Conception des bâtiments assurant leur réversibilité, leur déconstruction et leur réemploi, méthodologie de suivi et évaluation environnementale sur les cycles de vie

Dans un contexte de pression environnementale intense où le secteur de la construction dans le monde a le plus grand impact sur plusieurs indicateurs, le réemploi des éléments porteurs est le plus prometteur pour éviter significativement la production de déchets, préserver les ressources naturelles et réduire les émissions de gaz à effet de serre par la diminution de l'énergie grise.

Cette thèse porte donc sur trois principaux axes de recherches :

1. l’amélioration de la conception structurale par des typologies favorables en définissant le DfReu (Design for Reuse) afin d’anticiper la mise en œuvre d’éléments porteurs (verticaux et horizontaux) démontables et réemployables en fin de vie, d’allonger leur durée de vie, in fine en augmentant le stock d’éléments disponibles au réemploi

2. le développement d’une méthodologie pour la mise en place d’une traçabilité renforcée et pérenne autour d’une banque de matériaux et du BIM afin de disposer de toutes les caractéristiques, notamment physico-mécaniques, des éléments porteurs et de faciliter les processus de réemploi et l’engagement d’une nouvelle responsabilité pour l’ingénieur réemployeur

3. L’identification des paramètres clés influençant les impacts environnementaux propres au réemploi et le développement d’analyses de sensibilité, permettant une meilleure compréhension des conséquences de ce processus et de sa prise en compte lors de la conception, appuyant l’aide à la décision.

Une expérimentation fondée sur des portiques démonstrateurs en béton armé a permis de corroborer ces trois axes en générant des données manquantes dans la littérature. Cette analyse pratique de l’assemblage poteau-poutre a produit des données techniques sur le comportement structural après réemploi, mais aussi des données environnementales de mise en œuvre et déconstruction.

Ce travail propose alors une méthodologie fondée sur une chaîne d'outils pour permettre aux ingénieurs de concevoir des assemblages réversibles au sein d’une structure réemployable, de pérenniser les informations nécessaires dans la maquette BIM doublées d’une traçabilité physique, de mettre en place une banque de matériaux et d’optimiser la conception à partir d’un stock d’éléments porteurs. L’étude distingue ainsi la "conception avec un stock" qui vise à intégrer le plus grand nombre possible d'éléments disponibles, de la "conception à partir d'un stock" qui conduit au réemploi de 100% des éléments et propose ainsi un nouveau paradigme pour le concepteur.

Parallèlement, les impacts environnementaux du processus de réemploi sont étudiés à partir d’une analyse du cycle de vie (ACV). Une analyse de sensibilité déclinant, entre autres, le nombre d’usages et la durée de vie, en comparaison de constructions neuves équivalentes, permet de mieux appréhender les domaines d'intérêt du DfReu. La prise en compte de critères spécifiques à l’économie circulaire dans le bâtiment complète la définition des critères de réemployabilité. L’étude environnementale montre finalement dans quelles conditions le réemploi diminue l’impact d’un bâtiment, et identifie les paramètres clés.

Les résultats obtenus s’adressent en premier lieu aux ingénieurs structure mais plus largement aux concepteurs membres de la maîtrise d’œuvre : architectes, ingénieurs et bureaux d’études spécialisés en environnement, afin de proposer et d’inciter l’étude de variantes anticipant la réemployabilité des bâtiments nouvellement conçus. Les résultats sont, par extension, également exploitables dans les projets intervenant sur l’existant.