De nouvelles voies pour la construction en bois durable

Dans les décennies à venir, le pétrole et ses produits dérivés se feront de plus en plus rares. Avec une croissance annuelle totale d'environ 9,7 millions de mètres cubes, le bois est en revanche la matière première renouvelable la plus importante en Suisse. Jusqu'à présent, nous n'en avons utilisé que 5,5 millions de mètres cubes. Nous devrions utiliser cette ressource plus efficacement, notamment pour atteindre nos objectifs climatiques et remplacer à long terme les matériaux pétrochimiques. En utilisant davantage le bois et de manière durable, les prestations écologiques et sociales de la forêt seront assurées et mises en valeur sur le plan économique.

Renaissance de la construction en bois

Ces dernières années, le besoin de construire à nouveau davantage en bois s'est fait sentir, notamment dans le domaine de l'habitat. La protection contre l'incendie est une condition importante à cet égard. Nous avons mené plusieurs projets de recherche pour permettre la construction de b?timents en bois résistants au feu [1]. Les prescriptions suisses de protection incendie de l'Association des établissements cantonaux d'assurance incendie (AEAI), révisées en 2005, en tiennent compte. Elles permettent d'utiliser le bois pour la structure porteuse des b?timents d'habitation, des écoles et des bureaux comportant jusqu'à six étages.

Gr?ce à de grands progrès dans les techniques d'assemblage et de collage et à des procédés efficaces, il est aujourd'hui possible de fabriquer des produits en bois de grande qualité et de construire plus rapidement avec ceux-ci. Les b?timents en bois sont construits à sec, c'est-à-dire que les différents éléments sont préfabriqués en atelier et assemblés sur place [2]. La plupart du temps, il s'agit de bois de conifères (épicéa, sapin) qui sont faciles à travailler et à coller. Le bois de conifères présente toutefois des propriétés mécaniques de matériau moins bonnes que celles du bois de feuillus.

Mieux exploiter le potentiel des bois feuillus

Depuis quelques années, la part de feuillus dans les forêts suisses augmente, ce qui est tout à fait souhaitable d'un point de vue écologique. En conséquence, dans le troisième Inventaire forestier national réalisé entre 2004 et 2006, les réserves de bois de feuillus ont augmenté de 10,4 pour cent, alors que les réserves de résineux ont globalement diminué de 2,4 pour cent [3]. Différents paramètres indiquent qu'à l'avenir, les réserves de bois de feuillus augmenteront encore plus fortement. ? long terme, il faut donc s'attendre à une nette augmentation du stock de feuillus et à une diminution du stock de résineux. Le bois de feuillus, en particulier le hêtre, a une densité plus élevée que le bois de conifères et dispose de très bonnes propriétés mécaniques de matériau. Avec le bois de hêtre, nous disposons d'un matériau de grande qualité qui constitue une véritable alternative aux autres matériaux de construction. En Suisse, la majeure partie du bois de feuillus récolté n'est toutefois encore utilisée qu'à des fins énergétiques. Les nouveaux produits en bois de feuillus recèlent donc un potentiel considérable pour augmenter la valeur ajoutée de la forêt suisse et la compétitivité du bois.

Innovations dans la construction en bois

Pour nous, la House of Natural Resources représente une opportunité unique de mettre en ?uvre nos idées dans le domaine des bois feuillus et de montrer comment il est possible de construire de manière durable avec la ressource bois. Nous avons développé deux technologies prometteuses que nous appliquons pour la première fois à la House of Natural Resources : D'une part, une construction à ossature en bois de feuillus dont les sponsors sont précontraints par des c?bles passant dans le bois. Cette ossature précontrainte est particulièrement adaptée aux constructions en bois de plusieurs étages. Elle convainc par son haut degré de préfabrication et peut être montée sur le chantier en gagnant du temps. La deuxième nouveauté est un plafond hybride bois-béton en bois de hêtre tout à fait compétitif. De tels plafonds d'étage sont judicieux tant sur le plan écologique que statique, car le bois remplace l'armature et une partie du béton, et le plafond présente en outre d'excellentes propriétés en matière de construction. Nous avons con?u le plafond hybride avec des plaques de placage en hêtre qui agissent d'abord comme coffrage, puis comme élément porteur en liaison avec le béton et forment finalement une sous-face de plafond confortable.

Des capteurs mesurent les changements les plus fins

Nous avons prévu dans la House of Natural Resources un système de surveillance de haute qualité avec des capteurs qui nous permettent d'enregistrer en permanence le comportement du b?timent pendant son utilisation. Nous acquérons ainsi une compréhension approfondie du comportement structurel et de la déformation de la structure en bois à l'échelle 1:1 dans des conditions et des charges réelles. Cela nous permet de valider des modèles de calcul numériques et analytiques et d'améliorer les technologies développées. Comme la Maison des ressources naturelles sert également d'immeuble de bureaux, nous obtenons, en plus des grandeurs physiques mesurables (comme les déformations, les oscillations, les tensions), des résultats de recherche sous forme de perceptions subjectives des utilisateurs (bien-être, confort, perception des oscillations, des vibrations, de l'acoustique et du climat). Il s'agit d'une véritable valeur ajoutée qui n'existerait pas avec de simples essais en laboratoire.

La maison est située à proximité immédiate des b?timents d'enseignement et de recherche des départements "Construction, environnement et géomatique" et "Architecture". Elle nous aidera à étudier d'autres questions actuelles de la construction et de l'environnement durables et à rendre les résultats directement visibles et "compréhensibles" pour les visiteurs et les étudiants dans l'enseignement.