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RÉALISATION DE LA BIBLIOTHÈQUE MÉTROPOLITAINE DE L’HÔTEL DIEU A CLERMONT FERRAND

CLERMONT FERRAND (63)

Maître d’ouvrage
Clermont Auvergne Métropole

Équipe

Architecte : Stanton Williams Limited (mandataire) et Marcillon Thuilier architectes (associé)

Bureaux d’études : BETREC IG, CHOULET, MOZ, COVALENCE, ECKERSLEG O’CALLAGH, SALTO

Mission BETREC
Économie, VRD, amiante, SSI et OPC

Dates
2021 – 2023

Surface utile
Réhabilitation: 7 000 m² – Neuf: 2 000 m²

Budget
26 500 000 €

Présentation du projet

L’opération consiste à réhabiliter le bâtiment Dijon du site de l’Hôtel-Dieu (construction datant de la fin du XVIIIème – Édifice inscrit au titre des Monuments Historiques situé en centre ville), à créer une extension dans la cour d’honneur du bâtiment, dénommée Le Forum et à réaliser des travaux de mise en valeur des espaces paysagers du jardin destinés à accueillir le jardin de lecture de la Bibliothèque.

Le bâtiment à rénover contient une grande partie de planchers à même de supporter des charges d’exploitations de 600 daN/m². Un renforcement général de ces planchers est prévu (R+1 – R+2 – aile Nord) . Les planchers sur voûtes de l’aile Nord devront faire l’objet d’un renforcement Type 4 : Plancher en poutre et solives bois.  Les planchers béton à poutres précontraintes ayant fait l’objet de travaux dans les années 2000 (R+1 – R+2) donneront lieu à un renforcement de type 3 : Plancher béton armé à poutres précontraintes.

L’extension du niveau de sous-sol sous l’aile Est est prévu pour la création d’un local technique. Plusieurs techniques de reprise de la façade existante seront étudiées , à savoir :
– Travaux de reprise en sous-œuvre par création d’un voile béton armé par puits blindés alternés.
– Travaux de reprise par chevalement sur semelle/pieu provisoire.

La file structurelle centrale du bâtiment existant est pour sa part reprise par un système poteaux / poutre béton armé en plancher haut du RDC. Un nouveau voile béton armé est coulé contre le sous-sol existant afin de limiter les charges ajoutées à celui-ci. Une reprise en sous-œuvre des fondations existantes est également à prévoir sur l’existant dans cette zone. Le tout est couronné d’une dalle béton armé portant de façade à façade.

L’extension est à cheval entre les deux niveaux du projet, venant recouvrir l’escalier monumental existant. Le bâtiment d’extension est situé dans l’emprise de la cour d’honneur et est entièrement désolidarisé du bâtiment existant. Il est composé d’une ossature en poteaux métalliques  venant supporter une maille  en LVL Lamibois. Les poutres bois constituant cette maille ont une hauteur constante de 1.0m et sont divisées en deux types : des poutres simples de 90mm de largeur, et des poutres doubles de largeur 180mm au droit des appuis de poteaux afin d’apporter une meilleure rigidité et donc stabilité d’ensemble à l’ouvrage.

Pour les travaux de second œuvre, il est privilégié l’utilisation de matériaux sains, qualitatifs, durables et respectueux de la santé :

Existant :
– Doublage thermique sur ossatures de tous les murs périphériques sauf la galerie des donateurs et porche d’entrée nord
– Couverture aile nord: dépose et réfection complète de la couverture tuiles creuses semi-artisanales afin de permettre la restauration en conservation des charpentes anciennes
Couverture sud-est : Mise en œuvre d’une charpente neuve dans l’angle en lieu et place de la toiture terrasse, selon les dispositions d’origine restituée (croupe).
Les ouvrages d’évacuation des eaux pluviales seront remplacés à neuf, en cuivre ou en zinc avec dauphins en fonte. Une isolation des combles sera mise en oeuvre (isolant naturel soufflé type ouate de cellulose : 30 cm)
– Menuiseries extérieures, protections solaires : les fenêtres extérieures XVIIIe du bâtiment existant seront systématiquement doublées avec fenêtres performantes situées dans l’ébrasement intérieur. Ces menuiseries intégreront des protections solaires motorisées type stores sunscreen et des stores intérieurs d’occultations totales
– Revêtements de sols : Les escaliers à volées droites en pierre de lave seront restaurés, après dépose des du revêtement en carrelage. Les sols en pierre de lave subsistants (situés ponctuellement
au R-2, R-1, RDC et R+1) seront tous restaurés en conservation. Les autres locaux accessibles au public situés en RDC recevront un revêtement neuf en pierre de Volvic. Tous les locaux en RDC seront ainsi traités avec un revêtement historique, régional, mais également très résistant et pérenne. A l’aile Sud, le pôle enfance recevra un sol souple plus adapté à la petite enfance. Concernant les étages des ailes Est et Sud, des parquets neufs en bois traditionnel  seront installés sur une bande de circulation le long des façades
qui ceinturent la cour ainsi que des revêtements de sol souples très qualitatifs et
résistants dans les locaux des pôles thématiques – Avantages: origine naturelle (fabriqué à partir de matériaux 100 %
naturels, produits biodégradables), adapté à l’usage.
Neuf:
– Doublages : très performants composés de plaques de plâtre sur ossatures métalliques et d’isolation en laine de bois pour les murs enterrés
– Couverture: La Toiture du Forum est formée d’une résille de bois à plis croisés. Cette charpente supporte un origami de plans de verres et panneaux métal qui assure la transmission de la lumière zénithale, la protection solaire, ainsi que des panneaux absorbant acoustiques translucides qui contrôlent et adoucissent l’apport de lumière naturelle dans le foyer.
– Menuiseries extérieures & protections solaires du bâtiment neuf / façades vitrées : Le forum est enveloppé d’une façade de verre, transparente, formée d’un double vitrage en verre structurel. Trois tunnels de verre enjambent un bassin d’agrément et de récupération des eaux de pluie. Les façades du bâtiment Dijon en pierre de laves se prolongent au sol à travers un revêtement de pierre de Volvic qui forme le basin d’agrément. Un film d’eau reflète les façades du bâtiment Dijon et le ciel.
La façade ouest du Forum en verre de double hauteur enveloppe le café et l’escalier monumental existant. Au rez un portique en acier contient de larges ouvrants coulissants et la porte carrousel d’entrée. En partie supérieure, une structure déportée incorpore des stores en toile perforée qui réduisent l’effet éblouissant des rayons du soleil et l‘échauffement de la façade et du foyer tout en facilitant une vue ininterrompue sur le jardin et le Puy-de-Dôme depuis le Forum et foyer.
– Revêtement de sol:  béton ciré, très résistant, pérenne et facile d’entretien. Carrelage gré cérame sur résilient acoustiques avec plinthes assorties pour les sanitaires

Chauffage / ventilation : Le chauffage des locaux de la médiathèque aura pour origine une nouvelle chaufferie gaz à condensation dotée de chaudières en cascade pour optimiser les rendements et une thermofrigopompe permettant de répondre à la demande simultanée de chaud et de froid. L’amphithéâtre sera traité de manière autonome par une pompe à chaleur sur air double flux assurant également le renouvellement d’air. Les espaces à traitement hygrométriques seront gérés
localement par des armoires de traitement d’air. Les espaces tels que les bureaux, salle de travail, salle de réunion, les sanitaires, les vestiaires, les stockages et les locaux de service seront chauffés par des radiateurs à eau basse température équipés de robinets thermostatiques.
Les espaces rafraichis de l’existant sont traités par des unités terminales intégrées en allège.
Les grands espaces du forum et l’amphithéâtre sont traités par la ventilation. L’installation sera équipée d’une régulation de qualité d’air afin d’en admettre une quantité
proportionnelle au taux d’occupation.

La ventilation mécanique contrôlée des locaux sera de type double flux avec récupération d’énergie sur l’air extrait haut rendement (échangeurs rotatifs ŋ>80%) afin de limiter fortement les consommations énergétiques. La régulation s’effectuera par programmation horaire et sectorisation par usage ou sonde de qualité d’air pour les locaux à forte occupation. La distribution aéraulique sera de classe C.

Performances environnementales

Le projet développe un ensemble de technique et mises en œuvre pour faire de la réalisation de la nouvelle bibliothèque une opération vertueuse environnementalement. Elle mobilisera des matériaux naturelles et écologiques très visibles, dont la pierre et le bois, en cherchant à valoriser des provenances locales notamment pour les bois mis en œuvre en finition, la pierre dite de Volvic. Les dimensions liées à l’énergie et aux types de produits écologiques sont aussi des cibles cruciales.

Les façades neuves (Ouest, Nord et Sud) sont constituées essentiellement de murs rideaux. Les doubles vitrages à isolation renforcée (vitrage structurel avec joints de silicone couplé avec des menuiseries intérieures divisées par des meneaux pour les éléments de 11 m de hauteur) (Uw=1.3W/ m².K) permettent de limiter grandement les déperditions thermiques tout en assurant une part importante de gain solaire dans le bilan énergétique du bâtiment. Ces menuiseries garantissent une limitation des consommations
d’éclairage artificiel (transmission lumineuse importante FSg=50%, TLg=70%, réduction de 10% au Sud et 25% à
l’ouest). La toiture est également traitée par une verrière très performante type Okalux 24/16 (TL/FS). L’isolation du plancher bas sera composée de 160 mm de PSE et les murs enterrés de 140 mm type laine minérale. Pour la rénovation de l’existant, il est prévu le doublage de l’ensemble des menuiseries existantes conservées par une menuiserie double vitrage performante (Uw=1.4W/m².K), les menuiseries d’origine seront soit rénové, soit remplacer dans le respect des dispositions patrimoniales. La mise en oeuvre d’une isolation par l’intérieure de 120 mm de laine minérale pour les murs (hors contrainte patrimoniale) et 300 mm d’isolant naturel soufflé type ouate de cellulose.

Étanchéité du bâtiment
L’enveloppe se distinguera aussi par une excellente étanchéité à l’air avec un objectif I4 inférieur à 1.0 m3/h. m². pour le forum. Les process de construction (continuité
du frein vapeur, menuiserie avec étanchéité à l’air de classe A4,…) participeront à l’obtention de ce résultat. Les détails d’étanchéité seront consignés dans un cahier intégrant une charte d’étanchéité à l’air que les entreprises devront signer en même temps que leur marché (analogue sur le principe à une charte chantier propre).
Pour la rénovation, il est fixé un objectif de 3.0 m3/h.m² hors espaces patrimoniaux.

Production de chaleur
La production énergétique sera issue d’un mix énergétique issu d’une chaufferie gaz à condensation dotée de chaudières en cascade pour optimiser les rendements et d’une thermofrigopompe permettant de répondre à la demande simultanée de chaud et de froid.

Chauffage basse température. Différents circuits par type d’équipement à alimenter et par secteur d’utilisation en prenant en considération les différentes occupations des
locaux. Réseaux isolés sur toute leur longueur (classe 4 à minima). Circulateurs classes IE3.

Rafraîchissement – confort d’été :
L’approche optimale du point de vue de l’environnement consiste à réduire au maximum, voire à supprimer les besoins en climatisation et à s’en tenir au rafraîchissement
naturel. Le bâtiment existant bénéficie d’un confort d’été naturel très satisfaisant (peu d’ouvertures, maçonnerie traditionnelle
épaisse…) qui sera amélioré par le renforcement de l’isolation en toiture.

Les axes de conception pour garantir le confort d’été naturel sont l’inertie du bâtiment, la ventilation naturelle, la protection des apports solaires excessifs et les dispositifs passifs type free-cooling, sur ventilation nocturne, échangeur adiabatique sur air extrait.

Les espaces verts intérieurs participent également avec les espaces verts extérieurs à la réduction de l’effet d’ilot de chaleur urbain.
La conception bioclimatique de la façade ouest permet de bénéficier d’un maximum d’éclairement naturel tout en évitant les apports solaires excessifs (vitrage à faible
facteur solaire, protection solaire intérieure mobile + façade extérieure largement ouvrable en été). Les caractéristiques détaillées des vitrages et des protections solaires seront
affinées suivant les résultats des STD réalisées en phase ultérieure.

La ventilation naturelle est favorisée par les larges ouvrants de la façade ouest et les verrières ouvrables en toiture. Les CTA sont toutes équipées de By-pass dans un souci de
réduction de consommations énergétiques.

Les locaux non climatisés bénéficieront d’un rafraichissement adiabatique du fait des apports internes importants et des contraintes acoustiques et/ ou architecturales et patrimoniales limitant la ventilation naturelle afin de respecter le niveau de confort d’été élevé  du programme.
La conception a visé à limiter les risques de surchauffe l’été  (morphologie semi-enterrée, implantation, ventilation naturelle, protections solaires, orientation vitrage) tout en facilitant l’évacuation de l’air surchauffé (ventilation naturelle et mécanique).

Équipements de ventilation
Les produits mises en oeuvre seront certifiés Eurovent et viseront des objectifs de puissance installée inférieure à 0,4
W/m3/h. La classe d’étanchéité des réseaux de ventilation sera de classe C.
La ventilation permettant le renouvellement d’air dans l’ensemble du bâtiment sera de type double flux avec récupération d’énergie haut rendement (échangeurs rotatifs disposant de rendement > 80%). La ventilation d’air hygiénique est modulée en fonction de l’occupation des locaux (sonde de détection de présence et/ou sonde de qualité d’air ou programmation horaire selon la taille et l’occupation des locaux) afin de réduire les consommations énergétiques. Le débit de renouvellement d’air neuf hygiénique est de 36 m3/h.pers pour le forum afin d‘améliorer la qualité de l’air intérieur.

Éclairage naturel optimal par les surfaces vitrées importantes du forum (mur rideau des façades ouest + verrières en toiture). Des percements du plancher du RDC permettent
d’apporter de l’éclairement naturel pour els locaux du RDJ. La disposition des sources lumineuses sera traitée tout
autant que leur intensité. Le principe d’éclairage alliera éclairage direct et indirect dans le respect des différents espaces et de leurs fonctions.
Principalement, les locaux seront équipés de luminaires
LEDs. La conception des allumages mettra en oeuvre une gestion simplifiée de l’éclairage intégrant les notions d’occupation dans le temps et de qualité de l’éclairage naturel (détection de présence dans les sanitaires, double circuit parallèle aux façades avec gradation en fonction de la lumière naturelle pour les espaces de consultation, coupure générale par service ou par zone). Il sera prévu des sources à économie d’énergie avec un indice de rendu des couleurs > 85.

L’objectif énergétique est de limitée la puissance moyenne installée à 2 W/m²/100lux sur l’ensemble du projet. Choix intégrés des produits, systèmes et procédés de construction.

Dans ce projet, il sera choisi des peintures minérales disposant du label NF Environnement ou attestant de sa faible concentration en COV. Une attention particulière sera portée sur les liants et
colles des différents produits. Les liants et colles émettant des COV seront proscrits au maximum et remplacées par des produits respectueux de l’environnement et de la qualité
sanitaire de l’air (label Emicode EC1 exigé).
Les entreprises devront fournir à la maîtrise d’oeuvre avant toute commande les documents indiquant l’origine des bois ainsi que le certificat FSC ou PEFC.
L’ensemble des produits est sous avis technique et/ou certification Acermi. Dans tous les cas, les produits bénéficiant de FDES (Fiches de Déclaration Environnementale et Sanitaire) seront privilégiés.
Le choix de revêtements de sols en béton traité, dallage Volvic, linoléum naturel, parquet et carrelage grès cérame (pièces humides) va également dans ce sens car ce produit ne dégage aucun polluant.
Il sera prévu un carnet d’entretien afin de décrire l’accessibilité et les modalités d’entretien des revêtements intérieurs permettant un entretien facilité.

Geste vert, sensibilisation des utilisateurs
Pour la réception, le DOE contiendra un livret spécifique décrivant les opérations à effectuer par le gestionnaire pour maintenir la qualité environnementale du bâtiment. Ce point
sur les gestes verts sera rédigé à partir du référentiel HQE.  Un livret de sensibilisation des utilisateurs sera également produit qui détaillera les gestes simples permettant à l’utilisateur de respecter les objectifs énergétiques du projet tout en garantissant son confort hygrothermique et visuel.