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LifeCycle Tower One Le premier système constructif bois-béton modulaire industrialisé

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LifeCycle Tower One Le premier système constructif bois-béton modulaire industrialisé

Cette tour, en structure mixte, est une première à plus d’un titre : elle pousse l’industrialisation de la construction jusqu’à la réalisation d’un étage par jour en clos couvert déjà prééquipé. À la clé, un bilan CO2 fortement avantageux, une réelle économie des ressources et une expérimentation pilote, qui déjà se multiplie.

Depuis longtemps, le monde du bâtiment sait qu’il est possible de construire des immeubles en bois de relativement grande hauteur. À Strasbourg (67), il existe des bâtiments de R 6 en bois datant de plus de 300 ans ! Mais le jeu de la concurrence y trouve encore beaucoup à redire et a freiné le développement de ce matériau structurel.

Par ailleurs, l’arrivée des exigences environnementales qui imposent désormais une approche raisonnée des matériaux renouvelables change la donne. D’où un renouveau de l’intérêt pour le bois, dont les capacités structurelles sont reconnues. Un matériau d’autant plus attractif, que son aptitude à la préfabrication s’adjoint désormais des process numériques qui en améliorent la maîtrise. Pour preuve, des premiers bâtiments R 7 et R 8 en construction bois ont été réalisés en Angleterre, en Allemagne et en Autriche.

Deux ans d’étude pour une « gestation » de neuf mois

En novembre 2008, un consortium autrichien publie les conclusions d’un projet de R & D, « Achtplus (8 ) », chargé d’étudier la faisabilité pour la construction de bâtiments de grande hauteur en bois, allant de 8 à 12 niveaux. Le résultat fut au-delà des attentes, puisque l’étude montre qu’en conformité avec les réglementations autrichiennes, il est possible de construire des immeubles de bureaux à R 20 en structure bois. Comme cette recherche et les réglementations citées s’appuient sur les Eurocodes, il est permis de conclure qu’il en est ainsi partout ailleurs en Europe.
Ce groupe d’étude comprenait le major de la construction bois Wiehag, et Uniqa, principal assureur du secteur de la construction, aux côtés de l’agence Schluderarchitektur, de l’Université technique d’Innsbruck, de spécialistes de l’étude des risques et du groupe Rhomberg, major du BTP et tunnelier en Autriche occidentale.
Encouragé par cette première étude, ce dernier a alors invité l’architecte Hermann Kaufmann (1) à l’accompagner dans un projet de développement et a mis en place un outil, la société « Cree by Rhomberg ». Commence une étude concertée ayant pour objectif de faire émerger un système constructif reproductible et de tirer profit de l’ensemble des avantages du bois, matériau renouvelable par excellence : sa stabilité au feu, ses capacités structurelles, son aptitude à la préfabrication, et son association facile avec le béton. La présence du béton dans cette association lui confère de la masse (acoustique améliorée), une plus grande rigidité (contreventement horizontal) et augmente son degré coupe-feu.
La préparation du bâtiment prototype a inversé les temps habituellement attribués à l’étude et au chantier. Deux années d’étude auront été nécessaires à l’élaboration du système constructif et de l’ensemble des détails du bâtiment pour un chantier qui n’aura duré qu’un peu plus de huit mois ! Ces temps d’étude seront amortis dès la mise en chantier du second projet que réalise Rhomberg ainsi. Le nouveau siège du producteur d’énergie Vorarlberger Illwerke à Montafon (Autriche) de 11 500 m 2 (à comparer avec les 2 500 m 2 de la LifeCycle Tower One). Mis en chantier en mars 2012, sa livraison clés en main est prévue en août 2013.

Un chantier test et démonstrateur

Construit sur un terrain appartenant à Rhomberg et livré en août 2012, le prototype LifeCycle Tower One est un R 7 de bureaux. Sa trame est de 2,70 m, la portée des planchers de 8,10 m… un classique, utile aussi bien en usage de bureaux, d’habitat ou hôtelier. Le noyau vertical, en béton armé, contrevente la structure et distribue l’ensemble des étages.
Les planchers, quant à eux, sont préfabriqués en un système hybride bois-béton collaborant qui est au cœur du développement. Le porteur principal du système est constitué d’un réseau de solives en bois sur lequel est coulée en atelier une dalle de répartition.
Chaque composant correspond à la trame. Les solives sont connectées au béton en cisaillement, à la fois par des connecteurs à pas de vis, à raison de 64 par élément, et de réserves fraisées dans le bois.
Les nez de dalle intègrent dans le béton le chaînage et le système connecteur poteau/plancher/poteau. Ainsi, à chaque niveau, c’est le béton qui assure la descente des charges de poteau à poteau. La faisabilité de monter jusqu’à 30 étages avec ce système constructif s’explique par ce principe qui soustrait les bois horizontaux de toute compression verticale.
La résistance au feu réglementaire de 90 min des planchers hybrides bois-béton a été vérifiée par une série de tests à l’échelle 1:1 en laboratoire (selon DIN EN 13501).
Ces tests ont été essentiels au développement du projet, car les planchers devaient assurer la fonction coupe-feu entre étages. La formulation du béton a dû être corrigée à l’occasion des tests pour éviter qu’une forte production d’eau de cristallisation ne désagrège le béton prématurément en cas de feu.
Le bois structurel, poteaux et solives, est laissé apparent selon le principe qu’un feu visible est plus facilement éteint qu’un feu qui se propagerait sous gaine. Le réseau de Sprinklers prévu pour améliorer la sécurité au feu est jugé superflu par l’inspecteur après vérifications régulières des mesures coupe-feu. Dont acte : on le démonte !

Huit jours pour assurer le clos couvert de huit niveaux

La trame stricte permet un calepinage précis et nécessaire à une préfabrication poussée, capable de supprimer tous les aléas d’une mise en œuvre sur chantier. Structurellement, les planchers sont repris sur le noyau central du bâtiment, et portés en façade par des poteaux en bois lamellé-collé.
Pour faciliter et accélérer le montage sur le chantier, les éléments porteurs verticaux sont intégrés en atelier aux éléments de façade. Ces panneaux de façade sont réalisés en ossature bois de 320 mm. La façade se compose d’un revêtement en aluminium brossé (3 mm), d’une ventilation (86 mm), d’un panneau de contreventement en aggloméré lié au ciment (18 mm), et d’un isolant minéral (320 mm), fermé par un OSB (18 mm) en frein-vapeur.
Les vides sont dotés de fenêtres triple vitrage. Cette enveloppe thermique est conçue pour être posée d’un seul tenant, en éléments jusqu’à 12 m de long.
L’ensemble arrive sur chantier par panneaux hauteur d’étage de 3,30 m. L’étanchéité à l’air est réalisée en atelier, par bandes adhésives spéciales. Les panneaux comprennent les huisseries, déjà précâblées pour le contrôle et la détection d’ouverture.
Le montage des étages contre le noyau central n’aura pris que huit jours, y compris huisseries, isolation complète et étanchéité à l’air (2) . Le bâtiment est conforme au standard de Maison passive, une routine désormais en Autriche. La performance énergétique assure donc le maintien de la température de confort à moins de 15 kWh/m2*an. Avec une étanchéité à l’air parfaite, notamment grâce à sa mise en œuvre en atelier, et basée sur une isolation thermique très poussée de 320 mm et le triple vitrage. Le cœur de l’équipement pour la gestion de l’air est une ventilation double flux à récupération de chaleur, développée par le constructeur Drexel & Weiss.

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