Structure bois : alternative aux systèmes de construction conventionnels

Structure bois : alternative aux systèmes de construction conventionnels

Mémoire de Mise en Situation Professionnelle Victor Caballero Directeurs rapport d'études Jean-François Blassel Raphaël Menard

Structure d'accueil A003 architectes Tuteur Stéphane Cochet.

DPEA Architecture post-carbone École d’architecture de la ville & des territoires à Marne-la-Vallée

Structure bois : alternative aux systèmes de construction conventionnels Mémoire de Mise en Situation Professionnelle Étudiant du DPEA Architecture post-carbone Victor Caballero Directeurs rapport d'études Jean-François Blassel Raphaël Menard Jury Jean-François Blassel Raphaël Menard Mathiew Cabannes Giovanna Togo Cyril Pressacco Structure d'accueil A003 architectes Tuteur Stéphane Cochet.

DPEA Architecture post-carbone École d’architecture de la ville & des territoires à Marne-la-Vallée

Summary

Résumé

This dissertation about Professional Integration within an architecture agency specialized in wood construction and passive buildings highlights the difficulties met during the conception and the implementation of construction site using innovative methods. As a construction material wood is promoted in France for its environmental qualities constrasting with the use of steel and concrete. However, the use of this material is impeded by cultural brakes and regulatory norms.

This concept permanently evolves.

Choosing wood represents a development asset within an emerging industry and it can be mixed with classical construction methods. The participation in two projects, both having different levels of complexities (the former focusing on the construction site involving the implementation of new houses and the latter focusing on the setting of building permit for additional height) has been very informative. It made me suggest another option to the project management, reluctant to the use of wood, while understanding the implications during its achievement.

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Ce mémoire de Mise en Situation Professionnelle dans une agence d'architecture spécialisée en construction bois et bâtiments passifs met en perspective les difficultés rencontrées lors de la conception et la réalisation de chantier avec des méthodes innovantes. Le bois en tant que matériau de construction en France est mis en avant pour ses qualités environnementales par rapport à l'usage du béton et de l'acier. Toutefois, il rencontre des blocages culturels de la part de la maîtrise d'ouvrage, et des freins en termes normatifs.

Ce champ conceptuel pour les architectes est en constante évolution. Le choix du bois est un levier de développement d'une filière industrielle émergente et peut être combiné à d'autres méthodes constructives classiques.

La participation à deux projets à des stades de conception différents (phase chantier de logements neufs et APDpermis de construire pour une surélévation) a été très formatrice. Elle m'a permis de me confronter à la proposition d'une alternative à une maîtrise d'ouvrage réticente à la construction bois et d'en comprendre les implications durant la réalisation.

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Sommaire

Introduction p. 6

1. Présentation de la structure d'accueil

p. 11 Philosophie p. 11 Organigramme p.12 Planning p.12 Moyens p.13 Accès à la commande p.14 Séquences de la production architecturale p.15

2. Expérience au sein de l'agence Immeuble bois passif à R+5, au 34-36 Rue Girard à Montreuil p. 19 Résumé p. 20 Présentation de l'opération p.21 Suivi de chantier p. 23 Rénovation et surélévation pour la création de 17 logements au 134 avenue du Président Wilson à Montreuil p.27 Résumé p. 28 Programme p.29 Plans APD - PC p. 31 Extrait du rendu ABF | Mairie | PC p.33

3. Analyse critique des expériences

Introduction p. 37 Les qualités de la construction bois : emprise carbone et préfabrication p. 37 Construire en bois: les enjeux au stade de la conception p. 38 Conclusion p. 42 Annexes p. 46 Bibliographie p. 52

Introduction A travers les écrits qui contiennent ce mémoire, je tente de proposer une réflexion personnelle sur le choix, et les enjeux qui peuvent-ils être ceux d'un architecte lors de la réalisation d'un bâtiment en bois. Ces propos sont basés principalement sur ma mise en situation professionnelle au sein de l'agence A003architectes, mais aussi sur mes autres expériences.

Je me suis envolé à Paris après une expérience de 3 ans dans la conception et la coordination architecturale, notamment pour des hôpitaux et équipements publics réalisés à partir de systèmes constructifs conventionnels (acier, béton armé) au Mexique. À mon arrivée en France, j’ai trouvé un patrimoine architectural et urbain riche et en évolution. La découverte de nouveaux matériaux, nouvelles technologies a éveillé en moi un vif intérêt pour l’apprentissage de pratiques architecturales innovantes, particulièrement celles issues de la construction de bâtiments passifs à partir d'une ossature bois.

A l'heure de la problématique du développement durable et face aux enjeux du 21ème siècle : réchauffement climatique et précarité énergétique on peut se demander s'il sera possible de continuer cette utilisation intensive du béton. Aujourd'hui la majorité des constructions qui composent les villes sont réalisés en béton. Cependant la ressource en sable qui est l'un des constituants principaux du béton n'est pas inépuisable. Le sable est la deuxième ressource naturelle la plus consommé après l'eau au niveau mondial. Les effets de l’extraction intensive du sable dans le milieu marin se font déjà sentir dans la planète¹. Les matières primaires nécessaires à la construction d'une structure ou d'un bâtiment tendent à s’épuiser considérablement.

En chiffres : le secteur résidentiel-tertiaire représente 45,1% de la consommation finale d'énergie en France et contribue au 20% des émissions de gaz à effet serre².

1 Denis Delestrac : Le sable une enquête sur une disparition (documentaire) 2013.

2 Ministère de l'écologie et du développement durable : http://www. developpement-durable.gouv.fr/efficacite-energetique-danssecteurs-dactivite

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Dans le cadre de la Mise en Situation Professionnelle, j'ai été amené à travailler dans un premier temps sur : • Les qualités de la construction en bois à partir des observations et constats lors de la réalisation d'un immeuble de logements neuf en phase chantier.

• Les enjeux au stade de la conception (esquisse - permis de construire) d'une réhabilitation et surélévation à partir d'une structure en bois pour une maîtrise d'ouvrage privée J'ai choisi de présenter plus particulièrement les avantages de ce filière de construction ainsi que les difficultés techniques et les freins qui lui étaient liées. Ces questionnements se développent autour de deux questions principales :

Le bois peut-il être une alternative aux matériaux et systèmes constructifs conventionnels ?

Comment les architectes peuvent-ils influer sur le choix de la construction en bois pour développer cette filière en tant qu'industrie ? Pour cela, dans quelle mesure les nouveaux modèles constructifs offrent aux architectes la possibilité de répondre aux maîtrises d'ouvrage publiques ou privées à la recherche d'un projet le plus rentable possible ?

S'agissant de la mise en situation professionnelle, la recherche et le choix de la structure d'accueil correspondait à ma volonté d'intégrer une structure en ayant une démarche affirmé sur le domaine de la construction en bois, et conception bioclimatique. J'ai intégré l'agence d'architecture A003architectes à la recherche d'une pratique de projet diversifiée sur les différents étapes de conception, en collaboration avec les différents acteurs du projet.

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Partie 1

Présentation de la structure d'accueil L'agence d'architecture A003architectes est constituée par Patrice Lutier et Stéphane Cochet, exerçant en profession libérale. Patrice Lutier gérant a fondé l'agence en 1986. Stéphane Cochet l'a rejoint en 2002.

Stéphane Cochet est membre de l'association Maison Passive France depuis 2007 et certifié CEPH – certification européenne passive house designer du programme Intelligent Energy Europe, spécialisé en construction bois.

Philosophie

Patrice Lutier

Stéphane Cochet

L'agence A003architectes porte une attention particulière à la qualité d'usage, les pratiques d'habiter et la gestion du bâti. Les architectes ont l'expérience des contraintes du logement social issue de leur pratique en réhabilitation. Plus que la perception immédiate de ces références, ce sont les retours d'expérience qui nourrissent son travail.

Le rapport au lieu et au paysage permet de guider dès les premières esquisses les idées tout en imaginant des projets en lien avec l'environnement. L'agence privilégie l'utilisation du bois, un matériau renouvelable pour proposer une architecture consciente des enjeux environnementaux d'aujourd'hui. Leur démarche s’appuie sur une conception des bâtiments passifs. Le marché ciblé est clairement le logement social en vue d’apporter les solutions architecturales de qualité d’usage et de confort du bâti.

Coordonnées.

A003architectes 5 passage Piver 75011, Paris +33 (0)9 54 18 23 57 contact@a003architectes.com www.a003architectes.com

Informations juridiques : Société à responsabilité limité (SARL) au capital social de 20 900,00 € N° SIRET. 79064252400017 Chiffre d'affaires 2015 : 257 000,00 €

Depuis 2005, l’agence travaille à partir des techniques de la construction passive allemande (Passiv Haus Institut) et suisse (Minergie), sur l’optimisation économique des bâtiments basse consommation (BBC) en neuf et en réhabilitation. Ces techniques de construction génèrent de nouveaux partenariats au niveau de la conception comme de la réalisation. A ce titre, la conception est axée sur une réduction maximale des équipements techniques sans intervention à prévoir à l'intérieur des logements3.

3 A003architectes.com

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Moyens

Organigramme Les deux architectes associés assurent ensemble la direction et la gestion générale de l'entreprise en garantissant aux divers interlocuteurs (Maîtrise d'Ouvrage, bureau d'études, entreprises, économiste) un référent unique.

Deux salariés travail pour A003architectes. Virginia Loyo Menoyo, Architecte-ingénieur HMONP et Victor Caballero Architecte D.E. A noter cependant que depuis son arrivée à l'agence Virginia Loyo se consacre exclusivement au suivi de chantier, permettant d'assurer les étapes d'études aux autres collaborateurs. Un troisième acteur est Bruno Garnier Architecte D.P.L.G en qualité d'associé notamment sur les concours.

Planning Le planning est mise en place chaque semaine par Stéphane Cochet.

Une courte réunion interne permet de prendre connaissance des objectifs à court terme et d'avoir une vision des projets sur le long terme. Chaque affaire en cours est classée et archivé. Organisées chronologiquement par projet puis par phase, ces archives permettent de conserver l'historique des réalisations de l'agence. Le processus d'archivage est essentiel pour garantir si besoin la traçabilité du projet , car assez fréquemment la responsabilité de l'architecte peut être mise en cause. Les documents les plus importants du projet sont : • Le permis de construire • Le dossier marché et le dossier pro de l'affaire.

• Les courriels alertant le maître d'ouvrage sur un risque ou un manquement à ses obligations pour la part des entreprises ou les divers intervenants.

• Les visas aux entreprises, sujet sensible lors de la phase chantier.

A ce propos il est important de rappeler que la durée minimale de la conservation des archives préconisée est base sur la garantie décennale qui fixe la période pendant laquelle la responsabilité de l'architecte peut être engagée.

Parallèlement aux affaires on trouve également : • Les documents de gestion (dont l'utilisation est plutôt réservé aux associés) • Les documents liés à la communication • Ressources réglementaires

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5 passage Piver | SCM architectes| Photo: K-Hut Boccara+Giacomoni architectes |

Locaux Atelier de 130m² en SCM architectes. Usine Spring Court Moyens techniques Logiciels : En cours de formation / acquisition Archicad 20 en open BIM + Artlantis, Autodesk Building Design Suite, Illustrateur, Photoshop, InDesign, Acrobat PRO, Skecthup PRO Conception passive et ACV PHPP V8, Therm, IWU, BeGlobal (base Ecoinvent et écobilan KBOB) Matériel informatique 1 serveur FTP et intranet 4 unités centrales Windows PRO 3 ordinateurs portables Windows PRO 1 laser 1 tablette numérique IPAD pour la gestion de chantier 1 appareil photo Matériel d'impression 1 copieur / imprimante / scanner laser couleur A3 / A4 1 traceur de plans format A0 + couleur

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Accès à la commande

Séquences de la production architecturale

La définition d'un cadre dans lequel s'effectue la mission du maître d’œuvre permet de réglementer le déroulement d'études, mais aussi d'apporter des réponses quant à la rémunération des architectes4.

A003architectes a choisi de s'investir particulièrement dans l'habitat collectif social. Pour ma part j'ai participé d'abord dans la phase chantier pour le projet de la Rue Girard à Montreuil et pour un client privé des l'étape APD jusqu'à la dépose du permis de construire pour un programme de surélévation.

De la conception à la réalisation en passant par l'ensemble des phases d'études, la production de l'agence suit les schémas pré-établis dans les textes juridiques qui encadrent la loi MOP et code des marchés publics.

Ces constantes s'appliquent d'ailleurs aussi bien aux marchés publics (obligatoire) qu'à la production privé. J'ai classé ces constantes en 5 séquences les plus représentatives : • La programmation, qui permet de réunir l'ensemble des éléments dont la maîtrise d’œuvre aura besoin lors du processus de conception, soit un programme complet et éventuellement des études préalables. C'est pendant cette séquence que l'équipe se constitue et que les négociations concernant les marches d'études ont lieu.

• Les études, soit l'esquisse (ESQ), l'avant projet sommaire (APS) et l'avant projet définitif (APD) qui conduisent au dépôt du permis de construire ou de toute autre autorisation réglementaire officielle, puis enfin le projet (PRO) qui précisera les éléments qualitatives et quantitatives finaux.

• L'avant chantier, qui inclut la production d'un dossier de consultation des entreprises (DCE) et l'assistance pour la passation de contrats de travaux. (ACT). C'est l'étape de préparation du chantier et sa planification (avec l'OPC si il y en a un), tout en anticipant ce qui peut être la gestion administrative et technique des travaux.

• La réalisation, qui consiste majoritairement à la direction d’exécution des contrats de travaux (DET), mais aussi la bonne gestion financière du chantier jusqu'aux opérations préalables à la réception (OPR) et la réception de l'opération qui peuvent être assistés par le maître d’œuvre.

• La période de garantie, qui se déclenche à partir de la date de réception des travaux et qui comprend le suivi de l'ensemble des périodes de garanties légales durant les premiers années de vie de l'ouvrage (garantie de parfait achèvement, biennale et décennale)

4 Mission interministériel pour la qualité des constructions publiques: Guide à l'attention des maîtres d'ouvrage publics pour la négociation des rémunérations de maîtrise d’œuvre

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Partie 2

L'expérience au sein de l'agence Immeuble bois passif à R+5, au 34-36 Rue Girard à Montreuil

34 - 36 Rue Girard | Montreuil | A003architectes | Photo: VC |

Ma première intervention dans l'agence fut la participation au suivi de chantier pour l'opération de la Rue Girard à Montreuil. J’ai ici eu l’opportunité de travailler près des Architectes maîtres d’œuvre (Stéphane Cochet et Bruno Garnier) pendant l’exécution de travaux et suivi de chantier pour la livraison de cette opération. La conception du projet repose d’abord sur une équipe de maîtrise d’œuvre qui s’inscrit sur une culture partagée de la conception passive et de la construction bois. Cette synergie se traduit par des nouveaux apprentissages dans le domaine de la construction en bois: structure et ossature en bois, acoustique, gestion des ponts thermiques, systèmes, normes PMR règles incendie, logique architecturale, normes et objectifs de certifications: Passif, Cerqual, RT2012, Label bâtiment biosourcé.

Image de synthèse | A003 architectes | contact@a003architectes.com

Cet opération fut riche d'enseignements, Stéphane m'a permis de compléter ma formation à travers de ce chantier atypique et formateur.

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Résumé

Présentation de l'opération

Cette opération de 17 logements collectifs sociaux et locaux d'activité en R+5 tout bois, certifiée Passivhaus, se veut un projet du 21e siècle exemplaire à plus d'un titre : approche globale intégrant les questions de résilience urbaine et d'adaptation aux changements climatiques, démarche type ACV, locaux et jardins partagés, maîtrise des charges et valorisation de la biodiversité.

La construction est totalement en filière sèche (ossature bois) sur six niveaux, hors dalle de fondation et escalier préfabriqué en béton armé dans cage bois et cage d'ascenseur en CLT. Grâce à l’optimisation des plans et de l'enveloppe et à l’efficacité des systèmes énergétiques mis en œuvre, la performance énergétique atteint le Cep de 50 kWh.ep/ m².an du Plan Climat de Paris, sans recours aux énergies renouvelables.

La végétalisation de la façade Nord et une toiture à haut pouvoir de réflectance solaire cool-roof participent à la lutte contre l’effet d’îlot de chaleur. Les 130 m² de panneaux photovoltaïques en toiture rendent l’opération BEPOS. La garantie de résultat apportée par la certification Passivhaus intègre une maîtrise en coût global, notamment sur les postes P1/P2/P3 (1 €/ m² shab/mois). Les charges en entretien et maintenance sont limitées au strict minimum, sans intervention courante à prévoir en logement : chaudière commune de 24 kW, ventilation double flux à récupération de chaleur centralisée, récupérateur de chaleur statique sur EU par logement en équipement technique. Le coût des travaux très maîtrisé (1885 € HT/m² shab) rend le projet reproductible5.

Image d’étude | Axonométrie | Rue, Girard | A003 architectes | contact@a003architectes.com

Cet immeuble R+5 réalisé par l'agence A003 Architectes pour la Maîtrise d'Ouvrage (SNI - OSICA / Grand Paris Habitat) avait pour ambition de réaliser des logements sociaux exonérés au maximum des charges afin d'éviter la précarité énergétique. Cette démarche économique s'est transformée en démarche environnementale pensée par rapport à la durée de vie d'un bâtiment qui est en générale de cinquante ans.

Stéphane Cochet à travers sa connaissance dans le domaine de la construction passive imagine un bâtiment démonstrateur et reproductible.

5 Stéphane Cochet - Discours de présentation du projet lauréat pour le OFF du Développement Durable. 3èmes rencontres participatives au mois de mars 2015. http://www.leoffdd.fr

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Le programme consiste en la réalisation de 17 logements collectifs sociaux (7T1/4T2/4T3/1T4/1T5), deux locaux d'activité au RDC, un espace paysager sur cour et un local vélo.

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Suivi de chantier Le suivi de chantier en compagnie de Stéphane m'a procuré aussi le bagage technique essentiel pour faire respecter le projet aux entreprises et avoir une perspective personnelle de cette phase. Voici mes observations: La gestion quotidienne du chantier consiste à se replonger dans les documents DCE et répondre aux questions des entreprises. Les pièces constituant ce dossier sont capitales car un dossier incomplet ou mal préparé est une assurance de complications de la phase chantier. Le DCE devient un facteur d'investissement sur la phase d’exécution de travaux, surtout dans le cadre d'une opération en lots séparés où les limites des différents prestations sont source de tensions entre les intervenants. Il faut trouver des solutions pour minimiser les imprévus financiers pour la maîtrise d'ouvrage.

Dans le chantier l'architecte a souvent la casquette de juge et parti dans ce genre de situations. Le jugement se base sur les documents contractuels et la "bonne foi" des entreprises. L'intervention de l'architecte doit préserver les intérêts de la maîtrise d'ouvrage.

Le CCTP devient une mine à travaux supplémentaires pour une entreprise qui a pris le temps de l'étudier sur cet angle. En tant que mandataire de la maîtrise d’œuvre, il est compliqué d'expliquer au maître d’ouvrage qu'une mauvaise communication entre l'architecte et le bureau d'études ou l'économiste va lui coûter des travaux supplémentaires.

Photo | Façade Sud | Bâtiment livré | juillet 2016 | VC |

Façade Nord | Autocad | Ai | VC |

La phase chantier, et encore plus en lots séparés, a tendance à être un moment de tensions où les intérêts divergent alors que l'objectif devrait être unique.

Façade Sud | Autocad | Ai | VC |

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De droite à gauche: B. Garnier S.Cochet | Réunion de chantier | A003architectes | Photo: VC |

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Gros Œuvre

Gros Œuvre

Montage murs de refend RDC

Montage murs de refend RDC

Montage plancher haut RDC

Montage plancher haut RDC

Montage façade préfabriqué

Montage escalier béton préfabriqué

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Réunion de chantier

Isolation

Montage cage d'escalier

Montage façades

Blowing door

Étanchéité toiture

Passage réseaux VMC

Usine préfabrication

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Rénovation et surélévation pour la création de 17 logements au 134 avenue du Président Wilson à Montreuil Image d’étude | Archicad 19 + Artlantis | Ps | V. Caballero |

Image d’étude | Archicad 19 + Artlantis | Ps | V. Caballero |

Parallèlement au suivi de chantier de la Rue Girard, j'ai ensuite été en charge de développer le dossier APD (avant projet définitif) et Permis de construire pour une réhabilitation et surélévation en milieu urbain dense et occupé sur un bâtiment localise au 134 avenue du Président Wilson à Montreuil.

Cela fut l'opportunité d'introduire la démarche BIM à l'agence, afin de développer un système de préfabrication en usine de la structure et de l'ensemble du clos-couvert à travers l'échange des fichiers IFC ou même le modèle 3D (maquette numérique)du projet.

Plan masse projet existant

Façade Ouest Rue de la Fédération

Maîtrise d'Ouvrage: Client privé.

Affaire: Surélévation d'un bâtiment existant pour la création de 17 logements.

MOE: A003 Architectes

Sur cette page projet de surélévation Page à droite, bâtiment existant

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27

Plan masse projet surélévation

Résumé

Programme

Le bâtiment occupe une parcelle traversante adressé aux 130, 132, 134 Avenue du Président Wilson et 15 Rue de la Fédération. Situé en zone UM-t du PLU de Montreuil et l'occupation à plus de 80 % de surfaces à destination commerces et bureaux au rez-de-chaussée, ouvre le droit à un plafonnement de la hauteur maximale de construction autorisée de 19,00 m à 21,70m.

Avenue du Président Wilson

Rue de la Fédération

R+4 Cour intérieur

R+3

Le droit à construire résultant des dispositions du PLU est donc de 1 211 m² de SPD habitation jusqu'à R+5 (46%) supplémentaire, nous avons proposé une surface SDP de 685m² à R+4 c'est-à-dire (26%).

R+2

Le bâtiment est un bâtiment de type industriel en poteau poutre béton et remplissage brique, toitures terrasses, de 4 niveaux sur un sous-sol. La contenance cadastrale est de 860m, avec une emprise au sol de 785m² équivalent au 91% de la surface.

Le permis de construire de décembre 2011 fait état de 12 places de stationnement, pour une surface hors œuvre brute de 312m². La parcelle de dispose pas d'espace vert et végétalisé. Une cour ouverte sur la rue de la Fédération dessert le bâtiment et la zone de stationnement avec une emprise de 290m².

R+2 Existant

Les surfaces de plancher déclarés au permis de construire du 30/07/2013 sont de 2 611,20m² reparties : Habitation = 650,70m² Bureaux = 864, 00m² Commerces = 1 095,50 m² en rez-de-chaussée.

GSPublisherVersion 0.0.100.100

Axonométrie d’étude | Archicad 19 | Illustrator | VC

Bâtiment existant

La surface de plancher crée est de 627,30m² portant la surface totale de plancher de 2 611,20m² à 3 238,50m² Le projet d’extension et de surélévation pour la création de 17 logements s’appuie sur: Création de patio intérieur paysage à R+2 Création de deux niveaux en attique côté Avenue du Président Wilson Surélévation d’un niveau côté Rue, de la Fédération à l’Ouest R+3 R+4. L’alignement du bâti à R+4 Rue, de la Fédération à l’Est R+1 - R+4 Tous les logements créés bénéficient d’orientations traversantes

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29

R +3 R +3

R +2

Plans APD - PC 10,35

R +2

R +3

R +1

R +2

Coupe d’étude 3D

R +3

2,45

R +C

2,45

R +4

R +2

R +C

R +4

+21,700 DROITE À CONSTRUIRE

+21,700

+18,650 R+5 TOITURE TERRASSE

+18,650 R+5

+15,350 R+4 LOGEMENTS

+15,350 R+4

+12,350 R+3 LOGEMENTS

+12,350 R+3

+9,350 R+2 LOGEMENTS

+9,350 R+2

+5,400 R+1 BUREAUX

+5,400 R+1

R +1 R +1

R +2

Toiture - terrasse Toiture - terrasse 6,20

1,50

4,00 7,00

1,75

R +1

9,25

6,00 4,50

4,15

R +3

R

7,30

R R +1

R +1

R +1

Toiture - terrasse

Toiture - terrasse 10,75

R +1

+3,000 MEZZANINE

R +1

+3,000 MEZZANINE

R +2 R +1

2,000

N

R +4

0

1

2

3

4

5

±0,000 RDC

Façade, Avenue du Président Wilson |Eschelle : 1:200e |

10

Plan Masse Toiture Eschelle 1:500e

Coupe existant | projet

±0,000 RDC

GSPublisherVersion0.0.100.100

+21,700 DROITE À CONSTRUIRE

+21,700 DROITE À CONSTRUIRE

+18,650 R+5 TOITURE TERRASSE

+18,650 R+5 TOITURE TERRASSE

ACCES ACCES BUREAUX AU R+1 COMMERCE AU RDC

20,80m²

ZONE DE LIVRAISON

VERS EXTERIEUR

68,45m² LOCAL VELO 31,06m²

ZONE DE STATIONNEMENT

+15,350 R+4 LOGEMENTS

+15,350 R+4 LOGEMENTS

+12,350 R+3 LOGEMENTS

+12,350 R+3 LOGEMENTS

+9,350 R+2 LOGEMENTS

+9,350 R+2 LOGEMENTS

59.75

152,40m² 59.75 59.67

59.75

ACCES BUREAUX + LOGEMENTS 59.75 ACCES PMR RESIDENCE

ASCENSEUR 15,60m²

59.75 ACCES SOUS-SOL

59.75

RESERVE 2,95m²

(vers S/sol)

ACCES LOGEMENTS SAS CF 7,65m²

LOCAL COMMERCIAL 290m²

4,50m²

HALL 39,00m²

60.77

ACCES LOGEMENTS

60.77

+5,400 R+1 BUREAUX

ACCES BUREAUX 59.15 ENCOMBRANTS 6,25m²

60.77

+5,400 R+1 BUREAUX

60.77

OM / TRI 11,40m²

+3,000 MEZZANINE

HALL D'ENTREE

PLACARD

+3,000 MEZZANINE

VERS NIVEAU 1

SAS

N

59.04

60.77 MONTE CHARGE

59.15

59.00

S OM

ACCE

S ACCE CE EN RESID

S ERCE

S COMM

ACCE

59.37

59.37

±0,000 RDC COMMERCES

±0,000 0 RDC COMMERCES

Façade, Rue de la Fédération | Eschelle 1:200e |

S ACCE X AU BURE

0

1

2

3

4

5

10

Plan RDC Eschelle 1:500e

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Extrait du rendu ABF | Mairie | PC Droit à construire +21,700 DROITE À CONSTRUIRE

+21,700 DROITE À CONSTRUIRE

Ascenseur +18,650 R+5 TOITURE TERRASSE

+18,650 R+5 TOITURE TERRASSE

+15,350 R+4 LOGEMENTS

+15,350 R+4 LOGEMENTS

+12,350 R+3 LOGEMENTS

+12,350 R+3 LOGEMENTS

+9,350 R+2 LOGEMENTS

+9,350 R+2 LOGEMENTS

+5,400 R+1 BUREAUX

Toiture terrasse accessible Balcon R+4 Rue de la Fédération

Balcon R+3 Avenue du Président Wilson

Logements traversantes R+3

Rue de la Fédération

+5,400 R+1 BUREAUX

+3,000 MEZZANINE

RDC

Circulations extérieurs | cour paysagé | accès logements |

+3,000 MEZZANINE

±0,000

±0,000

RDC

Accès Résidence

Logements restructurées / réhabilités R+2 RDC - Commerces

Avenue du Président Wilson

Accès Bureaux R+1 Accès Commerces

Coupe PLU | Eschelle 1:200e | Existant | Surélévation |

Coupe 3D | Axonométrie | Archicad 19 + Artlantis | Ps | VC |

UM2 Le bâtiment est situé dans un périmètre de protection des monuments historiques inscrits soumis à l’avis des Architectes des Bâtiments de France (ABF) : Anciens Studios Pathé.

UM6 La longueur de Façade sur l’Avenue du Président Wilson est de 22, 00 m. Façade à R+2alignée sur la rue.

UM7 Le bâtiment existant est implanté en limites séparatives.

UM10 Las hauteurs maximales sont de 19, 00 m avec un seuil augmenté de 2, 70 m pour les constructions disposant d’une surface de plancher de commerce ou bureaux et plus de 80% à RDC. Les hauteurs de construction h sont evivalents à la largueur de la voie comptée horizontalement jusqu’au point d’alignement opposé le plus proche de la façade augmentée de 3, 00 m.

La hauteur de la façade dans l’Avenue du Président Wilson à l’aplob du domaine public est de 13, 65 m pour une largueur de voie de 14, 00 m, la hauteur au point le plus haut est de 18, 65 m avec un retrait de 16, 20 m au point d’alignement opposé La hauteur de la façade dans la rue de la Fédération à l’aplomb du domaine public est de 11, 00 80 m pour une largueur de voie de 9, 85 m, la hauteur au point le plus haut est de 20, 80 m au faîtage avec un retrait de 18, 65 m au point d’alignement opposé.

32

Rue de la Fédération Jardin Cour Paysagé Circulations exyérieurs Toiture terrase accessible Avenue du Président Wilson

N

Plan masse 3D | Axonométrie | Archicad 19 + Artlantis | Ps |

33

Partie 3

Introduction En France il existe des actions qui participent au développement et à la construction d'immeubles en structure bois. Les événements et initiatives qui contribuent à cette démarche constructive se multiplient, créant ainsi une dynamique autour de cette thématique.

Stéphane Cochet a donné plusieurs conférences : au Forum International Bois Construction FBC au mois d'avril en 2015 à Nancy, le OFF du Développement Durable (projet lauréat) en 2015, salon PASSIBAT en 2010, 2014 et 2015 et avec la FCBA, ADEME, la DREIA et FrancilBois en 2015 notamment.

C'est tout naturellement que j'ai accordé une importance particulière au sujet pendant ma MSP, ce qui m'a permis d'enrichir mon travail d'analyse critique.

Dans cette partie, je vais présenter plus concrètement les enjeux, et les idées auxquels ont été confronté lors de ma mise en situation professionnelle. J'ai choisi comme cas d'étude l'un des deux projets auxquels j'ai eu l’occasion d'assister au sein de l'agence A003architectes. C'est le cas du projet de surélévation à Montreuil.

Les qualités de la construction bois : emprise carbone et préfabrication Le bois est un matériau vivant, grâce au phénomène de photosynthèse, un arbre emmagasine du dioxyde de carbone tout au log de sa vie. Ce CO2 est libéré si l'arbre meurt et se décompose naturellement ou s'il brûle.

En de cet avantage écologique, le bois est un matériau renouvelable et peu énergivore à produire.

Le bois permet un niveau de préfabrication important qui à été le choix des architectes maîtres d’œuvre pour la réalisation d'un immeuble de hauteur en bois. La construction en bois permet de réaliser des économies. Certaines ne sont pas en rapport direct avec le bois. Les coûts de fondations, par exemple peuvent être réduits en raison du faible poids propre d'un bâtiment bois, plus particulièrement sur les terrains de mauvaise qualité ou en pente. Dans le cas d'extensions ou de surélévations de constructions ayant des capacités portantes limitées, le bois peut offrir des solutions particulièrement avantageuses.

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Construire en bois: les enjeux au stade de la conception La France est un pays avec une forte culture du béton. Celle-ci se retrouve à la fois dans la réglementation, mais aussi dans les préjugés (feu, acoustique, vieillissement, transport, coût) que peut avoir la maîtrise d'ouvrage avant de se lancer dans le choix du bois comme matériau principal.

Les normes sont rédigées pour les matériaux traditionnels béton et métal.

Cela engendre un surcoût lors de la conception par l'architecte, car celui-ci passe beaucoup de temps à contourner ces règles. La conception du bâtiment en devient que plus fastidieuse.

L'instruction technique du projet se base sur des exemples traditionnels et révèle le frein de la culture béton chez les contrôleurs techniques et maîtres d'ouvrage.

La surélévation permet d’intégrer un processus de préfabrication aux projets de rénovation énergétique à travers d'éléments préfabriqués et livrer ainsi des façades fermées, équipées de menuiseries, finitions et performances énergétiques intégrés. Le bois favorise une structure légère qui n'implique pas de modifications lourdes sur la structure du bâtiment existant, contrairement au gros œuvre en béton armé.

Le bois est un matériau relativement sûr en cas d'incendie, mais pourtant la réglementation en vigueur peut parfois rendre la conception d'un immeuble bois difficile. C'est un matériau combustible, il est donc souvent nécessaire de le soumettre à un traitement ignifugeant, de le surdimensionner ou de le recouvrir d'un autre matériau pour qu’il soit conforme à la classé exigée. Actuellement des nouvelles normes européennes (eurocodes) sont en train d'être mises en place. Avant ces nouvelles normes, il fallait se conformer au DTU bois-feu datant de 1988. Les solutions décrites étaient donc anciennes et inadaptées6.

Toutefois, si l'origine du bois utilisé est éloignée de celle du chantier, l'énergie nécessaire au transport pourra faire perdre l'avantage énergétique du matériau bois. Il est préférable d'utiliser des bois d'origine locale.

L'un des inconvénients majeurs avec l'usage du CLT est son origine. Actuellement la plupart des panneaux bois sont importés d'Allemagne ou d'Autriche. Le transport s'effectue par camion et émet donc un gaz à effet de serre.

Dans le cas d'un maître d'ouvrage privé n'appartenant pas aux milieu de la construction bois (le cas du client privé du projet de surélévation mentionné précédemment), la proposition d'un processus constructif de surélévation à partir d'une structure légère en bois a été difficile. Malgré la quantité des éléments techniques présentés à la maîtrise d'ouvrage permettant clarifier la tenue au feu du bois, la maîtrise d'ouvrage à insisté dans le fait d'être plus rassuré par une structure en béton classique.

Pourtant, le choix du matériau se prête parfaitement à ce type de projet : La préfabrication de la structure en usine diminue les nuisances de chantier en milieu urbain dense, de plus en réhabilitation en milieu occupé, soucieuse du confort et du moindre gêne pour les habitants autour du chantier.

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6 Pascal MAES, Les essentiels du bois N°4 : construction bois et sécurité incendie, CNDB, Février 2007.

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Conclusion

Conclusion Nous avons pu constater dans ce mémoire, que la construction d'immeubles collectifs en bois est possible. Les bâtiments à caractère collectif ont aujourd'hui un rôle important dans la construction urbaine afin de favoriser la densification et faire face au phénomène de l’étalement urbain. En France l'exploitation et l'utilisation du matériau bois comme source primaire pour la construction se fait par des projets démonstrateurs afin de communiquer et mettre en évidence les qualités du bois, ainsi que ses évolutions techniques et constructives, mais aussi les enjeux environnementaux qui en découlent. Cela doit permettre d'avancer et répondre à la compétitivité industriel des matériaux conventionnels.

Est-il possible que les immeubles en bois puissent remplacer la totalité des constructions en béton ?

Que ce soit par sa mise en œuvre, ses propriétés ou son aspect, le bois diffère du béton ou du métal. Il est difficile de déterminer quel est le meilleur matériau pour la construction car ces techniques de mise en œuvre ont chacune leurs points forts et leurs points faibles.

Face à la manque d'information, et contrairement aux idées reçues par certains maîtres d'ouvrage, et futurs utilisateurs (cas de l'opération au 134 boulevard Wilson à Montreuil), le comportement du bois en cas d'incendie est une des qualités du matériau.

Bien qu'il soit combustible, il est performant à l'heure de garder sa capacité mécanique lors d'un incendie. Le bois transmet la chaleur 10 fois moins vite que le béton et 250 fois moins vite que l’acier. Il ne faut donc pas confondre réaction au feu et résistance au feu.

Si le bois est avantageux pour ses performances thermiques, par contre ce n'est pas un matériau dont les qualités acoustiques sont naturellement satisfaisantes. Selon sa résistance naturelle et son utilisation, le bois peut nécessiter ou non un traitement. Il existent des classements des différents essences du bois selon sa résistance naturelle et leur classement d'emploi.

Si une essence n'est pas durable naturellement, un traitement y est adjoint.

Des traitements insecticides, et fongicides et ignifugeants.

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A partir des projets présentés et analysés dans la première partie, j'ai constaté que le matériau bois possède aussi de nombreux atouts environnementaux et techniques. Parmi ceux-ci, il s'agit d'une source renouvelable, il joue un rôle de stockeur de carbone durablement sous forme de biomasse.

Pour la production d'1m³ de bois il est nécessaire l'absorption de 0,9 tonne de CO² atmosphérique. Pour comparaison : 1m³ de béton c'est 375 kg de CO² émis. Grâce à la mise en place de plans forestières successives, la France comprendre aujourd'hui le 3ème plus grand massif forestier d'Europe composé essentiellement de feuillus à hauteur de 67%.

De plus, le bois est l'un des matériaux le plus adapté aux chantiers des zones densément bâties grâce à sa légèreté, mais aussi très bien adapté dans le cas des surélévations et pour la rénovation énergétique grâce à faible conductivité thermique et sa facilité et propreté du montage. Les structures bois pèsent en moyenne 5 fois moins qu’une structure équivalente en béton. Par exemple, une poutre de 3 m de portée est capable de supporter 20 tonnes. Elle pèse 60 kg en épicéa, 80 kg en acier et 300 kg en béton armé.

La majorité de la construction en bois est aujourd’hui issue de la préfabrication. Cela permet d’obtenir des temps de pose sur chantier très réduits. Plus la préfabrication est poussée en atelier, et plus les temps de chantier sont réduits favorisant la réduction des nuisances sonores dans son contexte et son environnement proche.

Cette expérience professionnelle m'a permis de constater l'efficience du matériau bois pour des constructions en milieu urbain. Ses atouts ne sont pas encore tous mesurables. En effet, les limites du matériau bois ne sont pas encore connues et évoluent de façon continue.

Les enjeux sont toujours grands et les possibilités non négligeables.

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Annexes

Immeuble bois passif à R+5, au 34-36 Rue Girard à Montreuil : description du projet Système constructif Bâtiment conçu entièrement en filière sèche et préfabrication hors dalle de fondation. Ossature bois 200x45 en enveloppe extérieure, double murs en refends logements pour mitiger les inconvénients liés à l'acoustique.

Planchers à doubles solivages en chapes sèches. Isolant en laine de verre Ecose TH32 de chez KNAUF. Enveloppe conforme à l'IT249 (feu) avec laine de roche semi-rigide en mur manteau. Menuiseries bois triple virage avec Uw<0,85W/m².K, bardage bois M2 en façade Sud et RDC et M3 sur les autres faces. Toiture avec membrane d'étanchéité à haut pouvoir de réflectance solaire pour mitiger l'effet d'îlot chaleur.

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Acoustique

Double mur ossature en séparatifs de logement, planchers à double solivage, chapes sèches du système Fermacell, alignement des gaines techniques.

Ponts thermiques

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Optimisation des assemblages bois et ITE à partir de laine de roche. Un travail important est réalisé sur la maîtrise des ponts thermiques et la recherche systématique de solutions privilégiant des ponts thermiques ponctuels plutôt que linéaires . Détails précis sur pont thermique de mise en œuvre des menuiseries avec isolation extérieure des dormants de menuiserie.

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Performances thermiques

Maîtrise de l'énergie et adaptation au changement climatique

La faible conductivité thermique du bois permet également d'améliorer les performances énergétiques du bâtiment. Si le bois est couplé à une isolation adaptée et correctement mise en place, les propriétés isolantes des parois seront très élevées.

Le U moyen de l'enveloppe bâtie est de 0,278 W/m².K soit un R moyen = 3,59m².k/W avec une performance sur parois équivalente à Up=0,138W/m².K (R= 7,25m².K/W) avec un coefficient Bbio de 21.80.

• • •

Le besoin de chauffage résultant est inférieur à 14kWh/m²shab.an avec un besoin de puissance de 11W/m² shab.

Le besoin de refroidissement est de 1kWh/m².an et les températures intérieures >25°C sont inférieures au 5% annuel.

Le niveau d'étanchéité à l'air visé est de 0,6 vol/h sous N50 (50 Pa), soit 4 fois supérieur au Q4 RT.

Une performance énergétique atteignant le Cep=50kWh.ep/m².a du Plan Climat Paris sans recours aux énergies renouvelables, basée sur une optimisation des plans, de l'enveloppe et une efficacité des systèmes énergétiques mis en œuvre, intégrant les questions de confort d'été en base structure bois et filière sèche complète. Choix porté sur la certification passive plutôt que Minergie initialement demandée, jugée plus efficiente et plus proche des valeurs énergétiques françaises (conversion eu/ep) Un suivi sur trois ans des consommations énergétiques sur les 5 postes RT est prévu dans le cadre du programme ADEME. Les logements sont tous équipés de compteurs énergétiques permettant d'instrumentaliser le bâtiment

Les niveaux des consommations calculées atteignent sans recours à une production d'énergie renouvelable.

Calcul PHPP : 102kWhep/m²sre.an sur l'ensemble des usages dont 64,5 kWhep/m²sre.an pour les usages conventionnels.

RT: 47,6kWhep/m²shonrt.an Bâtiment à très faible inertie par absorption (capacité thermique surfacique de 60Wh/m².K) caractérisé par une très forte isolation et une bonne étanchéité à l'air (>0,6N-1 sous 50Pa). Les simulations thermiques du bâtiment ont été réalisées en confort d'été sur la base météo de Toulouse et sur celle de Trappes pour l'hiver.

Les objectifs de confort d'été (T>28°C<24h suivant courbe de Bragger) sont atteints en augmentant les volumes de renouvellement d'air nocturnes. C'est principalement sur les questions de confort d'été qu'un accompagnement des locataires est prévu : Occultations solaires le jour et renouvellement naturel d'air la nuit.

Intérêt d'une faible à moyenne inertie : capacité du bâtiment à se décharger plus rapidement en cas de surchauffe qu'un bâtiment à forte inertie.

Étanchéité à l'air

Intégration de la cage d'ascenseur dans le volume étanche à l'air.

Carnet de détail spécifique sur les continuités et les raccords d'étanchéité. La membrane d'étanchéité est située à plus de 7 centimètres des nus intérieurs de paroi.

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Optimisation des équipements techniques L'équipement technique est réduit au strict minimum (pas de radiateur à l'intérieur des logements).

• Chaudière gaz centralisée de 24kW pour la production de chauffage et d'eau chaude, • Une seule boucle eau chaude pour l'ECS et l'EC, • Ballons à échangeurs hydrauliques électriques individualisés, • Récupérateur de chaleur statique sur EU individualisés par logement, • CTA sur échangeur rotatif à récupération de chaleur à haut rendement centralisé.

• Chauffage sur l'air à partir de batteries EC situées dans chaque logement – pas de radiateurs (besoin de puissance inférieur à 10W/ m²).

• Branchements EC sur MAL • Récupération des EP pour entretien et maintenance des communs.

• Distribution de la VMC en logement en plafond surbaissé dans les circulations. Soufflage AN(Air Neuf) en imposte des portes de distribution avec des bouches « long flow ».

• Une seule gaine technique par logement.

Qualité de l'air

La mise en place d'une ventilation mécanique double flux sur le bâtiment permet de garantir un renouvellement d'air minimum de: 30m³/heure/personne. Le remplacement de filtres est centralisé de manière à éviter toute intervention en entretien à l'intérieur des logements.

Procédés techniques innovants et simples

La conception s'est tournée vers des équipements simples et à haute efficacité énergétique. La performance de l'enveloppe permet de réduire les installations techniques du bâtiment au strict minimum. Une chaudière à gaz de 24kW pour l'ensemble du bâtiment en production d'ECS. Il n'y a pas de radiateurs dans les logements. La production - utilisation de récupérateurs de chaleur des eaux usées.

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Bibliographie Ouvrages

Liens internet

M.-H. CONTAL, J. REVEDIN, Architectures durables, Une nouvelle éthique pour l'architecture, Le Moniteur, 2009

LeOffduDD2015 - Bâtiment R+5 tout bois, Montreuil (93), A003 architectes, vidéo youtube https://www.youtube.com/ watch?v=YmvKBGLEN_s

V. McLEOD, 50 Projets d'architecture en bois, Eyrolles, 2010

Ministère de la cohésion des territoires, Emmanuelle Cosse à Montreuil sur le thème de la qualité de l'air intérieur, 2016 https://www.youtube.com/ watch?v=J5nJkMGbizI

La Maison Passive, Bâtiments Passifs, actifs pour la construction, Edition 2014 - 2015

Comité National pour le Développement du Bois www.cndb.org Association pour le développement des immeubles à vivre bois www.adivbois.org Forum Bois Construction www.forum-boisconstruction.com

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Mémoire de Mise en Situation Professionnelle Étudiant du DPEA Architecture post-carbone Victor Caballero Directeurs rapport d'études Jean-François Blassel Raphaël Menard Jury Jean-François Blassel Raphaël Menard Mathiew Cabannes Giovanna Togo Cyril Pressacco Structure d'accueil A003 architectes Tuteur Stéphane Cochet.

Diplôme propre aux écoles d’architecture (DPEA) Architecture Post-Carbone délivré par le ministère de la Culture et de la Communication, dirigé par Jean-François Blassel, Raphaël Ménard et Mathieu Cabannes, architectes ingénieurs Coordination administrative Nathalie Guerrois tél. +33 (0)1 60 95 84 31 nathalie.guerrois@marnelavallee.archi.fr École d’architecture de la ville & des territoires, à Marne-la-Vallée.

12 avenue Blaise Pascal, Champs-sur-Marne 77447 Marne-la-Vallée Cedex 2 www.marnelavallee.archi.fr

Au sein de l’École d’architecture de la ville & des territoires à Marne-la-Vallée, le DPEA architecture post-carbone est un post-master, conduit en partenariat avec l’École des Ponts ParisTech, qui est destiné à des architectes. Il s’intéresse à l’impact des bâtiments, des infrastructures et de la ville sur l’environnement : les matériaux et leurs transformations, l’architecture de la structure, des enveloppes, des aménagements territoriaux et leur contenu énergétique.

La majeure partie des cette formation est dédiée à la réalisation d’études à caractère prospectif commanditées par des collectivités territoriales, des institutions publiques ou des organismes privés.

Au-delà des réponses particulières à des problématiques urbaines spécifiques, ces travaux contribuent bien souvent à faire émerger de nouveaux questionnements et à expérimenter de nouvelles approches dont la portée peut être plus générale.

Structure bois : alternative aux systèmes de construction conventionnels

Ce mémoire de Mise en Situation Professionnelle dans une agence d'architecture spécialisée en construction bois et bâtiments passifs met en perspective les difficultés rencontrées lors de la conception et la réalisation de chantier avec des méthodes innovantes. Le bois en tant que matériau de construction en France est mis en avant pour ses qualités environnementales par rapport à l'usage du béton et de l'acier. Toutefois, il rencontre des blocages culturels de la part de la maîtrise d'ouvrage, et des freins en termes normatifs.

Ce champ conceptuel pour les architectes est en constante évolution. Le choix du bois est un levier de développement d'une filière industrielle émergente et peut être combiné à d'autres méthodes constructives classiques. La participation à deux projets à des stades de conception différents (phase chantier de logements neufs et APDpermis de construire pour une surélévation) a été très formatrice. Elle m'a permis de me confronter à la proposition d'une alternative à une maîtrise d'ouvrage réticente à la construction bois et d'en comprendre les implications durant la réalisation.