Les humains fabriquent des abris en bois précieux et fiables depuis que nos ancêtres ont résolu le problème de l'abattage des arbres. Que ce soit dans les simples huttes en branches ou dans les grands pavillons avec de grandes pièces de bois posées dans des trous de perches, le bois a toujours occupé une place importante.
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En Europe, il existe des preuves de l'existence de structures en bois datant d'au moins 4 000 ans avant JC, et nous construisions probablement bien avant, car le bois ne résiste généralement pas bien après avoir été enterré pendant des millénaires. Et ceux qui sont encore debout aujourd'hui ne sont pas de simples taudis: la Suisse revendique la Maison de Bethléem, datant de 1287 après JC; la célèbre église en bois de St Urnes en Norvège a été érigée vers 1130 après JC; et l'arrière-grand-temple de tous, avec ses 122 pieds de haut, est la pagode japonaise Horyu-ji, construite en 607 après JC.
Mais le bois ne peut que construire si haut, alors que les villes grandissaient, les constructeurs ont commencé à utiliser de nouveaux matériaux. Dans de nombreuses villes, l’horizon moderne est constitué presque exclusivement de verre brillant et de pierre polie, soutenue par de l’acier et du béton.
Pourtant, le bois fait son retour d'une nouvelle manière.
Un grand avantage - dont les architectes et les ingénieurs espèrent rendre les grands bâtiments plus légers, moins coûteux à construire et plus respectueux de l'environnement - est un matériau appelé bois lamellé-collé.
«Je suis ici depuis près de 30 ans maintenant et, pendant cette période, seuls quelques articles ont généré un peu d'enthousiasme et d'intérêt. C'est l'un de ces éléments », a déclaré David Kretschmann, ingénieur de recherche au Forest Products Laboratory (FPL) du Service des forêts des États-Unis, à Madison, dans le Wisconsin.« Cela dynamise la communauté des produits du bois et beaucoup de gens veulent le voir réussir.
Utilisés en Europe depuis près de 20 ans, le CLT et d’autres produits dits à base de bois massif sont des éléments clés de la conception de projets tels que Puukuokka en Finlande, un bâtiment résidentiel de huit étages; et Norway's Treet, sur 14 étages, est actuellement le plus haut bâtiment en bois du monde. Une fois terminé, l’immeuble de 18 étages Brock Commons de l’Université de la Colombie-Britannique détiendra le record de la plus haute structure construite en CLT. Et 18 étages n’est pas une limite: les architectes suédois ont proposé un bâtiment en bois de 34 étages, appelé «Trätoppen», dans le centre-ville de Stockholm, et des chercheurs et architectes de Cambridge ont conçu un géant de 80 étages sur un million de pieds carrés. le Barbican à Londres, principalement en bois. Avec 984 pieds de hauteur, il se classerait comme le 18ème plus haut bâtiment du monde, juste devant le Four World Trade Center de New York.
Les propositions les plus hautes seront probablement à des années de la réalité, mais beaucoup d’autres ont déjà poussé le bois dans cette direction: la hausse.
La construction d'Albina Yard utilise du bois comme élément structurel: murs, supports et planchers. (Courtesy LEVER Architecture) Le CLT se distingue principalement des produits collés ou cloués actuellement disponibles sur le marché en ce qu'il est constitué de planches empilées et collées en couches alternées plutôt que parallèles. Les panneaux peuvent être très grands et très épais: l’un des deux fabricants américains de CLT est capable de produire des panneaux de CLT de 98 pieds de long, 18 pieds de large et 19 pouces d’épaisseur.
Ses avantages sont nombreux. Aussi résistant que n'importe quel bois ancien et presque aussi résistant que l'acier, il peut être fabriqué à partir de restes de scieries ainsi que de nouveaux matériaux. Les panneaux peuvent être utilisés comme sols ou murs. En utilisant peu ou pas du tout de structures de support en béton ou en acier, le poids total d'un bâtiment en bois est nettement inférieur, ce qui nécessite beaucoup moins de béton de fondation. Et de la même manière que les papeteries cultivent des espèces à croissance rapide qui peuvent être récoltées tout en étant relativement petites, la fabrication de panneaux en CLT ne nécessite pas d’arbres d’une taille imposante.
Il y a aussi l'idée qu'en utilisant davantage de bois dans la construction et moins de matériaux émetteurs de carbone comme le béton et l'acier, les bâtiments eux-mêmes deviennent des puits de carbone plutôt que des producteurs de carbone. Et en fraisant les panneaux aux spécifications exactes de l'usine et en les livrant prêts à être mis en place, les structures peuvent être construites beaucoup plus rapidement: le Stadthaus de neuf étages de Londres, achevé en 2009, a nécessité 23 semaines de moins qu'un bâtiment en béton comparable.
«CLT est en quelque sorte une version à très grande échelle d’un cabinet IKEA; nous fabriquons un système au millimètre près et le connectons avec des éléments en acier », a déclaré Thomas Robinson, architecte principal de LEVER Architecture à Portland, et l'un des deux lauréats du premier concours de construction du prix Wood Building organisé à 2015. Le projet de son entreprise, baptisé Framework, comportera 12 étages une fois terminé.
L'autre gagnant, 475 West 18th, du cabinet d'architectes SHoP, est un immeuble résidentiel de 10 étages à construire près du High Line Park, dans le quartier de Chelsea à New York.
Donc, si c'est si bon, pourquoi les villes ne font-elles pas germer de grands bâtiments en bois comme un jardin fertile? En partie parce que les lois sur la construction ne sont pas encore au point et en partie parce que ce n'est pas une quantité connue.
«Il s’agit d’une nouveauté sur le marché américain, ce qui la rend peu familière», a déclaré David Barber, ingénieur en incendie et principal de la société de conception-construction Arup basée en Australie. «Les fonctionnaires ne l'ont pas touché ou vu dans la construction, il y a donc une barrière importante. C'est très difficile d'approuver quelque chose quand on ne l'a jamais vu.
Le besoin d'abris va de pair avec l'exigence de sécurité des habitations humaines, et les auteurs des codes veulent savoir comment tout nouveau matériel, y compris le CLT, résiste au feu, à l'eau, aux tremblements de terre, aux conditions météorologiques, à la dégradation ou à tout autre force apocalyptique susceptible de détruire un bâtiment. Et tester de nouveaux matériaux peut rapidement faire monter les factures.
"Le système que nous avons est un système que nous avons construit au fil du temps, et afin de pouvoir proposer des produits innovants, vous devez trouver quelqu'un qui se débrouillera pour faire avancer les choses", a déclaré Kreschmann. «Il y a des endroits qui connaissent le bois, comme le Pacifique Nord-Ouest, alors ils ont tendance à être beaucoup plus favorables aux utilisations innovantes des produits. C'est un peu plus difficile dans les endroits où la courbe d'apprentissage est plus abrupte. "
Le feu est une grande question, et à juste titre, étant donné que le bois n'est pas seulement un matériau de construction, mais un combustible. Presque toutes les grandes villes de l’histoire ont également connu un ou plusieurs «grands incendies»: Constantinople, Rome, Londres, New York.
Par conséquent, les essais au feu sont extensifs, rigoureux et donc coûteux, atteignant des centaines de milliers de millions de dollars, même si des bois aussi épais que des CLT s'enflamment lentement, en particulier lorsqu'ils sont recouverts de plaques de plâtre ou de plaques de plâtre.
«Ce n'est pas comme mettre beaucoup de petits cure-dents ensemble», a déclaré Kretschmann. "Ces gros panneaux massifs nécessitent beaucoup d'énergie pour brûler."
En fait, les CLT confèrent un avantage potentiel en cas de feu: lorsqu'ils sont enfermés dans des structures en bois, lors de la conception du bâtiment Framework de Robinson, les attaches en acier et autres sont moins susceptibles de se ramollir et de tomber en panne en cas d'incendie.
La performance sismique est une autre préoccupation qui fait actuellement l’objet d’une enquête. Le partenaire de Kreschmann chez FPL, Doug Rammer, participe à plusieurs projets financés par la National Science Foundation afin de mieux comprendre comment les bâtiments avec des CLT comme élément de conception principal peuvent être mieux conçus pour résister aux séismes et comment ils vont fonctionner dans diverses conditions.
Et voici un autre aspect auquel la plupart des gens accordent probablement peu d’attention: le vent. Comprendre comment se dressent les immeubles de grande hauteur CLT, 40 étages ou plus, lorsqu’ils s’immiscent dans un ciel ouvert en rafales, est une autre question à laquelle l’industrie s’attache à répondre.
Les chercheurs du Forest Products Laboratory ont installé un capteur d'humidité sans fil dans un panneau CLT afin de suivre la teneur en humidité au fil du temps. (Crédit de courtoisie Steve Schmieding, USFS Forest Products Laboratory) Pour sa part, M. Robinson espère que les régions du pays dotées de forêts abondantes mais sous-utilisées pourront créer de nouveaux débouchés en exploitant leurs ressources naturelles locales. De plus, éviter les coûts d'expédition et de transport sur de longues distances peut réduire les budgets des projets.
«Mon intérêt pour le bois est né dans la région du nord-ouest du Pacifique et dans la recherche de matériaux facilement disponibles et abondants dans la région», a déclaré Robinson. «Nous voulions penser à nos matériaux de construction de la même façon que les chefs pensent aux ingrédients et adaptons ce que nous faisons à cet ingrédient. Surtout si c'est un bon ingrédient.
Ainsi, pour le moment, alors que les CLT sont de plus en plus acceptés, Kreschmann et Rammer estiment qu'ils seront principalement utilisés dans des bâtiments situés à une altitude légèrement inférieure, de 12 à 14 étages. Lorsque les CLT sont utilisés dans des bâtiments de grande hauteur, ce sera un matériau supplémentaire avec le béton et l'acier.
«Nous le considérons comme un matériau merveilleux et complexe, et tout ce qui permet de mieux utiliser une ressource renouvelable pour améliorer la vie du grand public est une bonne chose», a déclaré Kreschmann. "CLT offre la possibilité de faire des choses vraiment innovantes et merveilleuses, et nous voulons voir CLT être juste une flèche de plus dans le carquois pour que vous puissiez vous attaquer au problème."
