Lors de l’achat d’une voiture, qui se préoccupe de savoir si l’acierutilisé pour réaliser la tôle est écologique? De même, qui est aucourant que les constructions en acier réalisées en Suisse le sontpresque exclusivement avec de l’acier recyclé? Cet acier provient engrande partie du recyclage de pièces d’automobiles, qui, pour desraisons techniques et de qualité, ne peuvent pas être réutilisées pourproduire des tôles fines d’acier. Un matériau recyclable à l’infiniEn Suisse, deux aciéries traitent environ 1,4 million de tonnes d’acier,dont quelque 400‘000 tonnes pour la Suisse. On distingue deuxméthodes de production: la méthode traditionnelle, qui consiste àfaire fondre du minerai de fer dans un haut-fourneau au moyen d’unréducteur comme le coke, la houille, le mazout ou le gaz, afin d’obtenirde la fonte brute. Au cours de ce procédé, la gangue, à savoir lessubstances indésirables contenues dans le minerai, se mélange aulaitier et est éliminée. Le minerai de fer est ensuite transformé enacier brut dans le convertisseur. L’autre méthode consiste à fairefondre la ferraille d’acier dans un four à arc électrique. Ce procédéest le seul utilisé actuellementen Suisse et tous les profilés enacier importés dans notre payssont également réalisés dans cetype de four. Pour chaque tonnede ferraille d’acier, ce procédépermet d’économiser 650 kilosde houille, environ 1,5 tonne deminerai de fer et environ unetonne de CO2. Autrement dit, laproduction d’acier recyclé nécessite70 pour cent d’énergie enmoins et émet 85 pour cent deCO2 en moins. L’acier peut êtrerecyclé à l’infini sans perte de qualité. Il est même possible, grâce à la valorisation des déchets, d’obtenir de meilleurs niveaux de qualité.
Aujourd’hui, on estime que 45 pour cent de l’acier vendu et utilisé dans le monde provient de la ferraille. La réutilisation de poutres en acier recyclées complètes s’avère encore plus écologique. En effet, leur production ne nécessite aucune énergie. Lorsque l’on démantèle un bâtiment, la plupart des profilés en acier demeurent intacts et peuvent être réutilisés tels quels. À l’issue des travaux de démolition, environ 50 pour cent des poutres en acier et 25 pour cent des tôles en acier connaissent une nouvelle vie. Cette possibilité de réemploi direct constitue un atout pour l’acier par rapport aux autres matériaux de construction.
Interpréter les chiffres correctement Si l’on prend en compte les «valeurs écologiques» reprises dans les tableaux de la KBOB1, l’acier s’en tire plutôt mal. Cependant, comparer différents matériaux de construction uniquement sur la base des écobilans par unité peut s’avérer trompeur, car une structure en acier est beaucoup plus légère qu’une structure en béton. En matière de bilan écologique, les évaluations du catalogue d’éléments de construction2 vont plus loin. Elles prennent en considération des éléments de construction entiers de manière à considérer la part effective des différents matériaux sur la structure complète de la construction. La résistance élevée et, par conséquent, le faible rapport entre la masse et la surface utile sont les principaux avantages de l’acier. Grâce à leur portée élevée, les constructions en acier s’avèrent particulièrement adaptables pour une utilisation à long terme. Mais la recyclabilité «infinie» de l’acier, son niveau élevé de préfabrication ainsi que sa facilité de montage et de démontage sont autant d’atouts qui plaident en faveur de sa durabilité. Afin de permettre une évaluation complète de la durabilité des matériaux, il serait donc utile de tenir compte également des «facteurs mous», comme leur adaptabilité et leur capacité de reconversion.
Un matériau pour les expérimentateurs
Grâce à son rapport résistance/poids intéressant qui permet de réaliser des constructions légères, l’acier peut aussi s’intégrer dans les bâtiments existants. Ainsi, l’architecte Martin Bühler a créé une ambiance bien particulière dans le cadre de la transformation d’un ancien atelier dans le quartier de Wiedikon à Zurich en utilisant des parois en acier qui procurent une impression de finesse. Les murs porteurs composés de plaques d’acier de 10 millimètres d’épaisseur se composent chacun de quatre éléments soudés ensemble sur place. Par ailleurs, les anciens longerons du toit et du plafond qui surplombe le rez-de-chaussée ont été remplacés par de nouvelles poutres en acier uniformes.
Comme les anciennes fenêtres ne permettaient pas d’éclairer l’habitation de manière adéquate, l’architecte a ouvert les pièces en effectuant des découpes dans le plafond pour permettre à la lumière de pénétrer jusqu’au rez-de-chaussée par des fenêtres de toit. Les pièces étant basses à certains endroits, ces «puits de lumière» sur les deux étages procurent un sentiment de hauteur. Dans les parois en acier, des ouvertures en arcades semi-elliptiques créent un effet de transparence tant horizontalement que verticalement et offrent des vues intéressantes. C’est une manière raffinée d’exploiter au mieux les propriétés statiques, esthétiques et peu encombrantes de l’acier.
De nouvelles perspectives en matière de protection incendie
Autrefois, les constructions en acier devaient le plus souvent être recouvertes pour des raisons techniques liées à la protection incendie. Mais à l’heure actuelle, les concepts de protection incendie autorisés sont spécifiques aux biens immobiliers, ce qui offre de nouvelles possibilités aux planificateurs et aux maîtres d’ouvrage. Ces concepts font appel aux méthodes de calcul les plus récentes qui permettent de simuler, le cas échéant, un incendie naturel, c’est-à-dire l’évolution «naturelle» d’un incendie sur un bien immobilier. Les résultats obtenus permettent ensuite de dimensionner parfaitement les éléments statiques. Outre une sécurité accrue contre les incendies, cela permet aussi de réaliser d’importantes économies, par exemple lorsque les éléments de construction ne doivent pas être revêtus grâce à des évolutions réalistes des températures et à une capacité portante globale redondante. Tous les ingénieurs ou bureaux d’ingénieurs ne disposent cependant pas des connaissances nécessaires pour réaliser ces calculs particuliers. Il est alors nécessaire de faire appel à des spécialistes disposant des connaissances requises et les données calculées doivent systématiquement être présentées aux autorités compétentes en matière de protection incendie. Un ingénieur en protection incendie peut aussi s’avérer utile dans le cadre de travaux de transformation ou de rénovation, lorsqu’un bâtiment doit être adapté aux prescriptions en vigueur.
La finesse et la légèreté sont très demandées
On ne souhaite pas toujours laisser l’acier apparent. L’ingénieur Nico Ros, du bureau zpf Ingenieure de Bâle, nous fait part de son expérience en la matière: «Tout est possible avec l’acier. Souvent, on ne veut pas montrer qu’il s’agit d’une construction légère. L’acier est alors recouvert pour donner l’illusion d’une construction massive.» Pour la transformation du Musée des cultures de Bâle aussi, l’objectif premier n’était pas de réaliser une construction en acier, mais plutôt de réaliser une structure de toit aussi légère que possible qui puisse reposer sur la structure existante de cette maison de la vieille ville. Les architectes Herzog & de Meuron ont finalement opté pour l’acier, ce matériau étant le plus efficace pour réaliser la forme plissée souhaitée. La structure légère et sans piliers permet de transférer les charges sur la structure existante du bâtiment. En effet, comme l’expliquent Helmuth Pauli et Ana Maria Eigenmann, les ingénieurs de zpf Ingenieure responsables du projet, le poids de la nouvelle toiture excède à peine celui de l’ancienne structure. Cette toiture surprend toutefois par ses nombreux «plis» et par les tuiles vertes qui la recouvrent. Aux formes compliquées de la charpente tridimensionnelle vient s’ajouter le fait que la nouvelle toiture déborde de deux côtés, ce qui rend le comportement dynamique du toit assez complexe. La charpente tridimensionnelle se compose d’éléments plans qui, ensemble, forment des pointes selon des angles différents. Les quelque 120 raccords ont chacun une géométrie propre sans facteur de répétition. Les visiteurs qui déambuleront dans la nouvelle salle d’exposition ne verront cependant rien de la construction en acier et de ses subtilités statiques lorsqu’ils seront sous cette toiture impeccablement recouverte.
