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LES MATÉRIAUX DE L’ARCHITECTURE MODERNE

www.sitelecorbusier.com

RESSOURCES PÉDAGOGIQUES

1. Introduction

L’évolution des matériaux

2. Le métal 3. Le verre 4. Le béton

Son histoire Sa fabrication Les différents bétons et leurs caractéristiques Le béton chez Le Corbusier L’avenir du béton

5. Bibliographie / Webographie

SOMMAIRE

Le Centre Georges Pompidou, Renzo Piano, Paris,1977.

Théâtre de Verre, Jean-Charles Haumont et Yves Rattier, Châteaubriant, 1995.

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L’ÉVOLUTION DES MATÉRIAUX

Les matériaux naturels comme le bois, la terre crue ou cuite, la paille et la pierre sont utilisés depuis les débuts de la construction. Selon les ressources disponibles sur place, chaque région favorise l’usage d’un de ces matériaux. Ainsi, le bois, très courant dans les constructions du nord de la France où il abonde, est parfois considéré comme un symbole de richesse dans d’autres régions où il est plus rare. Les modes, mais aussi les nouvelles techniques de construction, font évoluer l’usage de ces matériaux. C’est le cas notamment de la pierre qui permet de construire toujours plus haut au temps des bâtisseurs de cathédrales. Ce matériau incontournable de l’histoire de l’architecture européenne sera longtemps considéré comme le matériau noble par excellence. Châteaux, cathédrales, hôtels de ville, toutes les constructions de prestige se doivent d’être en pierre, qui plus est taillée et sculptée. Au XIXe siècle, la Révolution Industrielle voit la création de nouveaux matériaux fabriqués en usine, rapidement et en grandes quantités. Grâce aux recherches des ingénieurs, ils sont de plus en plus solides, économiques et permettent de véritables prouesses architecturales. Trois d’entre eux sont particulièrement plébiscités par les architectes modernes : le métal, le verre et le béton.

INTRODUCTION

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Cathédrale de Reims, XIIIe siècle.

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Le métal arrive en architecture dès le XIXe siècle, dans le sillon de la Révolution Industrielle. Le matériau, connu depuis l’Antiquité, devient alors un élément essentiel des nouvelles considérations structurelles des bâtiments. Il est d’abord employé dans les grandes infrastructures et l’ingénierie, notamment pour les ponts qui servent de terrains d’expérimentation. Ensuite, il est utilisé pour les charpentes et les planchers, réduisant considérablement les risques liés aux incendies.

Les métaux sont fabriqués dans des usines sidérurgiques aussi appelées forges. C’est sa teneur en carbone qui détermine la dureté et la souplesse du métal et donc définit ses caractéristiques et son usage en architecture. Malgré la concurrence du béton dès le début du XXe siècle, le métal reste utilisé pour les structures, notamment dans les périodes de reconstructions d’après-guerre.

Au cours des années 1960 apparaît la sidérurgie moderne qui produit un métal plus solide que le béton, résistant parfaitement aux changements de température et à la corrosion. Les performances de l’acier moderne permettent de diminuer l’épaisseur des murs et donc de gagner en légèreté. Le métal devient alors très présent en façade.

En architecture, les métaux les plus récurrents sont :

• Le fer - fer doux, fer blanc, fer puddlé - utilisé pour des bâtiments subissant des phénomènes de tractions. Son utilisation est coûteuse.

• La fonte - fonte de moulage, fonte d’affinage, fonte grise, fonte blanche - utilisée pour les pièces qui servent de support

(colonnes, piliers...). Elle peut également être moulée pour des éléments d’aménagement (radiateurs) et de décor.

• L’acier - acier doux, acier trempé, acier chromé, acier inoxydable, acier Martin, acier Thomas - qui apparaît plus tardivement.

Il allie les qualités des deux précédents.

LE MÉTAL

Farnsworth House,

Mies Van der Rohe, 1951.

Acier et verre.

Musée Guggenheim, Bilbao, Franck Ghery, 1997. Structure en verre, pierre et titane.

SON HISTOIRE

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Le verre est connu depuis la Préhistoire sous forme de verre volcanique naturel. A partir de 1 500 av. JC, la fabrication par cuisson au four fait évoluer le matériau qui est utilisé pour les bijoux et petits objets. A l’époque médiévale, le verre commence à apparaître en architecture pour sa transparence. Les constructions religieuses vont progressivement développer les vitraux colorés. Mais son procédé de fabrication complexe, la fragilité du matériau et surtout les structures en pierre de taille restreignent sa production à des dimensions modestes.

Au XIXe siècle, la fabrication industrielle du verre, conjuguée à l’utilisation du métal et du béton, ouvre des perspectives nouvelles pour son utilisation en architecture. Laissant passer la lumière, mais aussi le froid et la chaleur, le verre fait l’objet d’innovations constantes pour améliorer ses propriétés d’isolation thermique, lui permettant d’être toujours plus présent dans les constructions.

De nombreux types de verre existent : verre flotté, durci, imprimé, ou répondant aux normes de sécurité, notamment dans les lieux accueillant du public : armé, trempé, feuilleté, etc.

LE VERRE

L’un des projets les plus ambitieux de la construction en verre est le Crystal Palace créé en 1851 à Londres par Owen Jones et Joseph Paxton. Sa structure métallique est complétée par 84 000 m2 de surface vitrée obtenue grâce à la fabrication des plus grandes plaques de verre jamais réalisées à l’époque. Tous les éléments étant préfabriqués, l’assemblage et la construction n’ont pris que six mois.

LE CRYSTAL PALACE

Crystal Palace. Lithographie par George Baxter, 1851

Le 30 St Mary Axe, Londres, Norman Foster, 2004.

SON HISTOIRE

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Le béton est utilisé dès l’Antiquité, notamment par les Romains. Sa solidité a permis de conserver certains grands édifices, comme le Panthéon de Rome, jusqu’à nos jours. Pendant l’époque médiévale et la Renaissance, cette technique se fait plus rare. Les matériaux privilégiés sont alors le bois, la brique et la pierre.

C’est au XIXe siècle que le béton réapparaît. Il est utilisé avant tout dans les structures et caché derrière des revêtements. Il faut attendre l’arrivée des architectes modernes pour que le béton devienne digne d’être montré, puis incontournable. Comparé aux matériaux dits « traditionnels », il est plus économique, plus facile à fabriquer et à manipuler et certaines structures peuvent être préfabriquées en usine, ce qui accroît considérablement la rapidité de construction.

Au XXe siècle, de nouvelles techniques de fabrication le rendent toujours plus solide et son utilisation se développe de manière exponentielle.

Le béton armé La paternité officielle du béton armé est attribuée à François Hennebique qui en signe le brevet. Un premier immeuble en béton armé est édifié à Paris en 1892. Mais le matériau reste caché par la pierre considérée comme plus noble. Les architectes s’emparent rapidement de ce nouveau matériau, notamment les frères Perret, qui pour la première fois l’utilisent comme matériau de façade rue Franklin à Paris. Ils seront suivis par Walter Gropius, Frank Lloyd Wright, Le Corbusier, Oscar Niemeyer, etc.

Le béton précontraintEn 1929, Eugène Freyssinet révolutionne le monde de la construction en inventant le béton précontraint. Celui-ci permet l’apparition de grandes innovations en ingénierie civile, puisqu’il est notamment à l’origine de la construction des plus grands ponts et viaducs du monde.

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QUELQUES GRANDS NOMS

DU DESIGN

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Immeuble rue Franklin, Paris, Perret, 1904.

SON HISTOIRESON HISTOIRESON HISTOIRE

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SA FABRICATION

Le béton est constitué de trois composants : • De l’eau• Du granulat, du sable ou des graviers • Le liant, en général du ciment, mais aussi parfois de la chaux

Le liant permet d’agglomérer le granulat. Au contact de l’eau, le ciment se transforme en colle et le mélange devient plus maniable. Il est alors coulé dans des moules, généralement en bois, appelés « coffrages » ou « banchages », qui lui donnent sa forme finale une fois séché et durci.

QUELQUES GRANDS NOMS

DU DESIGN

QUELQUES GRANDS NOMS

DU DESIGNLE BÉTON

LES DIFFÉRENTS BÉTONS ET LEURS PROPRIÉTÉS

La quantité de chaque composant et la technique de coulage vont déterminer les caractéristiques du béton et donc son utilisation (fondation, structure, scellement, dallage…).

Parmi les principaux bétons, on retrouve :

• Le béton précontraint : béton armé composé d’un câble d’acier tendu au maximum, qui comprime le béton. Le précontraint a été révolutionnaire, permettant d’augmenter la résistance aux tractions et d’allonger les éléments porteurs. Il est inventé en 1928 par E. Freyssinet.

• Le béton autoplaçant : il se différencie par son importante fluidité qui lui permet d’enrober rapidement l’armature. Il n’a pas besoin d’être vibré pour supprimer les bulles d’air et permet le remplissage de formes complexes. Il peut être coulé de manière continue, contrairement au béton armé qui doit être coulé par couches successives. Il est apparu dans les années 1980 au Japon et dans les années 1990 en France. Il a été utilisé notamment pour construire la coque de l’église Saint-Pierre de Firminy-Vert.

• Les BHP (Bétons Hautes Performances) : bétons dans lesquels sont ajoutés des particules ultrafines et des superplastifiants, limitant les vides et le ratio ciment/eau dans le béton, et créant une très forte résistance à la compression. Ils apparaissent dans les années 1980.

• Le béton fibré : béton composé de fibres organiques, synthétiques ou métalliques qui remplacent les armatures métalliques. Il permet une plus grande rapidité et simplicité de mise en œuvre.

• Les bétons de décoration : béton ciré, béton lissé, béton imprimé, etc.

• Le béton armé : béton coulé autour d’armatures en acier qui vont renforcer sa résistance aux efforts de traction et de torsion. Les premiers essais datent de 1848, mais son brevet officiel sera déposé en 1879 par François Hennebique.

Église Saint-Pierre de Firminy-Vert, Le Corbusier et José

Oubrerie, 2006. SLC ©FLC/ADAGP

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LE CORBUSIER ET LE BÉTON

« Depuis la guerre où j’ai eu certaines commandes… j’ai eu l’occasion de faire, d’employer enfin le béton. Par la pauvreté des budgets que j’avais, j’avais pas un sou et c’est aux Indes surtout que j’ai fait ces premières expériences. J’ai fait du béton brut et à Marseille je l’avais fait également de 47 à 52… ça a révolutionné les gens et j’ai fait naître un romantisme nouveau, c’est le romantisme du mal foutu. »

Le Corbusier, Entretiens avec Georges Charensol (1962) et Robert Mallet (1951),

Pour Le Corbusier, le béton est, avec le métal et le verre, le symbole de l’ère industrielle. L’architecte en fait son matériau de prédilection et devient le précurseur de ce qu’on appellera ensuite le « Brutalisme », style architectural laissant le béton brut de décoffrage, c’est-à-dire dépouillé de toute ornementation ou d’un quelconque revêtement.

Si c’est d’abord pour des raisons économiques et techniques que Le Corbusier emploie ce matériau brut, il en découvre vite les qualités esthétiques insoupçonnées. Ainsi, grâce aux différentes teintes des matières premières et grâce aux nervures des coffrages en bois, mais aussi grâce aux jeux de lumière de son architecture, Le Corbusier donne une texture à son béton et anoblit la matière brute.

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Pilotis de la Cité Radieuse, Marseille, Le Corbusier, 1952.

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L’AVENIR DU BÉTON

Aujourd’hui, le béton du XXe siècle est considéré par beaucoup comme dépassé dans un monde tourné vers l’écologie : une production très coûteuse en eau et en énergie, une surexploitation du sable, une durabilité très moyenne, un recyclage difficile, etc.

Pourtant, aujourd’hui encore, plus de 80% des constructions sont en béton. Les professionnels et les ingénieurs s’attachent maintenant à faire évoluer ce matériau pour l’adapter à nos besoins actuels.La recherche propose ainsi des bétons s’insérant dans des logiques de développement durable. Ils sont plus respectueux de l’environnement, fabriqués par exemple avec un ciment basse température ou recyclables sous la forme de granulats permettant la construction de nouveaux ouvrages, notamment routiers. Depuis la fin des années 2000, de nouveaux bétons apparaissent :

• Le béton autonettoyant et dépolluant : il utilise le principe de la photocatalyse, phénomène naturel dans lequel une substance initie une réaction chimique sous l’effet de la lumière. Cette substance ou photocatalyseur utilise l’énergie de la lumière, de l’eau et de l’oxygène pour créer des molécules capables de décomposer certaines substances organiques et inorganiques.

• Le béton autoréparant : il renferme des réseaux aussi fins que des cheveux et remplis de colle liquide qui durcit au contact de l’air. En cas de fissure, la colle s’écoule et sèche et comble la microfissure en formation et évite sa propagation.

• Le béton écologique : produit à partir de ciment issu des déchets produits par les hauts fourneaux de la métallurgie.

• Les bétons biosourcés : produits à partir d’éléments végétaux, comme le bois, le bambou, le chanvre, le lin, etc.

• Le béton photovoltaïque : permettant de convertir le rayonnement solaire en courant électrique grâce à l’ajout de cellules photovoltaïques qui imitent la photosynthèse végétale.

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Résidence, rue de Saussure, Paris, 2018. Béton auto-nettoyant et dépolluant.

QUELQUES GRANDS NOMS

DU DESIGN

QUELQUES GRANDS NOMS

DU DESIGNLE BÉTON

Immeuble de résidence, rue Saussure, Paris, 2018. Façade en béton autonettoyant et dépolluant.

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- L’architecture moderne et contemporaine, Anne Bony, Larousse, 2018.

- Architecture & Matériaux, collectif, Place des Victoires, 2011.

- Construire - Atlas des matériaux, Manfred Hegger, Volke Auch-Schwelk, Matthias Fuchs, Thorsten Rosenkranz, PPUR, 2010.

ARCHITECTURE ET MATÉRIAUX

BIBLIOGRAPHIE WEBOGRAPHIE

LE FER

C’est pas sorcier, Le dire c’est bien le fer c’est mieuxhttps://www.youtube.com/watch?v=xOO6_KGEdUA

LE BÉTON

Plateforme d’information de l’industrie cimentière françaisehttps://www.infociments.fr/

C’est pas sorcier, le béton, les sorciers au pied du mur https://www.youtube.com/watch?v=_h1fSZ180GA

Le béton précontrainthttp://efreyssinet-association.com/un-peu-de-technique-pour-comprendre-la-precontrainte/le-

beton-precontraint/

Les nouveaux bétons, CEA recherchehttps://www.youtube.com/watch?v=HRBeGy9N4vQ

LE VERRE

Histoire du verre https://www.futura-sciences.com/sciences/dossiers/physique-traite-

ment-dechets-nucleaires-avenir-857/page/3/

LE CORBUSIER ET LE BÉTON

Le Corbusier et la question du brutalisme, Jacques Sbriglio, éditions Parenthèses https://www.editionsparentheses.com/IMG/pdf/P284_LE_CORBUSIER_QUESTION_BRUTALISME_

EXTRAITS.pdf

LE BÉTON

- Sacré béton! Fabrique et légende d’un matériau du futur, ouvrage dirigé par Philippe Genestier et Pierre Gras et édité en partenariat avec le Musée urbain Tony Garnier et les Grands Ateliers, avec l’appui de l’ENTPE, l’ENSALyon, l’ENSAGrenoble, 2015.

- Le béton: histoire d’un matériau. Économie, technique, architecture, Cyrille Simonnet, Parenthèses, 2005.

- Construire en béton, de Friedbert Kind-Barkauskas, Stefan Polonyi et Bruno Kauhsen, Jörg Brandt, PPUR, 2006.