Esquisses, vol. 24, no 4, hiver 2013-2014

Matériau 2.0De la pitoune au génie

Dopé par les progrès scientifiques, le bois offre désormais toutes les solutions techniques pour bâtir des immeubles de moyenne hauteur sûrs, performants et écologiques. Sommes-nous prêts pour les gratte-ciel ?

Rémi Leroux 

À l’heure actuelle, l’édifice en bois qui revendique le titre du plus haut sur Terre compte 10 étages. Achevée en 2012 à Melbourne, en Australie, la tour résidentielle Forté mesure 32 m et a été construite à partir d’une structure en bois lamellé-croisé reposant sur un premier étage en béton. Et ce n’est qu’une question de temps avant que d’autres tours – portées par des adeptes de la construction en bois tel le Canadien Michael Green (voir autre texte) – ne prennent le haut du pavé. Ainsi, en Nouvelle-Zélande, en Norvège, en Angleterre et en Colombie-Britannique mijotent actuellement des projets d’immeubles en bois de 20, voire 30 étages.

De son côté, le Québec tente de s’inscrire dans la mouvance. En se dotant d’une Charte du bois, il souhaite encourager l’utilisation du bois dans la construction d’immeubles résidentiels. « Cet objectif n’est pas né d’hier, mais reflète plutôt une dynamique à l’œuvre depuis une quinzaine d’années », affirme Richard Desjardins, directeur du programme de production de bois d’ingénierie chez FPInnovations, un centre de recherches sur le secteur forestier. Selon lui, il existe en effet au Québec « une volonté commune et une réelle synergie pour valoriser le bois et ses dérivés ». Dernier clou en date enfoncé dans cette charpente : la Charte du bois, qui permettra d’après lui « de considérer de façon sérieuse et réaliste l’utilisation du bois dans des projets pour lesquels il n’aurait jamais été préconisé auparavant » (voir article sur la charte du bois).

 

Cinq et six étages

En Amérique du Nord, les maisons érigées sur des squelettes de bois sont monnaie courante. « Pour des bâtiments de petite hauteur, c’est le matériau le plus souvent utilisé, dit Richard Desjardins. L’intérêt, aujourd’hui, c’est le créneau du multiétagé. » À l’échelle mondiale comme au pays, il existe une demande importante pour les bâtiments d’une hauteur de 4 à 12 étages. À cet égard, le bois représente une solution sûre et concurrentielle, croit-il.

Mais qui dit altitude dit contraintes supplémentaires. Dans le cas des immeubles de cinq ou six étages, « les concepteurs et les constructeurs doivent surmonter des problèmes d’acoustique, de résistance au feu et de stabilité de la structure », explique Daniel Pearl, architecte associé fondateur de la firme l’ŒUF et professeur à l’École d’architecture de l’Université de Montréal. Comme elle permet de contourner ces problèmes, l’utilisation de panneaux de bois d’ingénierie lamellé-croisé (aussi connu sous son sigle anglais, CLT, pour cross-laminated timber) est aujourd’hui au centre de toutes les attentions pour des projets de cette envergure. 

En effet, les constructions de hauteur moyenne en panneaux de bois lamellé-croisé offrent une grande résistance structurale et possèdent une bonne stabilité globale, poursuit Daniel Pearl : « Il est ainsi possible de créer un contreventement efficace qui résistera à différentes charges latérales, qu’il s’agisse du vent, d’une tempête ou d’un tremblement de terre. »

Les panneaux de bois lamellé-croisé sont constitués de trois, cinq ou sept couches de bois collées et entrecroisées de façon perpendiculaire. En augmentant l’épaisseur des panneaux, on leur confère une plus grande portée ainsi qu’une plus grande résistance au feu.

« Le bois n’étant pas conducteur, il brûle à une vitesse assez constante, explique Caroline Frenette, conseillère technique au Centre d’expertise sur la construction commerciale en bois (Cecobois). Grâce aux simulations, on peut calculer la matière consumée après une heure de feu et ajuster l’épaisseur des panneaux de bois lamellé-croisé en conséquence. » Ces panneaux nécessitent par ailleurs peu de connecteurs métalliques, qui diffusent la chaleur, ce qui permet de réduire davantage les risques de propagation du feu. 

Pour les bâtiments de cinq étages et plus, poursuit Daniel Pearl, « on utilise en général le gypse et d’autres matériaux équivalents pour recouvrir les éléments de bois et accroître la résistance au feu. On peut aussi exposer les panneaux de bois lamellé-croisé sans nuire à leur performance ». Fait à noter, lors d’essais réalisés par le Conseil national de recherches Canada (CNRC), des panneaux de sept couches d’épaisseur (245 mm) ont résisté aux flammes pendant près de trois heures.

Abbaye Val Notre-Dame, Atelier Pierre Thibault<br \>Photo: Alain Laforest

Isolant thermique et acoustique

Le panneau lamellé-croisé présente aussi des atouts sur le plan acoustique. En effet, ces systèmes de construction offrent une insonorisation « tant en ce qui concerne les bruits d’impact que la transmission du son aérien », explique Caroline Frenette. À l’inverse, une ossature métallique requiert une isolation additionnelle.

Par ailleurs, dans des constructions d’acier et de béton de moyenne et de grande hauteur, il est difficile d’obtenir une bonne efficacité énergétique, rappelle Daniel Pearl. « Les ponts thermiques dans ce type de bâtiments sont nombreux et les couper coûte extrêmement cher. » Tout le contraire du bois, dont l’étanchéité naturelle permet de limiter de façon importante les pertes énergétiques. 

La nouvelle réglementation sur l’efficacité énergétique dans les bâtiments résidentiels a renforcé les exigences en matière de recouvrement des ponts thermiques. Outre les panneaux de bois lamellé-croisé, d’autres produits du bois peuvent être utilisés pour respecter ces nouvelles dispositions. Par exemple, certains isolants à base de cellulose et de fibre de bois offrent des performances qui correspondent à celles du polystyrène ou de la fibre de verre. Le problème, reconnaît Caroline Frenette, c’est que ces produits sont encore très peu disponibles au Québec.

Enfin, les attributs écologiques du bois plaident également en sa faveur. Matériau renouvelable présent dans la nature, il fait partie de l’arsenal de lutte contre les émissions de gaz à effet de serre. Alors que l’énergie utilisée pour fabriquer la majorité des matériaux de construction contribue au réchauffement climatique, la production de bois a l’effet inverse, car en grandissant, les arbres absorbent le CO2 et le séquestrent pendant de nombreuses années. En gros, un mètre cube de bois utilisé dans la construction permet de retirer une tonne de CO2 de l’atmosphère. Mais encore faut-il que la ressource soit exploitée de façon raisonnée. Ce qui n’est pas le cas partout sur la planète.

 

Incontournable ? Oui, mais...

Le bois est-il en passe de (re)devenir le matériau de construction incontournable ? Tous n’en sont pas convaincus. « À l’heure actuelle, dit Daniel Pearl, peu d’entreprises au pays sont capables de livrer des panneaux préfabriqués de bois lamellé-croisé. Il n’est donc pas évident de répondre à un appel d’offres quand il n’y a qu’un sous-traitant capable de soumettre un devis. »

Les motivations économiques à utiliser le bois pourraient également freiner sa popularité, du moins à court terme. « Pour un projet en charpente légère, le bois est généralement la solution la plus avantageuse financièrement, dit Robert Beauregard. Lorsqu’il s’agit d’un bâtiment en charpente lourde, ce n’est pas encore le cas. Par contre, il faut s’attendre à un effet boule de neige : plus il y aura de projets, plus le bois va devenir compétitif et les coûts vont baisser. »

Par ailleurs, certaines restrictions subsistent. Par exemple, la Régie du bâtiment du Québec (RBQ) n’autorise pas l’utilisation du bois pour les résidences privées pour aînés. Pourquoi ? 

« Parce qu’il est préférable d’apprendre à marcher avant de courir, répond Richard Desjardins. Pour l’instant, la politique du Québec se limite aux habitations. Mais, ce n’est pas l’inconnue scientifique qui préoccupe le gouvernement, c’est plutôt d’assurer que tous les professionnels qui interviennent sur les chantiers de bâtiments en bois soient conscients des enjeux. Nous sommes en train de développer une industrie : de l’ingénieur au menuisier et de l’architecte à l’inspecteur, il faudra d’abord que tout le monde parle la même langue. » 

Quant aux immeubles en hauteur, il y a loin de la coupe aux lèvres malgré un contexte favorable, selon Daniel Pearl. « Pour des bâtiments qui dépassent les 20 étages, la malléabilité du bois n’est pas suffisante par rapport à l’acier. La solution pourrait alors consister à privilégier une approche hybride bois-acier, le bois constituant la partie la plus importante de la structure. » C’est d’ailleurs le concept retenu par l’architecte Michael Green à Vancouver pour son projet de tour en bois de 30 étages. 

Seul ou combiné, le bois se décline en une variété de matériaux et occupe une place grandissante dans la construction de bâtiments en hauteur. Çà, c’est coulé dans le béton.

Gare Grande Pointe, Petite-Rivière-Saint-François, STGM architectes<br \>Photo: Stéphane Groleau

ENCADRÉ - Bois et gaz à effet de serre : des données chiffrées

On a tous entendu dire que l’arbre, en tant que capteur de CO2, contribuait à assainir l’air. Mais jusqu’à tout dernièrement, faute de données suffisamment précises, les chiffres en la matière se faisaient rares. Or, dans la Charte du bois, Québec avance enfin des données mesurant la performance du matériau à cet égard. On y indique que l’utilisation d’un mètre cube de bois élimine 0,9 tonne de CO2 de l’atmosphère et que les autres matériaux, comme l’acier ou le béton, consomment de 26 à 34 % plus d’énergie et émettent de 57 à 81 % plus de gaz à effet de serre. 

Photo du haut : Aréna et pavillon de services de l'UQAC, Lemay et Les architectes associés.

Crédit: Stéphane Groleau