Approfondir : Une exploration de la recherche en architecture souterraine

L'architecture souterraine, également connue sous le nom d'architecture souterraine ou d'« enfouissement de terre », représente un domaine fascinant et de plus en plus vital dans le vaste domaine de la recherche et de la pratique architecturales. Elle implique la conception et la construction de bâtiments ou de structures sous la surface de la terre. Cette approche offre une série d'avantages potentiels, allant d'une efficacité énergétique accrue et d'un impact environnemental réduit à une protection accrue contre les catastrophes naturelles et à la création d'espaces uniques et inspirants. Cet article fournit un aperçu complet de la recherche en architecture souterraine, explorant son histoire, ses motivations, ses défis et ses possibilités futures.

Une perspective historique : des grottes à la conception de pointe

Le concept de vie souterraine n'est en aucun cas nouveau. Tout au long de l'histoire, les humains ont cherché refuge sous terre pour se protéger des éléments, par sécurité et même pour des raisons spirituelles. Des exemples peuvent être trouvés dans le monde entier :

• Les grottes de Cappadoce, Turquie : sculptées dans la roche volcanique, ces anciennes habitations troglodytiques et églises témoignent de l'ingéniosité des premières communautés à utiliser la terre pour l'abri et la défense.
• Les catacombes de Rome, Italie : ces vastes chambres funéraires souterraines donnent un aperçu de l'histoire des premiers chrétiens et illustrent le potentiel de création de vastes réseaux souterrains.
• Matmata, Tunisie : les maisons berbères traditionnelles creusées dans le paysage offrent une isolation naturelle et une protection contre le climat désertique rigoureux.
• Habitations troglodytiques de Xi'an, Chine : des millions de personnes vivent encore dans des habitations troglodytiques Yaodong sur le plateau de Löss, bénéficiant de la masse thermique de la terre pour réguler la température.

Ces exemples historiques démontrent que l'architecture souterraine n'est pas un concept futuriste mais une approche de construction éprouvée qui a été adaptée à divers contextes culturels et environnementaux. La recherche moderne s'appuie sur cet héritage, en intégrant des techniques d'ingénierie avancées et des principes de conception durable pour créer des espaces souterrains véritablement innovants et fonctionnels.

Motivations et avantages de l'architecture souterraine

L'intérêt croissant pour l'architecture souterraine est motivé par un certain nombre de facteurs, notamment l'urbanisation croissante, les préoccupations concernant le changement climatique et le besoin de pratiques de construction plus durables et résilientes. Les principaux avantages de la construction souterraine comprennent :

1. Efficacité énergétique

La température constante de la terre offre une isolation naturelle, réduisant le besoin de chauffage et de refroidissement. Cela peut considérablement réduire la consommation d'énergie et les émissions de gaz à effet de serre. Les bâtiments souterrains nécessitent souvent moins d'énergie que les structures conventionnelles hors sol. Par exemple, la recherche a montré que les maisons enfouies dans la terre peuvent réduire les coûts de chauffage et de refroidissement jusqu'à 70 à 90 % dans certains climats.

2. Durabilité environnementale

La construction souterraine peut minimiser l'impact environnemental des bâtiments en réduisant l'utilisation des terres, en préservant les espaces verts et en minimisant la pollution visuelle. Elle peut également aider à atténuer le ruissellement des eaux pluviales et à réduire l'effet d'îlot de chaleur urbain. De plus, l'utilisation de matériaux recyclés et de techniques de construction durables peut encore améliorer les avantages environnementaux.

3. Protection renforcée contre les catastrophes naturelles

Les structures souterraines offrent une plus grande protection contre les événements météorologiques extrêmes tels que les ouragans, les tornades, les tremblements de terre et les incendies de forêt. La terre environnante fournit un tampon contre les vents violents, les débris volants et les fluctuations de température. Cela rend les bâtiments souterrains particulièrement adaptés aux régions sujettes aux catastrophes naturelles.

4. Réduction du bruit

La terre agit comme une barrière sonore naturelle, réduisant considérablement la pollution sonore provenant du trafic, des avions et d'autres sources. Cela peut créer un environnement de vie ou de travail plus paisible et confortable.

5. Conservation des terres

En construisant sous terre, nous pouvons libérer de précieuses terres de surface pour des parcs, l'agriculture ou d'autres utilisations. Ceci est particulièrement important dans les zones urbaines densément peuplées où l'espace est rare.

6. Sécurité et confidentialité

Les bâtiments souterrains peuvent offrir une sécurité et une confidentialité accrues par rapport aux structures hors sol conventionnelles. La terre fournit une barrière naturelle contre l'intrusion, et la visibilité réduite peut dissuader une attention indésirable.

7. Opportunités architecturales uniques

L'architecture souterraine permet la création d'espaces uniques et inspirants qui sont intégrés à l'environnement naturel. Les architectes peuvent tirer parti de la forme et de la texture de la terre pour créer des conceptions spectaculaires et esthétiquement plaisantes. La liberté par rapport aux contraintes traditionnelles hors sol peut également favoriser une plus grande créativité et innovation.

Défis de l'architecture souterraine

Malgré ses nombreux avantages, l'architecture souterraine présente également plusieurs défis qui doivent être relevés grâce à une planification et une ingénierie minutieuses. Ces défis comprennent :

1. Ingénierie structurelle

Les structures souterraines doivent être conçues pour résister à l'immense pression de la terre environnante. Cela nécessite des connaissances spécialisées en génie géotechnique et en mécanique des structures. Le choix des matériaux et des techniques de construction appropriés est crucial pour garantir la stabilité et la sécurité à long terme du bâtiment. Des problèmes tels que le type de sol, le niveau de la nappe phréatique et l'activité sismique potentielle doivent être soigneusement pris en compte.

2. Imperméabilisation et drainage

La prévention de l'infiltration d'eau est essentielle pour protéger l'intégrité des structures souterraines et maintenir un intérieur sec et confortable. Cela nécessite la mise en œuvre de systèmes d'imperméabilisation robustes et de stratégies de drainage efficaces. Ces systèmes doivent être durables et résistants à la dégradation dans le temps. La pression hydrostatique peut être importante, et toute défaillance de l'imperméabilisation peut entraîner des problèmes graves tels que des fuites, la croissance de moisissures et des dommages structurels.

3. Ventilation et qualité de l'air

Assurer une ventilation adéquate et maintenir une bonne qualité de l'air sont essentiels dans les bâtiments souterrains. La ventilation naturelle peut être limitée, nécessitant l'utilisation de systèmes de ventilation mécanique pour faire circuler l'air frais et évacuer l'air vicié. Des systèmes de filtration d'air peuvent également être utilisés pour éliminer les polluants et les allergènes. Une attention particulière doit être portée à la conception des systèmes de ventilation pour éviter des problèmes tels que la condensation et la croissance de moisissures.

4. Éclairage

Fournir une lumière naturelle suffisante peut être un défi dans les espaces souterrains. Les architectes doivent examiner attentivement l'utilisation de puits de lumière, de trémies et d'autres stratégies pour maximiser la pénétration de la lumière du jour. L'éclairage artificiel doit être conçu pour imiter la lumière naturelle et créer une atmosphère confortable et accueillante. L'utilisation de technologies d'éclairage écoénergétiques peut aider à minimiser la consommation d'énergie.

5. Considérations psychologiques

Certaines personnes peuvent se sentir claustrophobes ou mal à l'aise dans les espaces souterrains. Les architectes doivent répondre à ces préoccupations psychologiques grâce à une conception soignée qui met l'accent sur l'espace, la lumière naturelle et les connexions avec le monde extérieur. L'utilisation de plantes, d'œuvres d'art et d'autres éléments décoratifs peut également contribuer à créer un environnement plus accueillant et stimulant.

6. Coûts de construction

La construction souterraine peut parfois être plus coûteuse que la construction hors sol conventionnelle, en particulier dans les zones où les conditions du sol sont difficiles ou où la nappe phréatique est élevée. Cependant, les économies d'énergie à long terme et la réduction des coûts d'entretien peuvent souvent compenser l'investissement initial. De plus, les progrès de la technologie et des matériaux de construction contribuent à réduire le coût de la construction souterraine.

7. Problèmes réglementaires et de permis

Les codes du bâtiment et les réglementations pour la construction souterraine peuvent être moins développés ou moins clairs que ceux pour la construction hors sol conventionnelle. Cela peut créer des défis pour l'obtention des permis et des approbations nécessaires. Les architectes et les ingénieurs doivent travailler en étroite collaboration avec les autorités locales pour s'assurer que leurs conceptions sont conformes à toutes les réglementations applicables.

Recherches et innovations actuelles en architecture souterraine

La recherche en architecture souterraine est un domaine en évolution rapide, avec des efforts continus pour relever les défis et libérer tout le potentiel de cette approche innovante de la construction. Certains domaines de recherche clés comprennent :

1. Matériaux et techniques de construction avancés

Les chercheurs explorent l'utilisation de nouveaux matériaux et techniques de construction pour améliorer les performances et réduire le coût des structures souterraines. Ceux-ci comprennent :

• Le béton projeté : un mélange de béton pulvérisé sur une surface, assurant un support structurel et une imperméabilisation.
• Géosynthétiques : matériaux synthétiques utilisés pour renforcer le sol et améliorer le drainage.
• Modules préfabriqués : unités modulaires qui peuvent être assemblées sur site, réduisant le temps et les coûts de construction.
• Béton autoréparant : béton qui répare automatiquement les fissures, prolongeant la durée de vie de la structure.

2. Stratégies de conception durable

Les chercheurs développent des stratégies innovantes pour améliorer la durabilité des bâtiments souterrains, notamment :

• Toitures végétalisées : végétation plantée sur le toit d'une structure souterraine, fournissant une isolation, réduisant le ruissellement des eaux pluviales et créant un habitat pour la faune.
• Énergie géothermique : utilisation de la température constante de la terre pour chauffer et refroidir le bâtiment.
• Récupération des eaux de pluie : collecte des eaux de pluie pour l'irrigation et d'autres utilisations non potables.
• Ventilation passive : conception du bâtiment pour maximiser le flux d'air naturel et réduire le besoin de ventilation mécanique.

3. Intégration avec l'infrastructure urbaine

Les chercheurs explorent le potentiel d'intégration des structures souterraines avec l'infrastructure urbaine existante, telle que les réseaux de transport, les services publics et les espaces publics. Cela peut aider à créer des environnements urbains plus efficaces et plus durables. Les exemples incluent :

• Systèmes de transport souterrains : métros, tunnels et installations de stationnement souterraines.
• Services publics souterrains : lignes électriques, conduites d'eau et systèmes d'égouts.
• Espaces publics souterrains : parcs, musées et centres commerciaux.

4. Modélisation et simulation numériques

Des outils avancés de modélisation et de simulation numériques sont utilisés pour optimiser la conception des structures souterraines et prédire leurs performances dans diverses conditions. Ces outils peuvent aider à identifier les problèmes potentiels et à améliorer l'efficacité du processus de construction. La modélisation des informations du bâtiment (BIM) est particulièrement utile pour coordonner la conception et la construction de projets souterrains complexes.

5. Études d'impact psychologique

Les chercheurs mènent des études pour comprendre l'impact psychologique de la vie et du travail dans des espaces souterrains. Ces études aident à éclairer la conception de bâtiments souterrains qui favorisent le bien-être et créent une expérience utilisateur positive. Des facteurs tels que l'éclairage, la ventilation et la disposition spatiale sont étudiés pour déterminer leurs effets sur l'humeur, la productivité et la santé globale.

Exemples de projets architecturaux souterrains innovants dans le monde

Les principes de l'architecture souterraine sont appliqués à un large éventail de projets dans le monde, démontrant la polyvalence et le potentiel de cette approche innovante de la construction. Voici quelques exemples notables :

• Église Temppeliaukio, Helsinki, Finlande : cette église unique est construite directement dans la roche solide, créant un environnement acoustique époustouflant et un sentiment de tranquillité.
• Centre aquatique national de Pékin (« Water Cube »), Chine : cette structure emblématique comprend une grande composante souterraine qui abrite des installations de soutien et aide à réguler la température du bâtiment.
• InterContinental Shanghai Wonderland, Chine : un hôtel de luxe construit dans une ancienne carrière, avec des suites sous-marines et des vues imprenables sur le paysage environnant.
• Le Lowline, New York City, États-Unis : un parc souterrain proposé qui utiliserait une technologie solaire avancée pour apporter la lumière naturelle à un ancien terminal de tramway.
• Linked Hybrid, Pékin, Chine : ce développement à usage mixte comprend une boucle souterraine reliant les huit tours, abritant des espaces commerciaux, des parkings et des installations de loisirs.

L'avenir de l'architecture souterraine

L'architecture souterraine est appelée à jouer un rôle de plus en plus important dans la formation de l'avenir de nos villes et communautés. Alors que l'urbanisation se poursuit et que les préoccupations concernant le changement climatique s'intensifient, les avantages de la construction souterraine deviendront encore plus convaincants. Les tendances futures de l'architecture souterraine comprendront probablement :

• Utilisation accrue de l'espace souterrain dans les zones urbaines : à mesure que les terres de surface deviennent plus rares et plus coûteuses, les villes se tourneront de plus en plus vers l'espace souterrain pour accueillir de nouveaux développements.
• Intégration plus poussée des structures souterraines avec l'infrastructure urbaine : les systèmes de transport souterrains, les services publics et les espaces publics deviendront plus courants.
• Avancées dans la technologie et les matériaux de construction : de nouveaux matériaux et techniques de construction rendront la construction souterraine plus efficace et plus rentable.
• Accent sur la conception durable : les bâtiments souterrains seront conçus pour minimiser leur impact environnemental et maximiser l'efficacité énergétique.
• Mise sur la création d'expériences utilisateur positives : les architectes accorderont une attention particulière à l'impact psychologique des espaces souterrains et concevront des bâtiments qui favorisent le bien-être.

Conclusion

L'architecture souterraine représente une approche de construction prometteuse et innovante qui offre une série d'avantages potentiels, allant d'une efficacité énergétique accrue et d'un impact environnemental réduit à une protection accrue contre les catastrophes naturelles et à la création d'espaces uniques et inspirants. Bien que des défis subsistent, la recherche en cours et les avancées technologiques ouvrent la voie à un avenir où la construction souterraine jouera un rôle plus important dans la formation de nos villes et de nos communautés. Alors que nous nous efforçons de créer des environnements urbains plus durables et plus résilients, l'exploration du potentiel de l'architecture souterraine sera essentielle.

Ce domaine, s'appuyant sur le génie géotechnique, les principes de conception durable et une compréhension approfondie des besoins humains, est appelé à transformer la façon dont nous pensons et interagissons avec l'environnement bâti. En approfondissant, nous pouvons ouvrir de nouvelles possibilités pour créer un avenir plus durable, résilient et vivable pour tous.