dans les petits bâtiments et les habitations. *classe d’emploi de bois n°3 : Bois à une humidité fréquemment supérieure à 20 %. Concerne toutes les pièces de construction ou de menuiseries extérieures verticales soumises à la pluie : bardages, fenêtres ...

Pièces abritées mais en atmosphère condensante sans contact avec le sol.

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recyclage

Peut-on ne pas traiter le bois pour s’en resservir après ? Comment vieillirait-il ?

Comme expliqué dans le précédent point, le traitement du bois ou non vient surtout du type de bois. Le futur d’un bois dépendra alors de ce qu’il offre comme possibilité de réutilisation. Un bois de structure traité pourra être parfaitement réutilisé dans une autre structure la dépose et la repose étant tout à fait envisageable. Ou alors, il sera recyclé pour fabriquer des produits isolants à base de cellulose, ou même encore pour produire de l’énergie. Un bois brut non traité pourra donner lieux à des usages plus « écologiques » pour son recyclage car il ne contiendra pas de produits toxiques. Ainsi on pourra le retrouver copeaux pour couvrir le sol des box à chevaux par exemple. Il peut en attendant les réusages être stocké dans des conditions décentes pendant un certain temps et garder ses prorpriétés en restant sain.

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recyclage

Nous avions imaginé pendant la conception de ce projet qu’il pourrait être démontable. Cela nous paraissait être un point important que ce bâtiment ne soit pas figé ad vitam aeternam mais qu’il puisse évoluer lorsque l’usage qui lui avait été alloué basiquement ne serait plus d’actualité. Pascal Di Stefano nous a conforté sur cette position. Nous pensions que ce bâtiment pourrait être démonté puis remonté dans un autre endroit de la ville, la où on en aurait peut être plus besoin, ou alors que si seulement une partie du bâtiment devait être démontée alors ce bois aurait pu servir à d’autres construction par exemple.

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rentabilité

Comment dimensionner ? Peut-on juste prendre les tailles dites « standards » ?

Premièrement, il faut savoir que la matière standardisée est optimisée pour les petits objets. On s’en servira donc le plus souvent, et à raison, pour les habitations, etc. Les entreprises de la filière bois sont très compétentes pour fournir de la quantité en volume. Pour un grand bâtiment, plus on a de bois mieux il vaut produire les pièces aux dimensions désirées, cela rend le processus plus performant en terme de rentabilité. On pourrait prendre des pièces standards mais la perte de temps, de matière et d’argent engendrée par la retaille des pièces par exemple sera contre-productive. Ainsi mieux vaut produire juste pour gagner sur les pertes possibles. Un autre moyen de gagner en productivité, est de trouver une manière efficace et rapide pour effectuer l’assemblage. En effet, l’assemblage sur place est à la merci des intempéries, dégradations, et autres problèmes inattendus. Il est alors peut être plus judicieux d’envisager une préfabrication avant la pose définitive. Cela apporte un gain de temps, de précision, cela règle certains problèmes structurels que l’on développera plus loin, et réduit les problèmes sur le chantier.

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∆

∆

∆

Ω1

Ω2

Ω3

Ω4

Ω5

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rentabilité

∆ : banche pour mur en assemblage bois Ω : décomposition du procédé Pascal Di Stefano nous a à un moment donné demandé comment nous comptions mettre en œuvre le bâtiment. Plus clairement, est-ce que tout serait monté sur place, les assemblages un par un ou est-ce que nous pensions optimiser le montage aussi. N’ayant pas vraiment pensé à cet aspect de la construction nous n’avons pas su quoi dire. Il nous a alors proposé la préfabrication. Comme dit précédemment, c’est un gain de temps, d’argent etc. Cela règle à la fois des problèmes logistiques et constructifs. C’est cette remarque qui nous a poussé à réfléchir sur la façon de pré-fabriquer un mur en bois « non conventionnel ».

Pour les murs préfabriqués à ossature bois, le procédé est déjà étudié le long d’une chaîne de montage ou plusieurs charpentier-menuisier assemblent les pièces de bois déjà pré-découpées. Il y a alors plusieurs ateliers qui permettront d’obtenir un mur viable. Mais la technique constructive que nous mettons en place s’apparente plus à un mur rempli de bois. Il s’agit plus d’un mur masse en bois que d’une ossature bois légère. Nous avons donc pensé à la mise en œuvre du béton où il faut accumuler verticalement de la matière pour obtenir le mur final. On utilise pour cela des banches de hauteurs et largeurs variables.

Alors pourquoi ne pas construire une banche pour les murs en assemblage bois. Contrairement à une banche béton qui doit contenir le négatif du mur final et être étanche pour que la matière ne fuit pas, il faudrait plutôt une banche qui guide rapidement la pose des madriers de bois de nôtre mur. Ainsi, à la manière d’un jeu pour enfant dans lequel il faut faire entrer des morceaux de bois dans les trous qui correspondent à leur forme il faudrait ajouter des madriers et des traverses en couches successives dans les guides qui leur correspondent. Quand le montage est fini, on ajoute les câbles de précontrainte qui maintiendront l’unité du mur puis on ouvre la banche et il suffit à l’aide d’un palan de soulever le mur pour le sortir des guides centraux. Le procédé pourrait être beaucoup plus rapide car il ne nécessite pas que le charpentier-menuisier prenne des mesures à chaque fois qu’il doit poser une pièce, la précision du montage se trouvant dans la fabrication de la banche elle-même.

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coupe transversale

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menuiseries

Comment adapter les huisseries à la structure qui variera en hauteur et « largeur » ?

C’est un problème qui au final n’en est pas vraiment un. Il se règle facilement grâce à des techniques conventionnelles. Les façades vitrées seront des murs rideaux repris par la structure en bois via des fixations qui « désolidariseront » les deux entités. Ensuite, pour palier aux variations on laisse un jeu de 15 mm de chaque côté qui sera compensé par un joint de compriband comblant les vides.

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Ω1

Ω2

Dans le cas Ω2 la perte de hauteur le bâtiement une fois monté est négligeable contrairement au cas Ω1.

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structure & variations

Est-ce qu’imposer une charge de plusieurs étage à ce type de structure est plausible constructivement ? Comment gérer les variations de hauteur de la structure sur plusieurs niveaux ?

En terme purement constructif, l’idée d’une structure en assemblage tient la route. C’est plutôt sur tous les autres aspects que cela devient plus fantasque.

Il faut aussi savoir qu’en terme de structure bois on atteint les R+4 avec du bois reconstitué, voir R+11 si on utilise du KLH, mais qu’aucun bâtiment fabriqué en assemblage par empilement n’existe au-delà d’un « simple » RDC. Autrement dit, rien n’infirme ou ne confirme la faisabilité théorique du projet qui a lui 3 niveaux. En effet, dans un assemblage par compression, les variations structurelles liées à l’hygrométrie sont très négligeable. On est sur un ∆ de l’ordre du millimètre. On trouve ensuite une variation de hauteur en compression dans l’assemblage au niveau des points de contacts bois/bois. Le ∆ ici est toujours aussi négligeable, environ 1 à 2 millimètres à chaque contact. Le problème est que dans un seul de nos murs de refend il y a verticalement 84 points de contact pour une hauteur de 5.60 mètres. Après calcul, on prend conscience que le mur perd environ 20 centimètres soit 3% de la hauteur initiale. Si on applique ça à un bâtiment sur un seul niveau, la perte de hauteur passe encore, mais dans nôtre cas il y en a trois. Le bâtiment perdra donc en tout 0.6 mètres.

Il faudra donc attendre que la structure porteuse soit à peu près stabilisée si l’on veut poser définitivement les planchers et le reste du bâtiment. C’est là que la solution de la préfabrication prend tout son sens. En effet, pendant la préfabrication la variation est déjà prise en compte et le bois subit la surcharge dès l’assemblage grâce à une compression par vérin.

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fondations

Comment gérer les fondations du bois par rapport au sol ?

Pour les fondations, il y a juste certaines règles à respecter. Elles doivent être au minimum 20 centimètres au dessus du sol « vrai ». Le bois ne doit pas avoir de contact avec le sol, pas de contact avec l’eau, et il ne doit pas y avoir de « piège à eau » qui permette à l’eau de s’accumuler en un point ce qui mettrait en péril l’intégrité de la structure.

En ce qui concerne l’ancrage dans le sol, elles sont calculées comme tout autre bâtiment en fonction du sol et des autres contraintes. De ce fait on peut choisir de mettre des pieux, micro-pieux, massifs, etc en fonction des besoins.

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chiffrage

Le coût de construction serait-il exorbitant ?

La quantité de bois utilisée rend-elle le projet peu probable ? À ces deux questions la réponse est immédiate et sans appel, « oui ! ». On exprime les quantités de bois en m³. Hors 1 m³ de pin douglas, en faisant une moyenne des prix trouvés vaut environ 400 € HT. Étant donné les quantités qui vont être demandées on peut supposer qu’il y aura au final une baisse du coût au m³. Enfin, si on estime le coût du bois pour les murs de refend plus le grand mur sud on obtient : ( on sait que la surface pleine des murs est 60% de leur surface totale ) _46 murs de refend de 18 m² multiplié par 0.5 m de profondeur = 828 m³ _mur façade sud de 1260 m² multiplié par 0.5 m de profondeur = 630 m³ _(828+630) x 400 = 583 200 € pour les structures verticales. N’est pas prise en compte la main d’oeuvre qui double quasiment le coût, ni le reste de la structure à savoir planchers, poteaux, murs en béton.

En prenant quand même en compte qu’en optimisant bien on peut apparemment gagner environ 30% du prix de revient, rien que les murs coûteraient au total 800 000 €. On comprend maintenant que pour une structure en bois cela paraisse improbable.

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conclusion

Au final, ces recherches nous aurons appris deux choses : d’une que Peter Zumthor est l’hybridation architecturale d’Einstein et Superman et deuxièmement que nous ne sommes pas Peter Zumthor. En étant plus sérieux on s’aperçoit que les deux parties du séminaires montre deux processus différent de conception. En effet, il ne semble pas que dans les projets de Zumthor il y ait une grande interaction avec les différents acteurs du projet. Tout se passe en interne et même après des recherches on ne trouve pas de liens entre l’architecte Suisse et les « autres ». La conception se fait au sein même de l’agence, de l’esquisse aux points techniques, et si jamais échanges il y a, la communication les concernants est inexistante ou même cachée. Ce qui transparait c’est que du début à la fin tout semble être contrôlé par les mêmes personnes. En ce qui concerne la partie sur nôtre projet, on peut dire qu’elle a été très enrichissante.

Avoir le point de vue d’une tierce personne qui plus est professionnelle dans le domaine constructif qui nous concerne nous a permis d’ouvrir les yeux sur nôtre projet avec un regard venu du monde réel. Les différentes critiques nous ont, a certains endroits, contraint à repenser, re-réfléchir, des points de nôtre projet mal ou peu développées. Au niveau de la diminution de taille du bâtiment, de la mise en œuvre par exemple des solutions nouvelles ont été apportée et ont contribué à rendre le projet meilleur ou mieux pensé. Et s’il ne s’agit pas du projet c’est avec certitude que nôtre réflexion s’est vue enrichie. Le fruit de cette discussion nous a prouvé, avec bonheur, que l’architecte n’est sûrement pas omniscient et qu’il peut ou même doit prendre en compte des points de vue qui ne sont pas les siens. Car dans la majorité des cas, et si les différentes parties sont intellectuellement aptes à s’ouvrir, ils tendent à améliorer le projet final.

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