Maison familiale ‘ibens’

Photo © Joke ibens

Le projet

Pour un observateur extérieur, l’alliance de l’ingénierie et de l’imagination semble improbable. Pourtant, rien n’est plus faux, comme le démontre rapidement une conversation avec Tom Molkens. En 1998, Tom a fondé la société de conseil en ingénierie Stubeco avec une mission claire : fournir des services spécialisés d’analyse de conception structurelle. Forte d’une vision créative, Stubeco s’est concentrée sur la réalisation de concepts architecturaux novateurs en exploitant pleinement les possibilités offertes par les logiciels modernes d’analyse de conception structurelle.

Début 2016, Stubeco a été intégrée à Sweco Belgium. En tant qu’expert projet senior chez Sweco, Tom Molkens évalue la faisabilité de projets de construction complexes et conçoit des concepts structurels créatifs. Il suit également de près les évolutions dans le domaine de l’analyse de conception structurelle, notamment en ce qui concerne la résistance au feu, la conception parasismique, la conception probabiliste et l’effondrement progressif des structures.

Tout commence par une idée simple.

Pour la rénovation d’une villa typique des années 1960 en une maison familiale lumineuse, conçue par l’architecte Joke Ibens, Stubeco a développé un concept structurel très original. Ce concept repose sur une idée simple : en découpant quelques ouvertures dans les faces verticales d’une boîte à chaussures, celle-ci reste parfaitement droite, même sous le poids d’un objet supplémentaire. Tant que ses faces verticales offrent une rigidité suffisante, une boîte à chaussures possède une capacité de charge étonnante.

L’idée de la boîte à chaussures illustre le concept des murs en béton rigide. Si de tels murs sont construits sur une structure en maçonnerie existante (dont la rigidité est bien inférieure à celle des murs en béton), les charges de la superstructure sont réparties uniformément sur la sous-structure, ouvrant ainsi la voie à des solutions uniques.

Créer de nouvelles possibilités

« En exploitant les importantes différences de rigidité entre la sous-structure et la superstructure, les ingénieurs maîtrisent parfaitement la conception structurelle du bâtiment », explique Tom Molkens. « Cela nous permet d’optimiser la synergie entre la superstructure et les infrastructures, et de transférer les charges structurelles vers les fondations grâce à quelques colonnes en béton stratégiquement placées. C’est tout ce qu’il faut pour ouvrir de nouvelles perspectives et transformer une villa des années 1960 en une maison familiale lumineuse et ouverte.

Bien sûr, de nombreuses questions restent en suspens. La maçonnerie existante résistera-t-elle à l’impact ? Les fondations seront-elles suffisamment robustes ? Où créer des ouvertures dans les infrastructures pour optimiser la luminosité des espaces de vie ? Impossible de répondre à ces questions sans l’utilisation d’un logiciel d’analyse structurelle 3D. « 

« L’analyse structurelle isostatique/hyperstatique basée sur des appuis rigides est désormais obsolète », poursuit Tom Molkens. « En pratique, un support parfaitement rigide n’existe pas. L’utilisation de logiciels d’analyse structurelle pour manipuler activement la rigidité relative des différents éléments d’un bâtiment offre de nombreuses possibilités inédites. Personnellement, j’observe souvent avec intérêt les bâtiments en cours de démolition. Il est surprenant de constater que certaines parties d’un bâtiment restent debout même après la démolition d’une part importante de la structure. Cela en dit long sur le fonctionnement des composants structurels d’un bâtiment. Et c’est précisément ce que je cherche à reproduire en utilisant judicieusement des logiciels d’analyse structurelle 3D. « 

Penser en 3D

« Un autre élément qui rend la maison ibens si particulière est sa toiture, une dalle de béton pliée qui lui confère une rigidité incroyable », explique Tom Molkens. « Pour prendre en compte cette rigidité de manière réaliste, il faut penser en 3D. C’est pourquoi nous avons intégré l’ensemble de la toiture au modèle d’analyse 3D Diamonds, ce qui nous a permis d’évaluer la stabilité et la capacité portante de l’ensemble de la structure et de concevoir le ferraillage du béton. »

Les murs et la charpente du toit de la nouvelle maison de la famille Ibens ont été coulés sur place. Une solution préfabriquée a également été envisagée, mais présentait trop de difficultés. La surface du toit étant totalement irrégulière, la pose de panneaux préfabriqués aurait nécessité une grue coûteuse. De plus, les éléments de toiture ont été conçus pour former un ensemble rigide avec la superstructure. L’utilisation d’éléments préfabriqués individuels aurait donc exigé un coffrage pour les soutenir pendant la construction, jusqu’à la réalisation de tous les assemblages entre les panneaux. Le coulage du béton sur place s’est avéré être la solution la plus logique pour la construction de la charpente et de la superstructure.

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