Réemploi dans la construction : méthodes numériques pour le rendre facile
Des algorithmes développés par l’EPFL dans un logiciel facilitent le réemploi dans la construction. Ces méthode numériques permettent de concevoir de nouvelles structures de bâtiments combinant des composants neufs avec des composants de réemploi, tout en minimisant leur impact environnemental.
Le bâtiment est l’un des secteurs les plus polluants de la planète. Il représente à lui seul environ 40% des émissions de CO2 des pays développés, jusqu’à 50% de la consommation des ressources et environ un tiers des déchets produits. Ses acteurs sont donc forcés d’adopter des mesures radicales afin d’en réduire l’empreinte environnementale et de respecter les traités internationaux et les Objectifs de développement durable des Nations Unies.
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Quelles sont les bases de ces méthodes numériques ?
Plutôt que d’utiliser des composants neufs dans la conception d’un bâtiment ou de recycler des matériaux existants en fondant des pièces métalliques pour leur donner une nouvelle forme, le chercheur Jan Brütting invite les entreprises, ingénieurs structure et architectes à baser leur design sur des composants de seconde main, sans les transformer.
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D’autant plus que leur fiabilité et leurs propriétés techniques sont éprouvées. «Cela implique de changer tout ce que nous avons appris à faire jusqu’ici», avertit-il. De plus, certains outils manquent encore au domaine du bâti pour y parvenir.
Durant quatre ans, Jan Brütting a ainsi développé un logiciel permettant de concevoir des structures tout en analysant leur cycle de vie. Le logiciel se base sur le réemploi de poutres, de colonnes et de barres d’acier, mais d’autres matériaux tels que le bois et le béton pourraient y être intégrés.
Quelles sont les fonctionnalités de ce logiciel ?
Le principe: l’ingénieur ou l’architecte entre dans le logiciel les caractéristiques globales de la structure à construire ou à modifier, ainsi qu’une description du stock de composants de seconde main pouvant être réemployés. Le logiciel effectue alors une première optimisation de la forme de la structure, visant à utiliser le moins de matière possible.
Ensuite, et c’est l’une des nouveautés du logiciel, il présente à la conceptrice ou au concepteur des formes structurales alternatives répondant à divers objectifs de durabilité. Par exemple, le logiciel change l’aspect de la structure mais aussi sélectionne et positionne les composants du stock fourni afin de minimiser l’empreinte carbone de la structure, de minimiser le nombre de nouvelles découpes ou de minimiser le nombre de composants utilisés.
Le logiciel permet également d’identifier la combinaison optimale d’éléments neufs et de réemploi afin de minimiser l’empreinte carbone de la nouvelle construction. Le concepteur peut ainsi choisir et éventuellement adapter la solution la plus appropriée à son projet. Le chercheur a testé son logiciel sur des cas réels, basé sur un inventaire des éléments récupérés d’immeubles et d’infrastructures en démolition en Suisse.
Le logiciel offre une grande variété d'éléments
Pour le chercheur, la création d’une banque de données au niveau suisse – ou européen – de matériaux propres au réemploi permettrait de réellement implémenter cette économie circulaire. Idéalement, son logiciel y aurait accès, offrant au concepteur une grande variété d’éléments à choix, ce qui réduirait les contraintes sur la conception de nouvelles structures.
«De telles bases de données sont en cours de développement», précise le chercheur. Jan Brütting ne doute pas que le réemploi a un bel avenir devant lui malgré les nombreux freins encore présents aujourd’hui.
Les apports originaux de Jan Brütting ont été également très bien accueillis par les professionnels et les chercheurs du secteur. L’année passée, il a été récompensé par un Prix Hangai, conféré par l’International Association for Shell and Spatial Structures.
Le logiciel permet de construire des structures temporaires
Autant passionné par le génie civil que l’architecture, le chercheur a également intégré au logiciel la possibilité de construire des structures temporaires dédiées à l’événementiel sur la base de barres linéaires et de connecteurs de forme arrondie.
Un concept rappelant le système MERO ou celui des meubles USM. A une différence près: «Notre solution offre bien plus de possibilités de design que les systèmes de construction modulaires actuels», souligne Jan Brütting. «Les entreprises spécialisées dans le réemploi de matériaux pourraient y trouver un intérêt.»
Crédit: Article adapté d’une publication originale sur le site de l’EPFL, les textes, les images et les vidéos sont sous licence CC BY-SA 4.0