Construction bois : du composant à la solution globale

Projet Hypérion (57 mètres) et Sylva (50 mètres) à Bordeaux

Au cours des 50 dernières années, le matériau bois n’a cessé de chercher à reprendre la position perdue au milieu du 20e siècle. La filière a remonté la pente à la faveur d’innovations venues d’Europe continentale.

En parois verticales ou en toiture, fin des années 60, le bois était utilisé de manière traditionnelle. Les charpentiers, riches de savoir-faire multiséculaires, s’étaient cependant adaptés à quelques modes constructifs des années 50-60.

Pour s’en rendre compte, il suffisait de regarder les démolitions d’immeubles dans quelques quartiers en province, dans le cadre des projets Anru, fin des années 2000 ; les charpentes des premiers HLM apparaissaient remarquables de rusticité et montrait une belle résistance sous les coups de pelle.

Cependant, après une éclipse de quasiment un demi-siècle de la construction à ossature bois, les choses commencent à changer au tournant des années 60-70. En particulier, l’industrialisation a convaincu de l’usage de solives de section plus réduites et plus densément reparties.

Sont ainsi apparus des bois résineux, des panneaux, des liaisons mécaniques… qui ont conduit à la création de « constructions légères ». Aujourd’hui, les immeubles et tours en bois voient le jour, cherchant à battre des records d’étages dans le monde : on enregistre 85 m de hauteur en Norvège avec des éléments en lamellé collé, du CLT et du Kerto LVL…

Années 70 : les règles sont posées

De fait, le début des années 70 est marqué par deux textes incontournables : le DTU P21-701 et le DTU 31.2

En mars 1971 paraît le DTU P21-701, dit « règles CB 71 », qui fixera les grands principes de la construction bois jusqu’en 2010. Il sera progressivement remplacé par l’Eurocode 5, texte élaboré à partir du milieu des années 90 et applicable dès 2005. En 1972 sort le DTU 31.2, norme française de construction de maisons et bâtiments à ossature bois.

À noter que sa première version ne s’appliquait qu’aux maisons individuelles. Une nouvelle version vient d’être rédigée et adressée à l’Afnor ; elle devrait paraître dans les prochains mois. Ce texte est donc toujours d’actualité. Ce tournant des années 70 voit apparaître nombre d’innovations techniques, fondamentales pour l’évolution des solutions actuelles.

L’une des créations emblématiques de cette époque est la fermette industrialisée. En rupture totale avec la charpente traditionnelle, elle repose sur la répétitivité de membrure de petite section tous les 60 à 90 cm. Concept issu d’une analyse de la valeur telle que l’industrie aime à en faire – on retient juste la quantité de matière nécessaire –, il assure la stabilité perpendiculaire de la toiture et la reprise des efforts liés aux charges (tuiles, isolation, neige et vent).

Le bois s’adapte aux nouveaux modes de construction

La productivité du bois n’a cessé d’être améliorée. La fermette a en particulier profité de l’arrivée de l’informatique.

À sa création, un fournisseur demandait un délai de trois jours pour livrer la charpente d’une maison de 120 m² ; fin des années 90, avec les outils de gestion de production, une demi-journée suffisait. Cette solution reste majoritaire en maison individuelle.

Autre grande innovation apparue à peu près au même moment : le lamellé collé. Cette technique, imaginée au début du 20e siècle en Suisse, assemble des bois de qualités mécaniques différentes à l’aide de colles pour former des poutres, portiques et colonnes massives, droites ou articulations.

Leur mise au point a ouvert la voie à la construction de vastes halls, sans poteau intermédiaire – il est possible de dépasser les 150 m de portée – ; elles rappellent les structures de fonte du début du 20e siècle. Leur conception permet de reprendre plus d’efforts qu’une poutre de bois brut, et la souplesse de leur mode de production sur mesure permet de les adapter à chaque site.

Le matériau étant cinq fois plus léger que le béton, il permet au concepteur d’économiser sur le poste fondations. Le lamellé-collé s’est ainsi imposé pour la construction de gymnases, de piscines, de locaux industriels… Pour autant, cette solution répond aux marchés de niche.

Années 2000 : viser haut !

Le secteur de la construction bois garde l’ambition de se placer en construction d’immeubles, qu’il s’agisse de logements ou de bureaux. Et cela, grâce à deux innovations.

Le déclic se produit vers l’an 2000 avec la diffusion de deux innovations. En premier : les poutres en I pour les planchers et charpentes, une combinaison de panneau d’OSB maintenu par deux membrures rainurées en bois brut.

Les pièces de différentes hauteurs sont disponibles en longueur maximale de 12 m, contre généralement 5 à 6 m en bois brut. Concepteur du produit dans les années 80, le finlandais Finforest décroche un avis technique en 2007. Second produit innovant : les panneaux de préfabrication en lits de bois brut croisés, dits CLT pour « cross laminated timber ». Destinés aux parois verticales, ils peuvent être produits en hauteur de 3 m et en longueur de 12 à 16 m !

Cette innovation tient aux travaux de R&D des scieurs allemands et autrichiens pour optimiser leur ressource en lui apportant une forte valeur ajoutée, et adapter le bois brut aux nouveaux modes constructifs. L’autrichien KLH, représenté en France par le scieur vosgien Lignatec, obtient un avis technique en 2002.

Apparition de nouveaux composants

Dès les années 90, ces matériaux structurels ont intéressé les constructeurs et les architectes. Il faut rappeler l’engouement pour la haute qualité environnementale, la HQE, lancée à cette période. Les publications spécialisées présentent des réalisations écologiques et innovantes produites en Scandinavie et dans les régions allemandes du Bade Wurtenberg, et autrichiennes du Vorarlberg.

Ces nouveaux composants associent modernité et montage « mécaniques » rapide à l’aide de connecteurs métalliques ; ils respectent aussi la tradition – comme les liaisons tenons-mortaises – et proposent une finition brute élégante. Les architectes ont su exploiter leurs propriétés esthétiques tout en montrant leurs capacités techniques.

Un essor est offert au matériau bois avec la parution de la réglementation thermique 2012 (RT 2012). Ce texte souligne « en creux » des objectifs techniques que le bois est à même de relever de manière simple et éprouvée : réduction des déperditions thermiques des parois et toitures, chasse aux ponts thermiques, isolation repartie, inertie thermique, étanchéité à l’air…

2010 à aujourd’hui : le bois peut-il lutter contre le changement climatique ?

En filigrane, derrière ces initiatives, une question se pose : le bois sera-t-il le matériau de la lutte contre le changement climatique ?

Pour affuter la réponse d’arguments objectifs, les pouvoirs publics ont mis sur pied, en 2009, le Codifab, un comité professionnel de développement des industries du bois chargé de mettre à niveau les connaissances techniques et savoir-faire de la filière sur ces sujets pointus.

De 2009 à 2012, il porte un « plan bois 1 » qui bénéficie de 4 M€ de financement issu du rassemblement des taxes versées par les acteurs de la filière. Les travaux ont porté sur l’incendie, la sismicité, les modèles de structures…

Les résultats sont rapides. Et l’ambition de proposer des tours à ossature bois, de 28 m et plus (on parle de 50 m et, ailleurs, de 100 m), n’est plus une utopie. Les aménageurs publics et les maîtres d’ouvrages s’intéressent de près au concept « bas carbone ». Des collectivités – EpaMarne dans l’est parisien ou la ville de Saint-Étienne – ont placé leur réflexion urbaine sous ce vocable ; le bois y a été consacré comme matériau de choix pour les nouveaux projets.

Un comportement énergétique intéressant

Le « plan bois 2 » du Codifab, de 2012 à 2016, oriente la filière vers les outils de formation, la valorisation des feuillus en construction, sur l’utilisation du bois en rénovation. L’actuel « Plan bois 3 » se donne pour mission de diffuser toute l’information acquise auprès des professionnels, d’accompagner la maîtrise d’ouvrage et de soutenir le développement technique de la filière via la digitalisation.

En France, fort de ce succès, la réglementation thermique 2020 testée sur la base du référentiel E+C- vient confirmer le basculement. Une douzaine de chantiers de préfiguration sont menés en bois ou en solutions mixtes béton-bois. Satisfaction suprême : après mise en exploitation des bâtiments, on s’aperçoit que les résultats de comportements énergétiques sont, avec le bois, les plus proches de ceux affichés en modélisation initiale. Ce travail donne actuellement lieu à une compilation de données par le centre technique FCBA. Le document devrait être mis à disposition d’ici cet été.

De belles promesses pour les Jeux Olympiques !

De secteur « auxiliaire », la construction bois s’est progressivement imposé comme solution globale. Mais elle est encore faible : 10 % en maisons individuelles, 3 % en collectif.

Le sujet du développement de la filière fait partie des enjeux économiques : le Contrat de filière bois signé en novembre 2018 pose, pour 2022, l’objectif de 6 % de bâtiments collectifs neufs et 15 % de maisons individuelles neuves ; en rénovation, les parts de marchés ciblées sont respectivement de 15 et 20 %.

La volonté politique est de massifier l’usage du bois en construction-rénovation et d’accroître la compétitivité de la filière. Elle veut aussi favoriser le regroupement d’entreprises. La construction bois devrait franchir une étape au milieu des années 2020 : les équipements pour les JO de 2024 sont promis comme peu impactant en termes de CO2.

Sur les 400 000 m² de village olympique qui seront construits, 80 % des bâtiments seront en bois et biosourcé, a annonce? Nicolas Ferrand, directeur général de Solideo, établissement public chargé du chantier.

Les tendances « Bois » à suivre

Développer des ouvrages tout bois

Woodeum, promoteur immobilier arrivé en 2014 propose des constructions de grandes tailles à structure bois à partir d’élément en CLT (cross laminated timber à partir de bois massif) et de composants biosourcés, que ce soient des immeubles résidentiels ou des bureaux. L’objectif est de réduire l’impact carbone des projets.

Particularité : à l’intérieur, le bois est toujours visible. Les architectures retenues privilégient aussi les apports naturels d’énergie, et leur maîtrise (brise-soleil ou végétaux pour éviter l’éblouissement…).

Pour les murs, les dalles, les toitures

KLH, le pionnier autrichien du CLT propose une des plus larges gammes de panneaux pour les murs, les dalles et les toitures. Les panneaux pour murs sont disponibles en épaisseur de 60 à 180 mm ; ceux pour plafonds et toitures sont disponibles en épaisseurs de 60 à 320 mm. Ce fournisseur les propose en 3, 5 et 7 plis. Tous les panneaux de murs sont réalisables en format maximal de 2,95 m de large et de 16,5 m de long, les largeurs standards étant de 2,4, 2,5, 2,73 et 2,95 m, la longueur minimale de 8,25 m, et les adaptations par pas de 5 cm.

Après les bardages, le CLT

Piveteau, a lancé fin 2018 une production de panneaux de CLT pour les murs et les dalles. Les types T, destinés aux murs, sont proposés en 3 et 5 plis, en épaisseur de 60 à 200 mm et en dimension maximale de 3,5 m de large et de 16 m de long. Les types L, pour planchers et toitures, présentent une orientation des lames dans le sens de la longueur des panneaux pour améliorer la résistance à la flexion ; ils sont disponibles en 3 à 9 plis et en dimensions maximale de 3,5 m de large et de 16 m de long. Deux niveaux de finition sont réalisables, selon la visibilité ou non des surfaces.

La poutre en I qui vient de l’ouest

Produites par Guillet Production dans ses usines des départements du centre ouest de la France (de la Loire-Atlantique à la Charente), les poutres en I Trica sont déclinées en trois versions : à âme en bois massif et semelles en bois massif ou en lamellé ; à âme en panneaux d’OSB avec semelles en lamibois (LVL) ou en bois massif ; à âme en métal et semelles en bois massif, en lamellé ou en bois massif reconstitué (BMR). L’industriel développe sa gamme standard sur des semelles de 90 mm de large et de 45 et 60 mm de hauteurs ; pour répondre aux différentes charges (avec ou sans plafond, pour reprendre les charges neige et vent), les poutres sont proposées en hauteurs de 255 a? 490 mm pour des portées jusqu’à 10 m.

Du CLT jusqu’à 20 m de longueur

Monnet-Sève, industriel du sud-ouest de la France a lancé ses panneaux de bois massif lamellé croisé PLX, sous avis technique, en 2015. Ses pièces pour murs et planchers peuvent être produites en longueur maximale de 20 m et en hauteur de 3,5 m. En épicéa ou en douglas, elles sont réalisées en 3, 5 et 7 plis et en épaisseurs de 61 à 260 mm.

Article publié le 7 mai 2019

Source : batirama.com / Bernard ReinteauB

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