DW : L’un des avantages d’utiliser la pierre sur l’extérieur des bâtiments est qu’il s’agit intrinsèquement d’un matériau très durable, et nous savons qu’il l’est grâce à son histoire d’usage. Nous pouvons tous penser à ces bâtiments en pierre avec lesquels nous avons un lien, d’une façon ou d’une autre, et qui sont là depuis des siècles.
DW : Et bien sûr, la variété de couleurs et de textures que l’on trouve dans la pierre naturelle à travers le monde la rend très attrayante pour les concepteurs comme finition.
David West est directeur technique chez Inhabit, qui fait partie du groupe Egis. Il passe une grande partie de son temps à examiner l’état, la performance et la durée de vie future des façades de bâtiments existants.
Pour les spécialistes des façades comme David, la pierre est très appréciée pour ses performances et son caractère. Le bon choix de pierre peut ancrer un bâtiment dans son contexte local ou produire un effet visuel marquant. L’appréciation de David dépasse son domaine strict : il pense que la pierre est prête à faire son retour comme matériau structurel, plusieurs décennies après avoir été supplantée par le béton et l’acier.
DW : C’est le matériau zéro carbone ultime.
Bienvenue dans Engineering Matters. Je suis Tim Sheahan, et je suis Alex Conacher. Dans cet épisode, qui fait partie d’une mini‑série produite en partenariat avec Egis, nous allons étudier les avantages de redonner une nouvelle vie à la pierre.
Des pierres levées de Stonehenge et des pyramides, aux temples d’Angkor Wat et aux grandes cathédrales d’Europe, la pierre a été le matériau de prédilection des plus grands bâtisseurs de l’humanité.
Mais elle est devenue presque obsolète au XIXᵉ siècle. Ses propriétés naturelles sont devenues une contrainte à mesure que les bâtiments gagnaient en hauteur et que de nouveaux matériaux, moins coûteux, permettaient d’atteindre les ambitions architecturales modernes.
DW : Historiquement, les murs de maçonnerie en pierre étaient porteurs et assuraient à la fois la structure et l’enveloppe. Mais lorsque les bâtiments ont commencé à s’élever, dans les dernières décennies du XIXᵉ siècle, l’épaisseur de maçonnerie nécessaire pour supporter les charges est devenue excessive. Les ingénieurs ont donc développé des structures en fer et en acier, puis des ossatures en béton armé.
DW : La pierre a d’abord été conservée comme parement extérieur, principalement parce qu’elle était considérée comme un matériau très durable et qu’une industrie solide existait pour la fournir.
DW : Mais après la Seconde Guerre mondiale est arrivé l’aluminium.
DW : Et il y avait un excédent d’aluminium après la guerre. L’industrie était donc motivée pour lui trouver un marché.
DW : Et nous avons vu apparaître des façades rideaux en aluminium. Et soudain, on pouvait construire les enveloppes des bâtiments, les façades, bien plus économiquement.
DW : C’était aussi beaucoup plus léger, ce qui offrait des avantages structurels.
Certains architectes ont refusé d’abandonner la pierre. Avec l’application d’une capacité en traction, elle pourrait offrir un énorme potentiel. Mais comment y parvenir ?
Ironiquement, une réponse a été esquissée dans l’une des œuvres les plus célèbres de l’architecture en béton.
DW : Il existe évidemment des récits fascinants sur la conception des voûtes du Sydney Opera House, sur leur géométrie, etc.
DW : Mais il existe aussi une histoire tout aussi fascinante, récemment redécouverte par des chercheurs de l’Université de Sydney, sur l’apport de l’entreprise Hornibrook, le principal entrepreneur, dans le développement du processus de préfabriqué — avec ces formes extrêmement complexes qui évoluent le long des nervures — et sur la manière dont elles ont été mises en place puis post‑contraintes pour atteindre la capacité nécessaire des nervures, ces éléments courbes qui se répètent sur les coquilles et soutiennent le toit.
DW : L’un des avantages du post‑contraint est qu’il peut être appliqué à des éléments individuels comme une poutre ou une dalle, ou à un ensemble de composants préfabriqués assemblés pour créer un élément post‑contraint.
DW : Histoire fascinante, incroyable, et vraiment pionnière quant au potentiel de combiner le béton préfabriqué et la post‑contrainte dans une structure aussi complexe et révolutionnaire. Et pour moi, cela démontre que si on peut le faire là‑bas, on peut le faire partout : pour des ponts longs, des ponts courbes, des dalles minces… et soudain, les possibilités d’utilisation de la post‑contrainte se libèrent.
Le travail de Hornibrook sur l’Opéra de Sydney a prouvé que des formes complexes pouvaient être post‑contraintes, l’acier conférant au béton sa résistance en traction. Si cela est possible avec le béton, pourquoi pas avec la pierre ?
C’est déjà le cas.
La polyvalence et l’efficacité de la pierre post‑contrainte ont été largement démontrées dans des projets construits ces trente dernières années.
DW : L’exemple le plus spectaculaire est probablement le Pavillon du Futur de l’Exposition universelle de Séville en 1992, conçu par Peter Rice.
Notamment, Rice avait travaillé sur l’Opéra de Sydney avant d’appliquer ces techniques à la pierre à Séville.
DW : Des blocs de granit sont post‑contraints pour former des colonnes, et ces colonnes sont ensuite elles‑mêmes stabilisées par une superstructure en acier — disons un système de contreventement.
DW : Non seulement un travail considérable a été réalisé pour développer cette technologie à l’époque, mais nous avons 30 ans de retour d’expérience prouvant sa faisabilité.
DW : Et à une échelle, disons plus ésotérique, on trouve toute une série d’escaliers intérieurs en pierre massive post‑contrainte, conçus par Steve Webb de Webb Yates et fabriqués par Stone Masonry Company au Royaume‑Uni et aux États‑Unis.
La Sagrada Família de Barcelone démontre également la longévité et le potentiel élargi de ce matériau.
DW : Peu de gens ignorent que la Sagrada Família est une pièce d’architecture d’une complexité incroyable, avec des formes courbes extraordinaires.
DW : Et la complexité de l’ingénierie nécessaire pour développer ces pièces suggère, selon moi, que nous avons aujourd’hui un catalyseur pour étendre l’usage de la pierre post‑contrainte à des applications plus simples, et potentiellement bien plus vastes que ce que nous aurions imaginé.
Un avantage majeur de la pierre est sa performance environnementale, très supérieure à celle du béton, qui obtient de mauvais scores sur de nombreux aspects.
DW : Ce qui pose un problème beaucoup plus grave dans la production de béton et l’impact carbone, c’est la fabrication du ciment, qui nécessite de chauffer les matières premières à environ 1500 °C dans un four, ce qui demande d’énormes quantités de combustibles fossiles.
Et même avec des méthodes de fours zéro carbone, le processus chimique génère naturellement du CO₂.
DW : Personne n’a encore trouvé de procédé alternatif.
DW : La pierre, en revanche, utilisée comme élément façonné, peut être produite avec de très faibles émissions, voire zéro émission.
Et cela peut se faire avec moins d’acier.
DW : Nous n’avons pas besoin d’incorporer du ferraillage dans la pierre comme dans le béton armé.
DW : Nous n’avons pas besoin de construire une cage d'armature avant de couler.
Mais le béton a un grand avantage : où que vous soyez dans le monde, vous pouvez spécifier un mélange selon des normes établies et être sûr de sa performance.
David soutient qu’une standardisation de l’usage de la pierre est possible, et qu’elle pourrait favoriser son adoption plus large.
DW : Il est tout à fait possible de s’appuyer sur les normes développées pour le béton armé et post‑contraint, car elles définissent les charges, les performances attendues, les exigences de durabilité, les problèmes rencontrés avec le béton post‑contraint, et la manière de les éviter pour la pierre post‑contrainte.
DW : Il existe d’ailleurs un travail très intéressant en cours, et un terrain logique pour commencer a souvent été le secteur du logement : construire de petites structures, expérimenter des poutres en pierre de 6, 8 ou 10 mètres, comprendre comment soutenir les planchers, développer des systèmes qui résolvent les problèmes à petite échelle. Avec un tel retour d’expérience, il devient beaucoup plus facile de passer à des bâtiments plus grands.
Il est même optimiste quant au soutien potentiel de secteurs inattendus.
DW : Il est clair que, quel que soit le matériau ou le système, les acteurs déjà établis ont intérêt à protéger leur part de marché.
DW : Et peut-être que l'un des catalyseurs de la croissance du secteur de la pierre post-tendue sera l'arrivée d'investissements de la part de certains grands acteurs de l'industrie du béton, qui cherchent à trouver de nouveaux débouchés pour un matériau utilisé dans la fabrication d'éléments de structure. Ainsi, s'ils parviennent à commercialiser un matériau alternatif à plus faible empreinte carbone et que le marché recherche désespérément ce type de produits, ils pourraient considérer qu'il s'agit là d'une occasion pour eux d'améliorer leurs performances.
Diffuser la « bonne parole » sur la pierre contribue à renforcer son rôle comme matériau de construction.
Mais David estime que l’industrie pourrait générer encore plus d’élan si ses acteurs s’engageaient collectivement dans cette voie.
DW : L’autre aspect clé, c’est la collaboration au sein de l’industrie de la pierre : permettre aux acteurs de l’extraction de tirer parti de ces opportunités et de développer leur activité, mais aussi faire collaborer ceux qui connaissent la pierre avec ceux qui connaissent la post‑contrainte, et avec ceux qui s’intéressent aux systèmes structurels bas carbone. Cette fertilisation croisée est essentielle pour développer des normes qui serviront de cadre à l’essor rapide d’une industrie de la pierre post‑contrainte.
