La renovation d'un tissu urbain au moyen d'eco-structures: application du bambou structurel au quartier de la gare ferroviaire de Nkongsamba

IV- PROJET D'ARCHITECTURE : Immeuble de Bureaux à Nkongsamba

Afin de mieux appréhender le matériau bambou dans un contexte de rénovation urbaine, nous avons présenté un édifice en particulier, l'immeuble de bureau de la vallée du bambou à Nkongsamba. Ce bâtiment se situe sur le site de l'actuelle délégation des affaires foncières et du cadastre, à côté de la sous-préfecture de Nkongsamba 2^ème. Ce site a été choisi pour sa position stratégique, en tant que zone administrative du quartier de la gare. La projection urbaine de la ville de Nkongsamba à l'horizon 2028 nous le réitère d'ailleurs. Il s'agira donc de présenter tous les résultats de notre investigation sur le matériau bambou, appliqué à la rénovation du tissu de la gare, dans un modèle de bâtiment administratif presque totalement en bambou.

1- DESCRIPTION DE L'OUVRAGE

Notre bâtiment administratif est un modèle d'immeuble multifonctionnel de 8 étages réalisé en bambou. Au sein de cet édifice, nous retrouvons toutes les commodités utiles et nécessaires au bon fonctionnement d'une structure administrative. Le programme architectural de l'ouvrage souligne d'ailleurs la présence de bureaux, salle de réunion, salle de conférence, etc. La salle de conférence se situe au niveau R-1(sous-sol), avec des espaces accessoires (blocs sanitaires, locaux entretien et technique. Elle est constituée d'une scène, un auditorium, une loge. Elle est accessible à partir du hall au rez de chaussée, via un escalier et un ascenseur.

Au rez de chaussée on retrouve le hall d'accueil, la réception, les bureaux de la sécurité et vidéo surveillance, des escaliers et un ascenseur. Les étages supérieurs sont repartis en bureaux, salles de réunions, blocs sanitaires, locaux techniques. Du 7^ème au 8^ème étage on retrouve un restaurant avec mezzanine, ainsi que les locaux accessoires. Les parkings sont au rez de chaussée et au sous-sol, avec des jardins autour du bâtiment.

2- STRUCTURE ET MATERIAUX

La structure est presque totalement faite en bambou, mais associé au béton et l'acier le résultat est encore plus intéressant. Inspiré de la forme naturelle d'une cabosse de cacao, cet ouvrage surplombant la vallée du bambou à Nkongsamba combine à la fois histoire, culture et développement. La sécurité et l'accessibilité entant primordiales, nous avons pris des dispositions grâce aux postes de surveillance et la facilitation de la circulation verticale des hommes (ascenseurs et escaliers).

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En parlant des matériaux, nous avons principalement utilisé le bambou (sous ses différentes formes) le béton, l'acier et le verre. De ce fait, on retrouvera dans notre immeuble des murs en briques de bambou, des poutres en bambou et en béton, des panneaux de lamellés collés, des liaisons en acier, des fenêtres de verre, etc. La structure principale du bâtiment est faite de bambou, béton et acier. L'usage du bambou comme matériau de construction semble une évidence pour nous. Car s'il est présent en abondance dans la région et repoussant rapidement, son empreinte énergétique est quasiment nulle.

De plus sa souplesse permet qu'on le courbe sans avoir recours à d'autres forces que celles des hommes. S'il est bien traité, sa durée de vie peut atteindre 20 à 30 ans. Le bois de bambou est déjà présent en Europe, Asie, Amériques et récemment en Afrique dans des habitations. Il prend généralement la forme de planchers, de parquets ou de pare-soleils en façade de bâtiments. C'est donc majoritairement une utilisation esthétique et non comme bois de construction. L'utilisation du bambou comme matériel de renfort du béton a été étudiée par le laboratoire naval de génie civil des Etats-Unis ; la Californie a édité la première fois un rapport en 1966 pour aider le personnel de construction dans la conception et la construction des pièces de charpente de béton arme de bambou.

Des études plus récentes concernant l'utilisation du bambou comme alternative au paillage d'acier pour béton armé montrent d'ores et déjà qu'il s'agit d'une solution pérenne. Toutefois, Il s'avère que ce bois n'est pas un bon isolant thermique. Plusieurs projets déjà réalisés citent l'utilisation de plusieurs isolants permettant de garantir une isolation thermique et phonique :

V' béton de chanvre ; laine de chanvre ; et blocs de chanvre V' fibres de bois + enduit à la chaux ;

V' plâtre + mortier.

Figure 80 Esthétisme du bambou dans les constructions, façade en bambou à Carré Sénart, source Végétal et
situation d'un édifice de bambou en période de précipitations ⁶²

⁶² http://vegetal-e.com/fr/fiche/chantier-33/bambou-carre-senart.html

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Figure 81: Temple of No Religion, Simón Vélez, Namagool⁶³ Figure 82:structure en bambou

3- TECHNIQUES DE LIAISON ET D'ASSEMBLAGE

Pour les techniques d'assemblage et liaisons des éléments de construction, nous nous sommes inspirés de quelques techniciens et architectes du bambou à l'instar de Simon Vélèz, John Hardy, Shigeru Ban et Vo Trong Nghia. Ils ont présenté plusieurs techniques, traditionnelles et modernes utiles pour les constructions et ces dernières combinées à celles de Jules JANSSEN sont fréquemment retrouvées dans les édifices et ouvrages architecturaux ayant pour principal matériau le bambou structurel.

? Fondations

Notre ouvrage architectural se présente comme un immeuble de bureaux de type R+8, et un modèle d'étude pour la construction des BGH en bambou. Nous y avons intégré les techniques de construction en bambou, les solutions d'assemblage et les méthodes de traitement du bambou, dans une logique de conception d'un équipement urbain public soucieux respectueux de l'environnement et adossé sur les principes du développement durable des milieux urbains. Les fondations de l'édifice comportent des semelles en béton et bambou, raccordés grâce au matériau acier.

Nous entrevoyons donc la réalisation des semelles en béton, contenant des encoches en acier, auxquels viendront s'ajouter les terminaisons ou bases des poteaux de bambou. Pour ce principe de réalisation des fondations de notre structure, nous nous sommes confrontés aux travaux de Simon Vélèz avec ses liaisons modernes, les tubes de bambou de Renzo Piano, Frei Otto et ses couvertures légères.

⁶³ Own work, CC BY-SA 4.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=62535726

Figure 83:Fondations, source⁶⁴ Figure 84:Assemblage de poutres

? Elévations et Cloisonnement

Afin de limiter considérablement les charges de la structure, et assurer la fluidité de la circulation, nous avons opté pour une séparation légère de l'espace par l'utilisation des panneaux de bambou, associés des isolants thermiques et acoustiques. Toutefois il faut aussi prendre en compte l'usage des briques de bambou. Les ouvertures sont aussi faites de bambou et verre, pour un éclairage optimal et une ventilation permanente. Les murs ne sont plus porteurs mais servent de cloisons mobiles aux différents espaces suivant les besoins et les fonctions.

? Dallages et Planchers

Comme dallages et planchers, nous avons toujours orienté nos choix vers le bambou. Cette fois il nous sera utile à l'intérieur comme revêtement et structure de toutes les dalles du bâtiment. Ces planchers de bambou seront évidemment supportés par des poutres de bambou qui faciliteront la transmission des charges aux principaux axes de l'édifice. A l'extérieur le bambou sera utilisé dans la réalisation des structures en béton armé et autres parties du gros oeuvre.

Au rez de chaussée, considéré comme le niveau de référence, le bambou sera utilisé en dallage et revêtement. Tandis que le sous-sol, ou se situeront les semelles et fond sera en béton.

⁶⁴ https://hiveminer.com/Tags/bambus%2Cjenny

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Les poutres de bambou peuvent prendre n'importe quelle forme, suivant la transmission des charges et la portée entre les poteaux structurels.

Figure 85: réalisation du coffrage, source K. Ghavami⁶⁵ Figure 86:principe des planchers et structure

? Couverture et Charpente

Afin comme couverture de notre édifice, nous avons opté pour des tuiles de bambou fixés sur une charpente de bambou. Nous avons beaucoup appris des travaux de l'architecte Shoei Yoh. Pour ses toits de bambou à Fukuoka, Yoh place un tube d'acier dans le bambou et le connecte aux tubes grâce à des écrous. Le tube doit pouvoir résister à la pression exercée par les écrous serrés. Un noeud est vissé à l'extrémité de la barre d'acier, elle-même soudée au tube. À cause des nombreux boulons, ce type de connexion est aussi approprié pour des charges plus importantes. C'est donc dans la même mouvance que nous avons adapté ce système à nos tuiles de bambou. En ce qui concerne la charpente de l'ouvrage, elle sera aussi réalisée en bambou mais associé à l'acier pour une résistance efficace. Pour cela nous utiliserons des techniques de liaison des familles d'assemblage 1 et 3 présentées précédemment au niveau des méthodes d'as-semblage du bambou.

Figure 87:Dôme géodésique réalisé en bambou par Buckminster Fuller.

⁶⁵ Bamboo as reinforcement in structural concrete elements, Department of Civil Engineering, Pontificia Univer-sidade Catolica, PUC-Rio, 2004

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ACCESSIBILITE ET CIRCULATION

Notre site d'étude étant soumis à un flux quasi dense d'usagers, nous avons proposé des accès en fonction de notre organisation et des équipements mis à la disposition du grand public. Les allées seront accessibles aux personnes à mobilité réduite, aux poussettes et aux vélos. Leur largeur sera assez confortable pour permettre le croisement aisé des différents usagers.

- les pavés et dalles seront en pierre, ou en béton qualitatif.

- les sols coulés en place seront limités par des voliges (bois / métal) ou des longrines béton. - les sols seront stables et ne nécessiteront pas d'entretien annuel.

La mise en place de clôtures, seuils et épaisseur de transition est primordiale dans la réussite de cette opération. L'ordonnancement des clôtures (altimétrie, hauteur, rythme, végétalisation) sera un élément important du projet architectural.

5- ENERGIE, SALUBRITE ET SECURITE INCENDIE

Le bambou est une matière première énergétique, en effet il peut être valorisé dans une filière énergie pour la production d'électricité ou de chaleur, ce qui en fait une alternative à la déforestation si sa culture est maitrisée. Il rentre donc dans la catégorie biomasse ; Il serait possible de produire de l'éthanol à partir du Bambou, tout comme il est possible de produire du charbon de bois au bambou. La possibilité de créer de l'éthanol avec du bambou est nous semble-t-il une réelle opportunité dans la mesure où cela permettrait d'enrayer le recours massif aux matières premières agricoles base de l'alimentation telles que la canne à sucre ou le maïs.

Concernant le volet énergétique du bâtiment que nous proposons, nous avons pensé aux formes d'énergie renouvelable surtout à l'énergie solaire, présente et abondante en Afrique. Nous avons donc opté pour l'utilisation des panneaux photovoltaïques dans notre projet. Le rôle de cette forme d'énergie est de limiter l'activité énergétique du bâtiment et le rendre autonome et indépendant en énergie électrique. Pour la salubrité, nous avons aussi un système d'entretien par étages qui veillent à la propreté des locaux. De plus les déchets sont aussi une importante source d'énergie exploitable dans notre contexte. La présence des points d'eau est aussi primordiale tant pour la consommation que le lavage des mains nécessaire pour limiter la propagation de la pandémie actuelle. Un autre aspect est la sécurité incendie. Nous avons intégré des systèmes de détection, alarmes et matériels de lutte contre les incendies. Accès et sorties de secours, points d'eau, etc.

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