Étude de cas sur les immeubles collectifs modulaires : Le graphique
À propos de l'auteur : Kendra Halliwell, AIA, LEED-H AP, est directrice associée et chef de l'équipe de conception chez ICON Architecture, Inc, un cabinet de Boston détenu par des femmes et dont les travaux primés sont axés sur des projets novateurs et durables à usage mixte. Récemment chef de projet pour The Graphic, le plus grand projet de construction modulaire de la ville de Boston, Kendra dirige plusieurs projets modulaires multifamiliaux de grande envergure jusqu'à la phase de conception.
Les Graphic Lofts. Photo par Chris Rocco.
Les architectes et les propriétaires sont de plus en plus attirés par la construction modulaire. Le principe de la construction modulaire est qu'elle permet d'économiser du temps et de l'argent grâce à des éléments reproductibles qui peuvent être construits efficacement dans une usine, expédiés et raccordés à leur emplacement final. Alors que les coûts de construction augmentent et que la crise du logement se poursuit, la construction modulaire permet de créer des logements de haute qualité.
ICON Architecture a récemment achevé The Graphic, le plus grand immeuble multifamilial modulaire (hors site) de la ville de Boston. Reliés à un bâtiment en cours d'adaptation par un tunnel souterrain, 128 boîtes modulaires à ossature bois constituent 125 appartements répartis sur quatre étages au-dessus d'un podium de stationnement en acier et en béton.
Leçons tirées de The Graphic
En tant qu'agence d'architecture lançant son premier projet modulaire, nous nous posions des questions sur le processus et le produit. Comment allions-nous fournir à nos clients le niveau de conception qu'ils attendaient ?
Il faut savoir que la construction modulaire n'est pas un processus typique de conception, d'appel d'offres et de construction.
Chaque usine construit ses boîtes différemment, qu'il s'agisse des paramètres de longueur et de largeur ou des raccordements typiques. Le concepteur, le constructeur et le fabricant doivent collaborer pour tirer le meilleur parti d'un processus de conception efficace, mais l'équipe de projet peut varier. Dans le cas de The Graphic, le fabricant a été sous-traité à l'entreprise générale ; dans d'autres cas, le fabricant peut passer un contrat directement avec le propriétaire.
L'ingénierie structurelle des modules et les examens d'inspection par une tierce partie peuvent être fournis ou guidés par le fabricant, ou relever de la responsabilité de l'équipe de conception. La leçon à retenir est qu'il est important d'opter pour la modularité dès le début et de réunir le propriétaire, l'architecte, l'entrepreneur général et l'équipe de fabrication au cours de la phase de conception afin que les rôles et les exigences soient clairement définis dès le départ.
Posez des questions.
Les contraintes déterminées par le fabricant comprennent les limites de taille des boîtes, le transport, les méthodes de construction et les connexions structurelles et mécaniques, qui ont toutes un impact sur la conception. Travaillez avec le fabricant pour comprendre les limites et les compromis de ce type de construction. L'objectif est généralement de maximiser l'étendue des travaux à réaliser en usine - il peut s'agir de fenêtres, d'isolation extérieure, de revêtements de sol, de systèmes mécaniques, électriques, de protection contre les incendies et d'alarme incendie, d'éclairage, d'armoires, de carrelage et d'une couche de peinture d'apprêt. Le fait de placer les placards ou les gaines mécaniques à côté du mur du couloir facilite la fermeture des modules, mais il s'agit d'un compromis pour la conception des espaces communs. Ces couloirs sont souvent laissés ouverts pour permettre les raccordements, puis fermés par l'entrepreneur général sur le chantier. Dans les logements collectifs, les décisions relatives à la largeur et à la longueur des boîtes ont une incidence sur le nombre d'unités et la superficie. Une décision précoce de normaliser la largeur des boîtes à 13'-8" dans l'ensemble du bâtiment The Graphic a permis d'obtenir une grille structurelle claire entre les murs, mais a également entraîné des surfaces d'appartement relativement importantes.
Pour nos projets modulaires les plus récents, nous incorporons une gamme de largeurs de boîtes qui traversent toute la largeur du bâtiment, offrant une dimension plus large pour une salle de séjour et une dimension plus petite pour une chambre à coucher.
Sortez des sentiers battus, mais respectez les règles.
Contrairement à la construction conventionnelle, la conception modulaire doit s'inscrire dans une grille structurelle étroite et régulière. Alors qu'une ouverture peut s'étendre sur trois mètres (ou plus, avec un support en acier), la conception des utilisations programmatiques et des systèmes mécaniques est mieux située d'un côté ou de l'autre, et non pas à cheval sur ces "murs de rencontre". Les plans ci-dessous illustrent deux dispositions d'appartements :
- Cet exemple de plan d'unité conventionnelle présente les espaces du programme selon les besoins, en les déplaçant selon les besoins, créant ainsi une zone centrale pour les espaces mécaniques et de stockage. La largeur totale de l'appartement est étroite, et le mur entre la chambre et le salon est un simple mur de 4". Les systèmes de construction se rassemblent et se déplacent horizontalement dans le plafond du couloir à chaque étage.
- Ce plan d'unité modulaire place les placards mécaniques, le stockage et la porte d'entrée de l'appartement entièrement d'un côté ou de l'autre du mur de rencontre. Dans ce bâtiment, la taille des boîtes a été maximisée pour le transport. Les espaces mécaniques sont proches du couloir et sont regroupés dans une gaine pour être distribués en piles verticales dans tout le bâtiment.
Tirez le meilleur parti des boîtes individuelles.
L'utilisation de systèmes MEP individualisés dans la mesure du possible réduira les difficultés de raccordement entre les boîtes. Comme le système de double plancher/plafond structurel limite la dimension disponible entre les boîtes ou à travers l'ossature jusqu'au couloir, il est impératif de minimiser les passages de gaines. Pour répondre aux exigences du code de l'énergie de l'État en matière de conduits d'air frais, nous avons utilisé l'espace interstitiel de 4 pouces entre les boîtes pour relier l'évacuation des salles de bains et des cuisines des unités à travers les plafonds des couloirs dans des puits verticaux (2 par étage) jusqu'au VRE sur le toit. Comme ces raccordements étaient extrêmement serrés dans les coins des couloirs, nous avons utilisé un système tout électrique pour le chauffage, la ventilation et la climatisation des unités.
Collaborer pour une coordination condensée.
L'équipe graphique s'est réunie trois fois par semaine pendant les phases de développement de la conception et de documentation de la construction pour s'assurer que les systèmes mécaniques s'adaptaient aux boîtes modulaires et que les connexions entre les boîtes et les systèmes du bâtiment étaient bien coordonnées. On ne saurait trop insister sur l'importance de la conception virtuelle et de la coordination numérique : partagez régulièrement le fichier BIM avec l'équipe. La délimitation de l'étendue des travaux entre ce qui est réalisé en usine et ce qui est réalisé sur le chantier est une liste critique d'éléments sur lesquels tout le monde doit se mettre d'accord. L'un des avantages de ce processus est la construction simultanée. Par exemple, l'usine a installé les finitions et les armoires des modules en même temps que l'équipe sur place construisait le podium.
Passez du temps à l'usine.
L'architecte/ingénieur du dossier et l'entrepreneur/installateur sur le site sont en fin de compte responsables de la clôture et des déclarations sous serment. Notre entrepreneur général a surveillé les boîtes dans l'usine pendant la construction, sous l'observation du représentant de la commission d'examen de l'État. Les entrepreneurs en mécanique ont également visité l'usine afin de savoir exactement ce qui arrivait sur le site. En outre, la visite de l'usine a permis à l'équipe de constater de visu les avantages de la construction modulaire: les travaux de construction sont réalisés dans un environnement de travail sûr et contrôlé, avec moins de déchets et sans exposition aux intempéries.
Le design avec la construction modulaire peut être magnifique !
La modularité est un outil. Le processus peut être considéré comme un spectre qui va de la construction en dur à l'assemblage de panneaux en 2D, en passant par des formes modulaires volumétriques en 3D. L'équipe de conception peut accueillir ce qui est initialement considéré comme des contraintes de conception et recadrer la façon dont les éléments de construction typiques peuvent être subdivisés en pièces plus petites qui peuvent être fabriquées hors site et assemblées sur place. Pour un architecte, les contraintes deviennent des opportunités de conception. Le projet Graphic, situé sur un site urbain restreint dans le quartier de Charlestown à Boston, n'a pas d'angles droits. Notre conception a pris en compte la géométrie de ces bords de rue, en combinant des boîtes en forme de coin personnalisées qui traversent plusieurs appartements avec des éléments de baie additifs construits séparément. Ces volumes additifs créent de la profondeur et de l'intérêt sur les plans réguliers de la façade.
L'équipe de conception d'ICON a intégré ces leçons, parmi d'autres, dans des projets modulaires qui sont "sur les planches". La construction modulaire n'est pas une solution miracle. Elle nécessite une charpente supplémentaire, ce qui ne permet pas d'économiser des matériaux, et elle exige davantage de coordination au début du projet. Cependant, le processus modulaire minimise la main d'œuvre sur le site en construisant hors site et réduit les coûts grâce au gain de temps considérable. Au fur et à mesure que les professionnels de l'industrie se familiarisent avec cet outil, en concevant avec une collaboration ouverte, cette méthode de construction innovante peut conduire à des applications plus efficaces et plus créatives de la technologie modulaire.
Cet article a été publié pour la première fois dans Modular Advantage - édition mai/juin 2021.
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