Transformation de deux ailes du lycée Michel Lucius

Le campus scolaire Michel Lucius, situé à Luxembourg Limpertsberg, compte une dizaine de bâtiments construits progressivement depuis 1969 pour répondre au besoin croissant d’infrastructures scolaires. Le projet présenté ici concerne la transformation de deux bâtiments : l’aile 3000 (datant de 1973) et l’aile 6000 (datant de 1997). Ce projet s’est déroulé entre 2018 et 2021. L’approche choisie par la maîtrise d’ouvrage et l’équipe des concepteur·ices a fait la part belle à des stratégies circulaires telles que le maintien de l’existant, la récupération et le réemploi des matériaux, ou encore le recyclage de haute qualité.

Figure 2. Plan de situation du campus du Lycée Lucius Michel et localisation des deux ailes ayant fait l’objet de travaux.

À chaque aile son approche

Bien qu’elles aient été construites à près de 30 ans d’écart, les ailes 3000 (de 1973) et 6000 (de 1997) présentent certaines similarités. Ce sont deux constructions à haut degré de préfabrication : la première en ossature métallique (système Fillod), la seconde en bois. Toutes deux présentaient également une série de manquements par rapport aux normes actuellement en vigueur, d’où la nécessité d’entreprendre des travaux de transformation.

L’approche choisie pour chaque aile est sensiblement différente. Ces approches ont toutefois en commun de viser à valoriser au mieux les ressources matérielles disponibles sur le site.

En ce qui concerne l’aile 3000, le bâtiment d’origine a été en grande partie déconstruit. Seul le soubassement (semi-enterré) a été maintenu en place. Il sert désormais d’espace d’atelier et de stockage pour le service technique du campus. Ce qui était autrefois le plancher du premier niveau est devenu une toiture plate, transformée en esplanade accessible depuis la partie haute du terrain.

Lors des travaux de déconstruction, une partie de la structure en acier d’origine a été récupérée. Des éléments ont été réemployés pour construire un auvent attenant à l’esplanade. D’autres éléments récupérés lors de ces travaux ont servi à la rénovation de l’aile 6000 (c’est notamment le cas d’un lot de tôles métalliques) mais aussi pour l’aménagement de l’esplanade (c’est le cas des panneaux de façade de couleur vert olive).

Figures 3 et 4.

Schéma de principe pour la conversion de l'aile 3000. Le soubassement semi-enterré est maintenu, sa toiture devient une esplanade et l’ossature métallique est réutilisée pour la construction d'un auvent.

L'aile 3000 après sa transformation. À l’avant-plan de la photo, on voit les travaux d’aménagement paysager et d’accessibilité du site (rampe d’accès).

En ce qui concerne l’aile 6000, le bâtiment d’origine a été en très grande partie maintenu en place. Une étude de faisabilité poussée a permis de conclure à l’intérêt de cette solution tant sur le plan économique que sur le plan environnemental. Le programme a toutefois été adapté puisque ce bâtiment accueille désormais une bibliothèque et un centre de lecture.

Cette reconversion a nécessité un travail de décloisonnement. La plupart des murs intérieurs qui séparaient les salles de classe mais aussi certains planchers ont été déconstruits. Le volume d’origine n’a pas changé mais les espaces intérieurs sont devenus plus spacieux, notamment grâce à des parties en double hauteur (qui jouent également un rôle technique et climatique puisqu’elles servent de zone tampon pour la fumée en cas d’incendie mais aussi de stockage pour l’air chaud en vue de prévenir des risques de surchauffe).

Figure 5. Création d'un volume en double hauteur dans l’aile 6000, qui accueille désormais la bibliothèque scolaire du Lycée Michel Lucius.

Un éventail de solutions circulaires

Le projet de rénovation a fait la part belle à des solutions circulaires.

Préservation de l’existant

Comme indiqué ci-dessous, toutes les parties des bâtiments existants qui pouvaient être conservées en place l’ont été. C’est tout particulièrement le cas de l’aile 6000. Dans ce cas, une étude de faisabilité poussée a comparé trois scénarios :

• Démolition intégrale du volume existant et reconstruction d’un nouveau volume identique.

• Démolition intégrale du volume existant et reconstruction d’un nouveau volume plus réduit contenant exclusivement la bibliothèque.

• Reconversion du volume existant en bibliothèque (et en locaux pour des activités parascolaires).

Ce troisième scénario présentait de nombreux avantages.

Tout d’abord, sur le plan de la fonctionnalité, ce scénario permettait non seulement d’accueillir la bibliothèque mais aussi de conserver 10 classes (sur les 24 d’origine) permettant d’accueillir des activités parascolaires. Avoir pu garder ces salles disponibles est une conséquence directe du projet de maintenir le bâtiment existant. Dans un scénario de démolition-reconstruction, ces salles n’auraient très vraisemblablement pas été reconstruites puisque, stricto sensu, celles-ci ne faisaient pas directement partie du programme de la bibliothèque.

Ensuite, sur le plan de la sobriété matérielle, cette solution était (de loin) la plus économe en matières premières et la plus modérée du point de vue de la production de déchets. Les travaux de reconversion de l’existant ont nécessité l’apport de 72 tonnes de matériaux (contre 2.200 tonnes pour la construction d’un volume neuf pour la bibliothèque et 2.400 tonnes pour la construction d’un volume neuf de taille identique à l’original). Cette solution permettait également de réduire de 79 % la production de déchets de démolition.

Sur le plan des émissions de gaz à effets de serre, une analyse du cycle de vie (ACV) effectuée par un centre de recherche public a conclu que la reconversion du bâtiment existant permettait une économie de 458 à 792 tonnes d’équivalent CO₂ par rapport aux deux autres scénarios. Des gains similaires se rencontrent pour les autres impacts environnementaux et sanitaires (formation de particules, toxicité humaine, acidification des terres, occupation des terres agricoles, etc.).

Figure 6. Comparaison de l’impact environnemental des trois solutions étudiées. La reconversion du bâtiment existant (tout à droite) est de loin la plus avantageuse.

Enfin, la reconversion du bâtiment existant s’est également avérée être l’option la plus rapide et la moins onéreuse.

Ce type de reconversion suppose toutefois que les différent·es intervenant·es adaptent quelque peu leurs pratiques.

L’un des éléments décisifs a été d’avoir une excellente compréhension des possibilités offertes par la structure préfabriquée en bois (système mis au point et livré à l’époque par l’entreprise française Houot Constructions). Les concepteur·ices ont prévu une structure secondaire en acier pour renforcer la structure originale. Cette structure a été dimensionnée de façon à être la plus légère possible (économie de matière) et à respecter les règlementations en vigueur en matière de bâtiments scolaires. Ce système a été développé de façon à s’intégrer directement dans le bâtiment, sans qu’il ne soit nécessaire d’utiliser de structure de support provisoire pendant le chantier. Bien que cette opération ait été un peu plus longue et complexe à mettre en place, elle a permis de limiter les mouvements de matière.

Figure 7. Montage de la structure en acier destinée à renforcer la charpente originale en bois de l’aile 6000. Celle-ci vient s’insérer directement dans le bâtiment d’origine, ce qui a permis de se passer de structure provisoire durant les travaux de déconstruction.

Récupération et réemploi des matériaux

Le projet présente diverses formes de récupération et de réemploi, sur site mais aussi hors site, allant d’opérations relativement simples et légères à des réalisations plus complexes. Petit tour d’horizon :

• Récupération de 88 luminaires de l’aile 3000 et réemploi dans la nouvelle bibliothèque ainsi que dans une autre aile du Lycée (aile 4000).

• Récupération de près de 52 mètres courants d’étagères sur un chantier situé à une vingtaine de kilomètres du site. L’ensemble du mobilier de la bibliothèque (tables et chaises) provient du même bâtiment. Des éléments de mobilier complémentaires ont été fabriqués sur mesure par un artisan qui travaille à partir de matériaux récupérés.

• 135 m² de pavés de voirie réemployés pour l’aménagement de certaines zones des abords et d’un parking pour les vélos. Ceux-ci ont été livrés par l’entreprise en charge des aménagements extérieurs, qui s’est chargée de leur démontage, conditionnement, livraison et remise en œuvre.

• Récupération et réemploi de matériaux issus des travaux de construction, notamment pour la construction de bancs extérieurs réalisés à partir de bois de palette et de 38 éléments en béton préfabriqué ayant servi de canal. Différentes méthodes de traitement de surface du bois ont été testées à cette occasion : passage à la flamme suivi de l’application d’une couche de protection et coloration sur une couche de fond.

• Récupération de 419 m² de plaques acoustiques en plâtre et de 12 plaques métalliques (4,3 m²) provenant des plafonds suspendus de l’aile 3000. Ces éléments ont été réemployés dans l’aile 6000.

• Récupération d’un lot de panneaux de façade en acier (partiellement peints en vert) et réemploi de ceux-ci comme garde-corps de la nouvelle esplanade.

• Récupération de 61 m² de tôles métalliques provenant des planchers de l’aile 3000 et réemploi en tant que parement de façade pour l’aile 6000. La peinture a été conçue et réalisée par des élèves de l’école dans le cadre de leur cours d’éducation artistique.

• Récupération de 11,8 tonnes de profilés en acier provenant du démontage de la structure de l’aile 3000 et réemploi de ceux-ci pour la construction du nouvel auvent.

Autres solutions

Le projet met également à l’honneur des formes innovantes de recyclage. C’est notamment le cas du recours à des granulats recyclés issus de la déconstruction de l’aile 3000 et remis en œuvre pour la production des nouveaux éléments en béton (notamment les dalles de sol utilisées pour l’aménagement des espaces extérieurs).

Grâce à des études approfondies et des essais en laboratoire, la proportion de granulats concassés entrant dans la composition du béton a pu être poussée à 60 % (alors qu’elle se limite généralement à 25 % dans la plus majorité des bétons contenus des agrégats recyclés).

Enfin, la déconstruction de l’aile 3000 a été exécutée de façon sélective, en prenant soin de trier les différents flux de matériaux afin de leur assurer un recyclage optimal – pour les fractions ne pouvant ni être maintenues ni récupérées en vue du réemploi.

Ces travaux ont été possibles grâce à des études poussées. Celles-ci ont inclus différents volets complémentaires :

• Un inventaire détaillé des matériaux réutilisables, complété par de nombreux sondages (souvent déterminants pour confirmer ou infirmer le potentiel de réemploi).

• Un relevé des substances polluantes.

• Un inventaire plus général des différents flux de déchets prévus, qui a permis de mettre au point un plan de gestion optimal.

Figure 23. Déconstruction sélective de l’aile 3000. Le tri à la source des divers flux de matière permet de leur assurer ensuite une valorisation optimale, conformément à la réglementation sur la hiérarchie des modes de gestion des déchets.

Les facteurs de la réussite

La réussite de ces diverses opérations ambitieuses et pionnières doit beaucoup à un cocktail d’ingrédients, que l’on retrouve d’ailleurs souvent dans des projets pilotes de ce type.

Se rendre sensible aux potentialités

Le projet démarre par une lecture attentive de la situation existante. Cette lecture s’appuie sur une approche compréhensive, partant du postulat qu’il y a de l’intelligence, du savoir-faire et des qualités dans les systèmes constructifs hérités de nos prédécesseurs (d’ailleurs pas si lointains) – et ce, quand bien même ces ouvrages pourraient ne plus se conformer tout à fait à de nouveaux cadres normatifs. Étayée par des incursions dans l’histoire de la construction (ici, pour comprendre les systèmes de préfabrication des structures d’origine, par exemple), cette lecture permet de révéler les potentialités latentes et de tirer parti du « déjà-là ».

Dans le cas du présent projet, c’est une lecture de ce type qui a permis d’imaginer, entre autres, de conserver l’aile 6000 pour y accueillir une bibliothèque, de transformer le soubassement de l’aile 3000 en terrasse publique ou encore d’imaginer un auvent conçu sur-mesure à partir de la structure en acier de l’aile 3000.

Anticipation et flexibilité

Parce qu’elles se situent en rupture avec les pratiques usuelles du secteur de la construction, les approches de la construction circulaire demandent une excellente anticipation. Ceci peut s’avérer d’autant plus compliqué que, par ailleurs, certaines de ces solutions peuvent aussi présenter un certain degré d’incertitude (tel lot va-t-il pouvoir être démonté sans dommage ? Tel matériau sera-t-il bien disponible le jour où l’on en a besoin ? etc.).

Pour les commanditaires qui pilotent ce type de projet, il est essentiel de mettre en place un cadre de travail qui soit à la fois rassurant pour l’ensemble des parties prenantes (donner des directives claires, être explicite sur les attentes, s’assurer que chacun·e sache ce qu’il ou elle doit faire…) tout en étant suffisamment flexible pour saisir des opportunités et s’adapter aux situations (retomber sur ses pattes si tel lot n’est pas réemployable, saisir une opportunité qui se présente à un moment donné…).

Cet équilibre délicat entre anticipation et flexibilité s’aménage en grande partie dans les appels d’offres et les cahiers de charges : non seulement dans les clauses administratives et techniques mais également dans la façon de formuler les critères d’attribution. En l’occurrence, dans le cas du projet Lycée Michel Lucius, un travail innovant à été mené pour exprimer, comparer et évaluer la valeur écologique des différentes offres. Plus largement, cet équilibre a également été possible grâce à l’implication de l’équipe de direction des travaux, qui est parvenue à s’adapter au gré des besoins tout en donnant une direction claire à ce projet pionnier.

Collaboration

Enfin, un troisième ingrédient décisif – qui résulte en quelque sorte des deux premiers – est l’atmosphère de collaboration constructive qui doit animer l’ensemble des parties prenantes. Personne ne peut mettre en œuvre une solution circulaire tout·e seul·e dans son coin. Au contraire, ces solutions requièrent une excellente coordination entre chaque maillon de la chaîne d’opérations.

Pour ne citer que quelques exemples issus du projet Lycée Michel Lucius :

Les opérations de réemploi sur site ont nécessité une excellente coordination entre la direction des travaux et les entreprises chargées des travaux (tant ceux de déconstruction que de remise en œuvre). Il a été crucial de s’accorder sur une série d’aspects essentiels. Où s’arrête la mission de l’un et où commence celle de l’autre ? Où sont stockés les matériaux, dans quelles conditions et jusqu’à quand ? Un canal de communication bien établi est essentiel pour répondre à ce type de questions et éviter qu’elles ne deviennent des obstacles au bon déroulement des opérations.

Le réemploi des matériaux, en particulier lorsqu’il s’envisage à des fins structurelles, implique une bonne collaboration entre la maîtrise d’ouvrage, la maîtrise d’œuvre, les bureaux de contrôle et les entreprises. Certains tests sont nécessaires pour s’assurer de l’aptitude à l’usage des matériaux. Il s’agit notamment de déterminer lesquels et comment interpréter les résultats. Là aussi, une attitude constructive et un climat de confiance sont nécessaires pour aborder ces questions avec toute l’intelligence qu’elles requièrent.

Le projet Lycée Michel Lucius démontre à quel point, lorsqu’ils sont réunis, tous ces ingrédients peuvent contribuer à faire évoluer les pratiques du secteur vers des formes plus respectueuses des ressources matérielles, de l’environnement mais aussi – et c’est bien sûr essentiel – des futur·es usager·ères.

Pour aller plus loin

Consulter le document publié par l’Administration des bâtiments publics à propos de ce projet :

Sophie Maurer (dir.), Économie circulaire dans la construction. Lycée Michel Lucius Luxembourg. Un projet pilote, Luxembourg, 2023, ISBN : 978-99987-716-1-1, 180 pages. Téléchargeable via lien.

Colophon

Porteur de projet, conception et exécution

Maître d’ouvrage : Administration des bâtiments publics

Directeur : Jean Leyder (jusqu’en 2021), Luc Dhamen

Chef de projet, architecte : Sophie Maurer

Ingénieurs-techniciens : André Monien, Sergio Martins

Responsable du service jardinage : Christian Stoos

Programme de construction

Lycée Michel Lucius - International School

Directrice : Pascale Petry

Directeur adjoint : Robert Goedert

Conception

Thématiques liées à la législation des déchets : Administration de l’environnement

Thématiques liées à la législation des marchés publics : Ministère de la Mobilité et des Travaux publics

Suivi du projet pilote : Ministère de l’Environnement, du Climat et du

Développement durable

Conseil juridique : Arendt et Medernach SA

Conseil en climatisation, énergie et technologie : EBP Schweiz

Conseil concernant le centre de tri : Superdreckskëscht

Conception et exécution

Architecte : Schmets Architectes SARL

Ingénieur en génie civil et aménagements extérieurs : Daedalus Engineering SAR

Ingénieur projet de la déconstruction : Daedalus Engineering SARL

Ingénieur conseil assainissement : ENECO Ingénieurs-conseils SA

Ingénieur en génie technique : BLS Energieplan SARL

Coordinateur de sécurité et santé, phases projet et chantier : SéQ Quality Safety Management SARL

Responsable du suivi de l’inventaire et de la traçabilité des matériaux : Luxembourg Institute of Science and Technology

Bureau de contrôle : Luxcontrol ASBL

Organisme agréé : Luxcontrol ASBL

Organisme agréé assainissement : Secolux ASBL

Courtier d’assurance : COO AlliA Insurance Brokers

Assistance technique : Beissel & Ruppert Engineering and Consulting SARL

Autorisations données par : Corps grand-ducal d’incendie et de secours, Inspection du Travail et des Mines, Ministère de l’Environnement, du Climat et du Développement durable, Service national de la sécurité dans la fonction publique, Ville de Luxembourg

Exécution

Conseil pour béton à agrégats recyclés : Laboratoire de l’Administration des ponts et chaussées

Assurance : Baloise assurance

Corps de métiers

Déconstruction et aménagements extérieurs : Entrapaulus construction SA

Gros œuvre : Entreprise Poeckes SARL

Ferraillage (béton aux agrégats recyclés) : Trolux GmbH

Bétonnage (béton aux agrégats recyclés) : BHG Bauunternehmen GmbH, Trolux GmbH, Béton’s Concept SARL

Désamiantage : SAT Lux SARL, UTG – Umweltschutz Technik Graf GmbH

Démontage : Polygone SARL

Charpente métallique : CM-Attert SARL

Charpente métallique (Pergola) : Kerger Constructions SA

Charpente en bois : Prefalux SA, Efco-Forodia Exploitation SARL

Toiture : Jacobs & Sohn GmbH

Étanchéité : Alliance des Artisans

Menuiserie métallique : Mebolux SARL

Menuiserie extérieure  : Fenster Eck SARL, Mebolux SARL

Stores extérieurs et volets : Technique Voile

Installation électrique : Électricité Watry SARL

Installation de chauffage : Leonard sœurs SARL

Plâtrerie : Apleona R&M Ausbau Luxembourg SARL

Serrurerie et ferronnerie : MSN Maintenance Soudure Nucléaire SARL

Sols souples : Revesol SARL

Menuiserie intérieure en bois : TX-Objekt SARL

Menuiserie en bois : Benu Village Esch ASBL

Peinture : Peinture Feltus Dave SARL

Nettoyage : Nettoservice SA

Échafaudage : Rende Grüstbau SARL, Alliance échafaudages SARL

Signalisation : Sign Consulting SARL

Fourniture du béton aux agrégats recyclés : Bétons Feidt SA

Marché à zéro euro, reprise d’objets meublants de l’aile 3000 : Benu Village Esch ASBL, Centre d’Initiative et de Gestion Local (CIGL) d’Esch-sur-Alzette ASBL, Centre d’Initiative et de Gestion Local (CIGL) de

Differdange ASBL