Institut de recherche Scion : les coulisses de la conception du plus beau bâtiment en bois au monde

Équilibre entre créativité et pragmatisme, durabilité et responsabilité sociale, et volonté de repousser les limites du possible avec du bois, voilà ce qui est à l'origine de la conception du Scion Innovation Hub, le siège social de l'institut de recherche en foresterie néozélandais Scion. 

Scion Innovation Hub. Image reproduite avec l'autorisation de RTA Studio.

La confluence d'un certain nombre de facteurs est nécessaire pour créer le prototype d'un bâtiment futur : une équipe de conception créative, des technologies innovantes, un client volontaire et le contexte culturel et environnemental qui convient. 

Or, le Scion Innovation Hub cumule tous ces merveilleux critères. Dans sa conception, l'institut de recherche en foresterie est précurseur, car il est le premier bâtiment d'envergure entièrement construit en bois et sans acier en Nouvelle-Zélande. Tant la structure bois que les stratégies durables déployées par les concepteurs de cet ouvrage primé constituent une réponse à la fois créative et pragmatique au défi que représente la conception de bâtiments innovants pour lutter contre la crise climatique mondiale imminente.

La transparence en toile de fond 

RTA Studio, un cabinet d'architecture basé à Auckland, en Nouvelle-Zélande, a noué un partenariat avec Irving Smith Architects pour concevoir à Rotorua le siège social de Scion, un institut de recherche de la Couronne spécialisé dans le développement de la recherche, des sciences et des technologies en matière de foresterie, produits forestiers, matériaux dérivés du bois et autre biomatériaux. RTA Studio s'intéresse particulièrement à l'architecture en bois massif, désormais le matériau écologique par excellence dans l'esprit de tous, a fortiori dans le contexte préoccupant du changement climatique. Rich Naish, directeur artistique en design et concepteur principal du bâtiment Scion, nous raconte comment il a revisité l'ancien campus Scion pour l'ancrer dans le XXIe siècle. 

Le campus d'origine dégageait une atmosphère très sixties. C'était un véritable labyrinthe ; de longs couloirs de laboratoires s'étendaient sur l'ensemble du site, générant des fossés physiques qui entravaient la collaboration et les liens entre départements. Scion désirait disposer d'un nouvel espace de travail moderne, propice à la recherche, aux interconnexions et à l'information du public sur le travail des chercheurs ; le but étant d'inaugurer une nouvelle ère de transparence pour cet organisme d'État de Nouvelle-Zélande. 

Afin de sensibiliser le public sur l'activité de Scion, Rich et son équipe d'architectes ont donc créé un plan directeur qui déplaçait l'entrée principale à l'autre bout du site, à côté de l'entrée du parc forestier de Whakarewarewa. Lorsque les randonneurs s'arrêtent dans l'un des cafés ou autres installations de cette destination populaire, le bâtiment Scion est situé directement dans leur champ de vision. 

Siège social de Scion à Rotorua : plan du site. Image reproduite avec l'autorisation de RTA Studio. 

L'objectif du client d'offrir davantage de transparence au public constituait un facteur important, non seulement pour l'orientation du bâtiment, mais aussi pour son agencement. Au rez-de-chaussée, les concepteurs ont imaginé un superbe atrium central destiné à l'accueil du public. Le kaléidoscope de couleurs et la répétition des poutres en bois incitent les gens à lever les yeux pour apprécier la beauté du bois, comme ils le feraient en forêt. 

L'agencement invite également le public à découvrir les espaces de travail des scientifiques. S'il est courant de voir les salariés travailler dans les fabriques de fromage et les brasseries, cette possibilité est rare dans les laboratoires de recherche en foresterie. Par ailleurs, l'espace ouvert encourage les échanges aussi bien spontanés que planifiés entre scientifiques. Le bâtiment favorise la collaboration et les échanges avec le public ; il est un parfait exemple de la manière dont le design peut influencer positivement le comportement des personnes.

Atrium du bâtiment Scion, vu d'en haut. Image reproduite avec l'autorisation de RTA Studio. 

Design contextuel 

Scion et l'équipe de conception ont collaboré avec la tribu maorie locale pour intégrer ses valeurs culturelles dans le design du bâtiment. Les Maoris considèrent la forêt comme un espace sacré et protecteur. Inspirées de cette culture, des nuances de vert évoquant les teintes variées des feuilles d'arbre ornent l'enveloppe en verre du bâtiment. Non seulement le bâtiment Scion lutte contre le changement climatique à l'échelle mondiale, mais il est également conçu pour minimiser son impact sur l'environnement local, car il contribue à protéger et promouvoir les espaces sacrés des Maoris. Grâce à cette approche contextuelle de la conception, le bâtiment semble en parfaite harmonie avec la forêt qui l'entoure.

« Nous avons souvent le sentiment que l'architecture est à l'image de la nature. L'arbre ne fait qu'empêcher ses feuilles de tomber sur le sol, mais il s'embellit à mesure qu'il grandit. Quand on entre dans l'atrium qui s'élève sur trois étages, toutes ces poutres dessinant des lignes divergentes maintiennent la structure à la manière des branches maîtresses d'un arbre. »

Rich Naish, directeur artistique en design, RTA Studio

Les couleurs appliquées sur le verre évoquent la forêt environnante. Image reproduite avec l'autorisation de RTA Studio. 

Réaliser une construction entièrement en bois : mission impossible ? 

Un bâtiment de cette taille entièrement construit en bois n'avait jamais été réalisé en Nouvelle-Zélande. La première fois que l'équipe de conception a proposé ce projet à l'ingénieur, Alistair Cattanach, il a affirmé que c'était impossible. Cependant, l'idée a fait son chemin dans son esprit si bien qu'une semaine plus tard, il présentait une solution. Sa proposition reprend la technique d'assemblage par enture utilisée pour les meubles, mais à très grande échelle. Deux pièces de bois sont aboutées par des joints à six à huit entures de 100 mm et ces éléments entrelacés sont collés ensemble. Cet assemblage est si solide qu'il permet d'obtenir un seul et même élément structurel à partir de deux pièces de bois. L'idée d'assembler ainsi la menuiserie fut le trait de génie qui nous a poussés à appliquer cette technique de construction révolutionnaire à l'ensemble de la structure bois. 

Modèles montrant l'assemblage des pièces de menuiserie et image du projet en construction. Image reproduite avec l'autorisation de RTA Studio. Faites défiler les images avec les flèches. 

L'équipe a redouté d'être confrontée à la réticence des parties prenantes qui auraient pu douter de la solidité structurelle du bois pour un bâtiment de cette envergure. Les seuls bâtiments entièrement en bois que l'équipe pouvait citer en exemple étaient des pavillons minuscules. Fort heureusement, les parties prenantes de Scion sont de fervents défenseurs du bois et des scientifiques conscients des ses propriétés uniques. Ils savaient qu'une solution innovante mettant en valeur les structures bois s'imposait car il s'agissait d'une conception durable et, surtout, réalisable. 

« Généralement, dans les constructions en bois, en particulier dans les bâtiments hybrides, les sols des niveaux supérieurs sont en béton. Cette technique place un poids considérable au-dessus du niveau du sol, ce qui exige d'importants systèmes de renfort parasismique. Ici, tous les sols des étages supérieurs sont en bois massif, ce qui les rend plus légers ; ils sont donc retenus par la structure en treillis.

Rich Naish, directeur artistique en design, RTA Studio

Un design élégant limite la complexité et les coûts associés.  

L'empreinte légère de la structure bois et la répétition des éléments de design a réduit la durée de conception et les coûts de construction. La majorité de composants de la structure bois présentent seulement six formes différentes : losange vertical, demi-losange vertical, losange horizontal et goussets. Chaque composant supplémentaire est susceptible d'augmenter le coût de construction ; le fait de les réduire à six est un concept novateur pour la plupart des concepteurs. 

La conception façon puzzle réduit le gaspillage tant lors de la fabrication que de la construction, car les formes prévisibles limitent les déchets et chutes de bois. Grâce à ces blocs de construction simples, l'équipe était en mesure d'établir le cahier des charges de tous les composants à l'avance. L'estimation des coûts s'est également révélée plus précise car aucune modification ni coûts additionnels n'étaient à prendre en compte.

La structure du bâtiment est basée sur la répétition d'éléments de bois Image reproduite avec l'autorisation de RTA Studio. 

Flexibilité des flux de travail de modélisation

L'équipe a utilisé SketchUp depuis le design conceptuel initial jusqu'à la phase préliminaire de conception. Les fonctionnalités de modélisation géométrique du logiciel 3D convenaient parfaitement pour représenter les composants répétitifs en bois, ce qui a facilité et accéléré les itérations de conception.

« Nous utilisons SketchUp parce que c'est un outil rapide et simple. Nous avons créé des groupes et des composants, si bien que la modification d'un composant était facile à reproduire dans l'ensemble du modèle. » 

Rich Naish, directeur artistique en design, RTA Studio

Les architectes concepteurs ont partagé le modèle avec le client et d'autres consultants, comme l'équipe d'ingénierie. À mesure que le projet progressait, Rich et l'équipe avait recours à Revit en plus de SketchUp, pour créer deux modèles parallèles. Il était essentiel de maintenir le modèle SketchUp à jour pour pouvoir présenter aux parties prenantes un modèle aisément compréhensible à chaque jalon du projet. Alors que les modèles Revit contiennent des détails complexes, SketchUp simplifie le processus itératif de conception et permet de préparer des présentations convaincantes.

Rendu SketchUp du bâtiment Scion utilisé dans les présentations de la conception. Image reproduite avec l'autorisation de RTA Studio.

L'équipe a beaucoup apprécié de pouvoir montrer l'échelle et l'apparence du bâtiment à l'aide de modèles SketchUp, sans avoir à modéliser autant de détails que l'exigent d'autres logiciels. Cette simplicité lui a fait gagner du temps et lui a évité de promettre des palettes de couleurs ou d'autres points spécifiques qu'elle aurait peut-être dû modifier ultérieurement. Quand l'équipe voulait montrer des détails plus réalistes tels que les matériaux et les ombres, lors des jalons du projet, elle utilisait Enscape.

« Aujourd'hui, nous misons sur Enscape pour analyser la lumière naturelle, ce qui a marqué un tournant majeur au bureau. Nous utilisons SketchUp depuis toujours, mais le module complémentaire Enscape permet de produire des rendus très rapidement. » 

Rich Naish, directeur artistique en design, RTA Studio

Par le passé, RTA Studio confiait la réalisation de ses rendus à un consultant tiers, une démarche longue et coûteuse. RTA Studio se charge désormais de tous ses dessins en interne grâce à l'interopérabilité entre SketchUp et Enscape. 

Une construction optimisée

Une fois la conception modélisée en 3D, les fabricants des composants en bois ont importé les fichiers dans un logiciel compatible avec leurs machines CNC. Ils ont construit un modèle virtuel de chaque composant à fabriquer et l'ont soumis à un traitement numérique avant de commencer la découpe. Ce processus de planification a réduit les corrections et le gaspillage de matériaux. 

Après la découpe à la menuiserie, les composants ont été expédiés sur site par lots correspondant à des sections spécifiques du bâtiment, contribuant à simplifier davantage l'assemblage sur site. Les éléments de base de la construction ont été érigés en l'espace de deux jours, les sols installés en une semaine et la charpente du deuxième étage a nécessité quelques jours de plus. L'utilisation du bois et la nouvelle technique d'assemblage ont permis de gagner du temps pendant la construction et ont ensuite valu à l'équipe bon nombre de distinctions. 

Durabilité certifiée 

Une société indépendante a évalué le bâtiment Scion et a confirmé sa neutralité carbone. Ce résultat est principalement lié à l'omniprésence du bois dans l'ouvrage, un matériau à empreinte carbone négative. La grande quantité de bois utilisée compense la faible proportion des autres matériaux nécessaires. En termes d'efficacité énergétique, les coûts d'exploitation du bâtiment sont inférieurs d'environ 50 % aux coûts généralement observés dans un bâtiment commercial ou public.

Graphiques et tableaux représentant l'analyse de l'empreinte carbone. Image reproduite avec l'autorisation de RTA Studio. 

Une pluie de compliments 

L'équipe de conception s'est longuement entretenue au sujet du bâtiment avec le personnel de recherche en foresterie après son emménagement. Tous plébiscitent son design esthétique et ses performances. La température intérieure est maintenue à un niveau de confort thermique par le biais d'un système de climatisation à mode mixte visant à économiser l'énergie. La stratégie de l'éclairage naturel définie par l'équipe de conception fait entrer la lumière dans les bureaux sans réverbération sur les écrans d'ordinateur. Le commentaire le plus courant que Rich entend est que les gens adorent tout simplement vivre au contact du bois.

« De nombreux enfants viennent en voyage scolaire ou avec leur famille, et ils aiment beaucoup s'asseoir à la jonction des poutres en V. On voit aussi les adultes toucher le bois et déambuler dans le bâtiment comme ils le feraient dans une clairière. Ce côté enfantin est plutôt inhabituel chez les adultes... C'est fantastique. »

Rich Naish, directeur artistique en design, RTA Studio

La popularité du bâtiment a amené Scion a embaucher un guide qui passe ses journées à faire visiter ce lieu étonnant. Sur le plan international, ce bâtiment a été salué par un concert de félicitations. Le World Architecture Festival reconnaît le bâtiment Scion comme étant le projet le plus remarquable au monde, pour ne citer que l'un des nombreux prix prestigieux qui l'ont récompensé. 

Une façade bien éclairée accueille les visiteurs. Image reproduite avec l'autorisation de RTA Studio. 

Réflexions pour l'avenir

Construire un fabuleux édifice exige, d'une part, une équipe de concepteurs engagés en termes de responsabilité environnementale, culturelle et sociale et, d'autre part, un client convaincu de l'importance de ces considérations. Rich nous alerte sur le fait qu'il ne suffit pas de chercher à faire des économies en mettant en œuvre toutes les mesures écologiques possibles. Le client doit aussi prendre l'engagement de contribuer au développement durable pour le bien de la planète.

Il existe bien des manières d'agir en faveur de l'environnement : minimiser les excavations, réduire le gaspillage et améliorer la résilience des bâtiments. Les concepteurs et les architectes doivent trouver des solutions optimales en fonction des situations qu'ils rencontrent. La philosophie de RTA Studio consiste à concevoir en contexte, peu importe qu'il s'agisse d'un centre urbain ou d'une station balnéaire. Rich ajoute que les conceptions adaptées au contexte se traduisent souvent par des bâtiments uniques et éclectiques. 

Tout en étant fidèle à sa mission de recherche en foresterie, le bâtiment Scion rend hommage à la forêt avec un design symbolique qui fait honneur à la communauté locale. Les répercussions positives de ce processus de conception abondent : techniques de construction bois, conception neutre en carbone, esthétique saisissante... 

Prêt à affronter la crise climatique ? Démarrez vos projets de conception en tirant parti des facteurs climatiques régionaux avec PreDesign, l’outil de recherche et de design en amont de SketchUp, inclus dans les abonnements Pro et Studio. Testez tous les outils SketchUp de conception 3D et de recherche avec un essai gratuit. 

Photo de Rich Naish, directeur artistique en design, RTA Studio

À propos de RTA Studio

RTA Studio, agence d'architecture innovante et progressiste basée à Auckland et Hawkes Bay, a été fondée par Richard Naish en 1999. Elle est notamment réputée pour son design original maintes fois primé, qui transparaît dans des projets très divers : établissements scolaires, immeubles commerciaux et résidentiels ou bâtiments publics. L'entreprise, qui s'appuie largement sur les technologies et la recherche, entend promouvoir une architecture bas carbone. RTA Studio a remporté plus d'une centaine de prix locaux et internationaux. 

À propos d'Irving Smith Architects

Irving Smith Architects est une agence d'architecture de niche orientée recherche. Basée à Nelson (Whakatū en maori), elle travaille dans des environnements vulnérables à Aotearoa (nom maori de la Nouvelle-Zélande) et à l'étranger. Son travail témoigne d'un engagement constant pour une conception durable et innovante. Forte de distinctions nationales et internationales et de publications reconnues, elle se consacre à la recherche en continu et à l'enseignement universitaire, et donne régulièrement des conférences dans le monde entier. En savoir plus sur Irving Smith Architects.