Le bois est un pari des ingénieurs du monde entier pour réduire l'empreinte carbone des bâtiments

À l'ère de l'acier et du béton, la Pagode, une structure construite dans les temples bouddhistes japonais, rappelle la longue histoire du bois comme matériau de construction. De nouvelles techniques montrent que le bois peut désormais être utilisé pour construire des bâtiments encore plus hauts, dont certains ont déjà été construits dans des villes du monde entier.

Le complexe d'appartements Treet de 14 étages à Bergen, en Norvège, est actuellement le plus haut. Mais la résidence universitaire en bois Brock Commons de 18 étages de l'Université de la Colombie-Britannique au Canada sera achevée en 2017. C'est également la date prévue pour la construction de l'Alto à Amsterdam. Arup, le cabinet de conseil travaillant sur le projet, affirme que le bois sera fabriqué en pin européen durable. Certains architectes ont déjà commencé à élaborer des plans pour le bois. Tratoppen, une tour résidentielle de 40 étages encore en phase de conception à Stockholm, en fait partie.

Le bois présente de nombreux atouts en tant que matériau de construction, outre ses qualités esthétiques. Un bâtiment en bois pèse près du quart du poids d'une structure équivalente en béton armé. Cela signifie que les fondations peuvent être plus petites. Le bois est un matériau durable et un « stockeur » naturel de CO2. Les arbres absorbent le carbone de l'atmosphère, qui est ensuite stocké dans la structure du bâtiment. Les grandes constructions en béton et en acier, en revanche, ont tendance à laisser une empreinte carbone considérable. La principale raison est la fabrication des matériaux nécessaires à leur soutien. L'utilisation du bois peut réduire votre empreinte carbone de 60 à 75 %, selon certaines études.

L'utilisation du bois pour les constructions de grande envergure pose deux défis principaux. Le premier est sa résistance. Ces dernières années, des avancées techniques majeures ont été réalisées dans le domaine du bois d'ingénierie, et plusieurs options s'offrent désormais à nous. L'une d'elles est le bois lamellé-croisé (CLT), constitué de couches de bois collées ensemble, dont les fibres sont imbriquées à angle droit. Alors que des procédés tels que l'alignement des composites en fibre de carbone rendent les véhicules plus résistants, le CLT rend les structures beaucoup plus rigides, comme l'indiquent des études internationales.

Selon Edward Borgstein, de Mitsidi, un autre point important est la nécessité d'acquérir une matière première de qualité. Il est donc essentiel d'utiliser des poutres fabriquées avec du bois certifié d'origine et de qualité, comme le FSC (Forest Stewardship Council), reconnu internationalement pour sa capacité à vérifier le respect des normes environnementales et socio-économiques des forêts. De plus, comme pour tout changement dans les pratiques de construction, il est essentiel que les employés suivent une formation pour s'habituer à manipuler le matériau et à produire un travail de qualité.

Outre l'amélioration de la durabilité du projet, l'utilisation du bois ouvre de nouvelles possibilités architecturales, avec l'utilisation de différentes formes de construction, de préfabrication et de structures aux finitions apparentes.

Par exemple, une expérience récente menée par le cabinet d'architecture Skidmore, Owings & Merrill et l'Université d'État de l'Oregon démontre la résistance du bois manufacturé. Les chercheurs ont obtenu une forme hybride de bois lamellé-collé avec des connexions en béton. Elle se compose d'une poutre en CLT de 11 mètres recouverte d'une fine couche de béton armé. Des couches de béton plus épaisses ont été placées aux endroits où le plancher est soutenu par des piliers.

La structure a été placée sur un grand banc d'essai et pressée par une puissante presse hydraulique. Les chercheurs savaient comment la structure se comporterait sous pression, mais ils ont conçu l'expérience pour en trouver les limites. Le plancher a finalement commencé à se fissurer lorsque la charge a atteint 37 200 kg. C'est près de huit fois la valeur de charge pour la qualité de la structure conçue.

Le béton a été initialement posé sur le plancher uniquement pour l'isolation phonique. Mais il permet finalement de répondre au deuxième plus grand problème lié à l'utilisation du bois : le feu. Le béton ajoute une couche de protection incendie entre les planchers.

Habituellement, une grande masse de bois, comme un plancher en CLT, est difficile à brûler sans une source de chaleur constante. C'est la même raison pour laquelle il est difficile d'allumer un feu avec seulement des troncs d'arbres. L'extérieur du matériau se carbonise, ce qui empêche l'intérieur du bois de prendre feu.

Les grands incendies urbains du passé, comme le Grand Incendie de Londres, étaient presque entièrement causés par de petits feux de bois qui réduisaient l'intensité du feu et se propageaient aux bâtiments plus grands. Aujourd'hui, grâce aux revêtements ignifuges et aux systèmes d'extinction automatique modernes, les grands bâtiments en bois peuvent résister à la plupart des incendies, explique Benton Johnson, qui a dirigé le projet avec Skidmore, Owings & Merrill.

Johnson affirme que les tests montrent non seulement que le bois peut être suffisamment résistant pour la construction, mais qu'il est également très judicieux de l'utiliser à cette fin. Bien qu'un mètre cube de béton soit moins cher qu'un volume équivalent de bois, il permet des gains de temps de construction spécifiques. Il estime que l'attrait du bois, tant visuel que durable, en fera un matériau commercialement attractif pour les promoteurs immobiliers.

Mais qu'en est-il des termites et de la pourriture ? « Sans intervention, l'acier et le béton peuvent perdre leur capacité portante aussi rapidement que le bois », explique Michael Ramage, directeur du Centre pour l'innovation des matériaux naturels de l'Université de Cambridge. Le Dr Ramage et ses collègues testent actuellement l'utilisation du bois dans des constructions à grande échelle, notamment un gratte-ciel de 80 étages présenté comme une étude conceptuelle à Londres. S'il est construit, il deviendra le deuxième plus haut bâtiment de Londres, derrière le Shard et ses 95 étages. Pour une ville dynamique comme Londres, construire des bâtiments plus hauts en bois présente encore plus d'avantages, ajoute le Dr Ramage. Tout d'abord, le chantier serait beaucoup plus calme, sans les engins et équipements lourds, ni les instructions pour la pose des fondations profondes, le coulage du béton et l'installation de la charpente métallique. La circulation des véhicules liés à la construction serait également réduite. Pour chaque chargement de bois, il en faudrait cinq de plus pour transporter la même quantité de béton et d'acier. Tous ces facteurs se reflètent dans le coût total de la construction : un bâtiment en bois peut être beaucoup moins cher. Anders Berensson, l'architecte qui a conçu Tratoppen, estime que l'utilisation du bois manufacturé pour la construction sera la solution la plus économique pour construire de grands bâtiments à l'avenir. Un autre avantage de ce matériau, explique Berensson, est la possibilité de sculpter facilement des détails dans le bois. Dans son projet actuel, le numéro de chaque étage sera gravé à l'extérieur du bâtiment. Un obstacle majeur à cette renaissance du bois est la législation, après tout, la législation sur la construction varie selon les pays. Aux États-Unis, par exemple, les villes peuvent avoir des bâtiments en bois de seulement cinq ou six étages. Bien sûr, des solutions peuvent être envisagées, et les partisans du bois estiment qu'avec l'augmentation du nombre de constructions réalisées avec ce matériau, la législation s'adaptera à cette nouvelle réalité. Au Brésil, la réglementation de la construction, basée sur des codes non standardisés et des réglementations essentiellement prescriptives, rend difficile l'utilisation du bois comme matériau de construction. Cependant, les dernières évolutions en matière de normalisation via des critères de performance ouvrent de nouvelles perspectives pour l'utilisation des systèmes de construction en bois. Le nouveau Code du bâtiment et de la construction de la municipalité de São Paulo, récemment approuvé, supprime la limite de hauteur maximale de 8 mètres pour les bâtiments en bois de deux étages, qui figurait dans sa version de 1992. Il est important de noter, cependant, que le simple recours à des matériaux durables dans la construction ne garantit pas qu'un bâtiment le sera également pendant sa phase d'exploitation. Des tests doivent être réalisés dès la phase de conception afin d'améliorer la performance énergétique et le confort de l'utilisateur final, et d'identifier les possibilités d'optimisation grâce à un processus de conception intégrée.

Source : The Economist