Le « principe de la boîte à outils » permet

Centre de recherche Roche pRED Bâle (Photo : Beat Ernst ; Rendu : Herzog & de Meuron)

Construire des bâtiments pour le secteur des sciences de la vie exige une grande expertise des processus internes. Qu'il s'agisse d'espaces de recherche, de laboratoires ou de production : les réglementations en matière de sécurité et d'hygiène ainsi que les exigences spécifiques aux différents domaines d'utilisation imposent des standards très élevés en matière de construction.

Ce qui est déterminant pour la multitude d'exigences, c'est notamment l'orientation utilisateur et la flexibilité. Le domaine de la recherche est particulièrement soumis à un changement constant. Les projets nécessitent généralement des paysages de laboratoires très spécialisés, qui doivent être montés de manière individuelle à chaque fois. En effet, une reconstruction rapide des laboratoires peut constituer l'avantage décisif dans la recherche d'un nouveau principe actif, d'un nouveau médicament ou d'une innovation scientifique. À cette fin, les projets de recherche sont souvent planifiés sur des cycles de deux à cinq ans. Étant donné que la construction d'un paysage de laboratoires correspondant, y compris la phase préparatoire, requiert un temps similaire, une nouvelle construction sur mesure n'est pas envisageable : le bâtiment doit être en place avant que le besoin concret du projet ne soit clarifié — et doit donc être adaptable de manière flexible.

Les « systèmes de construction modulaires » offrent des possibilités pour mettre en œuvre ces exigences. Une approche innovante de la planification modulaire, associée à une représentation numérique complète du bâtiment, ouvre de nouvelles dimensions — comme par exemple dans la nouvelle construction de F. Hoffmann-La Roche AG à Bâle.

La flexibilité est la condition préalable à une recherche réussie

Pour représenter des structures organisationnelles et des flux de travail en évolution, les espaces, plans et utilisations doivent être configurables et modifiables aussi librement que possible. Toute l'infrastructure technique des postes de travail, comme la ventilation, l'électricité, la plomberie ou les médias, fait ainsi partie intégrante de la configuration dans le nouveau bâtiment de Roche. Les exigences des maîtres d'ouvrage et des gestionnaires immobiliers vont même plus loin : les espaces de laboratoire doivent non seulement pouvoir être adaptés rapidement aux besoins de divers projets de recherche, mais aussi permettre une modification simple des bureaux en laboratoires et vice versa, dans une certaine mesure.

Exigences élevées en matière d'architecture, d'efficacité énergétique et de sécurité au travail

Pour attirer des chercheurs talentueux, il est notamment essentiel de créer une « atmosphère de bien-être » orientée utilisateur et esthétiquement exigeante. Les exigences croissantes en matière d'éléments de communication doivent également être satisfaites. Avec l'approche interdisciplinaire de la recherche, la demande en salles de réunion pour les équipes, zones de rencontre pour des échanges informels et espaces de détente pour de longues journées de travail augmente, ce qui nécessite une architecture adaptée. Parmi les autres défis figurent la mise en place d'appareils bruyants ou énergivores avec une forte chaleur résiduelle. Pour cela, certaines pièces doivent pouvoir être facilement et rapidement séparées des paysages de laboratoires. Enfin, les exigences en matière de sécurité au travail augmentent également. Lorsqu'il s'agit de manipuler des substances dangereuses pour la santé, des taux élevés de renouvellement de l'air sont nécessaires. Si besoin, des laboratoires de sécurité avec sas ou des pièces avec des exigences de protection contre l'explosion doivent être réalisés.

Box d'information :

Les principales exigences pour les bâtiments de laboratoire modernes :

- Postes de travail flexibles : conception adaptable, aménagement modulaire du laboratoire
- Zones de laboratoire configurables : possibilité de restructuration en fonction des structures organisationnelles et des flux de travail, modification de la répartition des espaces, disposition libre des équipements de laboratoire
- Installations techniques réversibles : trames techniques systématiques, surface de puits suffisante et hauteur d'étage pour des installations ultérieures
- Capacité de transformation : permettre des temps de reconstruction rapides pour réduire les périodes d'arrêt

La flexibilité requise dans la construction de bâtiments de laboratoire pouvait déjà être partiellement réalisée avec des méthodes de modularisation traditionnelles. Une approche innovante ouvre désormais des possibilités entièrement nouvelles : au lieu de fournir des modules que les planificateurs peuvent utiliser, un projet architectural existant est modélisé comme une boîte à outils spécifique au projet. La planification de conception proprement dite est ensuite assemblée à partir de cette boîte à outils et peut s'adapter, selon des règles définies, à différentes exigences.

Ce principe est notamment connu dans l'industrie automobile : la conception du véhicule est divisée en modules et peut être configurée par le client lui-même en fonction de ses besoins, selon un ensemble de règles.

Le « jumeau numérique » rend cela possible

La clé pour une modularisation efficace réside dans la numérisation de la conception dans le cadre d'un modèle BIM. « BIM » signifie Building Information Modeling, ce qui permet de créer un « jumeau numérique » du bâtiment. Le modèle du bâtiment est construit de manière systématique et modulaire. Les lieux et structures qui se répètent sont modélisés une seule fois et stockés dans des modèles de catalogue. C'est ici que se fait le traitement interdisciplinaire. Des exemples de modules sont les éléments d'aménagement pour l'aménagement intérieur, comme les lignes de laboratoire, les bureaux et salles de réunion, les vestiaires et les cuisines, y compris leur équipement technique et leur infrastructure.

Les modules sont insérés dans le modèle du projet à partir du catalogue selon la demande de l'utilisateur. Un plan de restrictions définit les interfaces et les règles selon lesquelles et où les modules peuvent être intégrés dans le modèle du bâtiment. Des sous-ensembles d'assemblage définis relient constructivement les modules dans le contexte du bâtiment et garantissent également leur démontabilité. L'aménagement par l'utilisateur devient ainsi un processus de configuration.

Les bâtiments principalement équipés de laboratoires du centre de recherche pRED à Bâle sont réalisés selon cette méthode, où les exigences liées aux installations de laboratoire ainsi que les attentes en matière de flexibilité de la structure sont très élevées.

Un système central donne le cadre

Le système de coordination du projet est l'instrument central pour la simplification, la modularisation et l'intégration. Il se compose de quatre systèmes : Le système de mesure constitue le cadre géométrique avec des points, axes, bandes et plans. Le système de surface divise la conception en sous-espaces aussi réguliers que possible. Le système de localisation permet d'adresser tous les espaces et structures ancrés dans le système de coordination du projet avec un code unique. Dans les plans de restrictions, les relations entre objets sont représentées de manière réglementaire sous forme de règles et de restrictions, de manière contraignante pour tous.

L'avenir appartient aux bâtiments modulables : la planification modulaire la réalise

D'une part, ce sont les exigences du secteur des sciences de la vie qui rendent une flexibilité accrue nécessaire. D'autre part, l'intérêt des maîtres d'ouvrage et des exploitants est également grand de rendre leurs bâtiments pérennes grâce à une grande capacité d'évolution. La complexité de ces tâches est difficile à résoudre avec des systèmes de planification classiques, et dans tous les cas, pas avec l'efficacité souhaitée. La combinaison d'une planification modulaire et intégrale avec la représentation numérique des bâtiments permet en revanche le saut quantique vers des bâtiments extrêmement modulables, parfaitement adaptés à leur usage et réalisés avec une qualité maximale.

Box d'information

Principaux avantages d'une planification modulaire, intégrale et numérique des bâtiments :

- Orientation utilisateur maximale grâce à des modules définis, facilement échangeables si nécessaire
- Productivité accrue pour la recherche grâce à des paysages de laboratoires sur mesure
- Adaptation rapide des laboratoires plutôt que reconstruction/rénovation
- Construction et exploitation économiques même avec une architecture très personnalisée
- Bases de planification et de construction fiables
- Réduction des efforts de planification, détection précoce des erreurs dans le « jumeau numérique »