Le récent article d'Archi.ru sur la maison en bois de 8 étages de l'architecte Gert Wingord à Stockholm (9 étages, si vous comptez le grenier) a suscité une vive réaction de la part de nos lecteurs. Nous avons décidé de développer ce sujet et de parler des bâtiments en bois de huit étages et plus - comment ils sont construits et si le bois peut rivaliser avec le béton armé.
Les technologies
Les bâtiments en bois à plusieurs étages sont construits en utilisant la technologie du bois lamellé-croisé ou X-lam - à partir de panneaux croisés de grande taille (panneaux CLT), qui effectuent tout le travail des colonnes, poutres et chevrons du système traditionnel. Le bois d'épicéa est généralement utilisé pour leur fabrication. Des lamelles de bois séchées de 10 à 45 mm d'épaisseur sous une pression d'au moins 0,6 N / mm2 sont collées les unes aux autres à l'aide d'un liant sans résines phénol-formaldéhyde. En raison de la disposition perpendiculaire des fibres, l'anisotropie du bois est nivelée, l'effet de séchage est réduit à presque un minimum et la capacité portante est considérablement augmentée. Le plus souvent, les panneaux sont utilisés de 3 à 7 couches d'épaisseur.
Au même endroit, dans la production, à partir des éléments résultants conformément aux dessins soigneusement élaborés, des panneaux sont découpés avec toutes les ouvertures nécessaires, dans certains cas même avec des canaux pour le câblage électrique et les communications. Les dimensions maximales possibles sont de 16,5 mx 2,95 mx 0,5 m, mais elles sont généralement réduites en longueur: la limitation de taille impose le besoin de transport.
Ensuite, tous les panneaux sont marqués et transportés sur le chantier avec un schéma de montage détaillé. C'est l'une des étapes les plus longues, car souvent les matériaux en bois de grande taille voyagent non seulement d'un pays à l'autre par voie terrestre, mais traversent également l'océan: par exemple, pour un immeuble résidentiel à Melbourne, les structures de support ont été fabriquées en Autriche.
Sur le chantier, il ne reste plus qu'à assembler tous les éléments dans le bon ordre - et c'est une tâche assez difficile, admettent les ingénieurs: la plupart des erreurs sont commises lors de l'assemblage. Mais s'ils peuvent être évités, le processus est beaucoup plus facile et plus rapide qu'avec la construction d'immeubles de grande hauteur traditionnels en béton armé. Quatre constructeurs et une grue ont assemblé un bâtiment en bois de 8 à 10 étages en 9 à 10 semaines, travaillant plusieurs jours par semaine. Ces interruptions de travail sont associées à un approvisionnement échelonné en panneaux: si l'ensemble complet était amené en une seule fois, un hangar séparé serait nécessaire pour le stockage des matériaux de construction. En conséquence, il s'avère environ 3 jours ouvrables par étage - c'est ainsi que s'est déroulée la construction du bâtiment de Murray Grove à Londres. Outre la rapidité, la construction de bâtiments en bois à plusieurs étages se distingue par la propreté du chantier et le silence relatif du processus d'installation.
Les charges les plus importantes dans la structure surviennent au niveau des joints entre les panneaux muraux et aux points de butée aux murs du plafond. Les panneaux sont reliés les uns aux autres à l'aide de goupilles, de plaques d'acier et d'une série de vis croisées, parfois jusqu'à 550 mm de longueur.
L'un des avantages incontestables des structures modernes en panneaux CLT est leur légèreté comparative avec une capacité portante élevée: un faible poids facilite le transport, réduit la charge sur les fondations et accélère le processus d'installation. En tenant compte à la fois du temps passé à la production et du temps de montage direct sur site, tout se déroule ensemble environ deux fois plus vite qu'avec la construction de systèmes traditionnels.
Les panneaux collés ont des qualités acoustiques élevées: ils ont une densité nettement plus élevée que le bois massif, et les tolérances pour l'ajustement sur le chantier ne dépassent pas +/- 5 mm, tandis que dans le béton armé, elles sont de 10 mm. Cet ajustement serré augmente l'étanchéité à l'air, réduit les pertes de chaleur et facilite l'assemblage des éléments structurels.
Entre autres choses, les fabricants et les architectes soulignent le respect de l'environnement de cette technologie. Le bois est une ressource naturelle qui se renouvelle plus vite qu'elle ne se consomme. Les arbres absorbent le dioxyde de carbone, et pendant la vie de l'arbre, il s'accumule (séquestre) jusqu'à ce que la plante commence à pourrir, se décomposer ou brûler: puis le CO2 est relâché dans le sol et dans l'atmosphère. Ainsi, si un arbre sain contenant du carbone accumulé est utilisé dans la construction, le retour du dioxyde dans l'environnement ne se produira pas. Un mètre cube de bois stockera une tonne de CO2, et un nouvel arbre poussera à la place de l'arbre abattu. En fin de vie, les bâtiments en bois sont très faciles à démonter et à recycler, réutilisés ou même devenir eux-mêmes une source d'énergie, par exemple en tant que combustible fossile. Substituer du bois à une partie du volume d'acier ou de béton armé actuellement utilisé dans la construction - matériaux très énergivores en production - peut conduire à des réductions significatives des émissions de CO2.
Résistance au feu
De nombreuses personnes remettent en question la sécurité incendie des bâtiments en bois à plusieurs étages. Bien sûr, le bois brûle, mais pas l'acier, mais le degré d'inflammabilité n'est pas un indicateur de la résistance au feu. Le bois a une faible conductivité thermique et peut maintenir l'intégrité de la structure pendant une longue période. Il est très difficile de mettre le feu à une bûche, une poutre ou un panneau de bois épais, mais s'il prend feu, il brûle très lentement et selon un schéma prévisible.
Lorsque le bois chauffe à partir d'environ 280 ° C, une couche carbonisée se forme à sa surface, qui couve et isole le noyau, compliquant le flux d'oxygène à l'intérieur, ce qui ralentit le processus de combustion. Le bois massif couve à une vitesse d'environ 0,5 à 0,8 mm par minute: par exemple, 30 à 50 mm de la couche extérieure brûlent à partir d'un faisceau de 200 mm en 60 minutes. Le danger d'effondrement se produit à environ 500 ° C, car à cette température la couche de carbone protectrice devient chaude et s'enflamme. La limite de résistance au feu - la période pendant laquelle une structure en bois conserve sa capacité de charge - dépend de la taille de sa section et de ses dimensions: plus les dimensions sont grandes, plus il est difficile de s'enflammer et plus le processus de combustion est.
Aux mêmes températures, l'acier non combustible, mais thermoconducteur, fond, se déforme dans des directions différentes et, à environ 450–500 ° C, il perd sa capacité portante. Une structure en acier non traitée par la protection incendie s'effondre dans les 15 minutes suivant le début de l'incendie, et il est impossible de calculer exactement où l'effondrement se produira. Par conséquent, le principal avantage de la construction en bois en cas d'incendie est une résistance au feu accrue et la prévisibilité du comportement.
Pourquoi c'est important? Si un incendie s'est déclaré et qu'il n'a pas été possible de neutraliser sa source, il est nécessaire de faire sortir les personnes du bâtiment: pour que l'évacuation réussisse, il faut savoir exactement combien de temps la structure conservera son intégrité et où elle s'effondrera.. Lors de la combustion de structures en bois, ce temps est calculé et le lieu de leur effondrement est prévisible. De plus, la combustion du bois produit une quantité modérée de fumée rarement toxique. Ces propriétés naturelles, associées aux technologies réfractaires modernes, donnent de bons résultats.
Pour éviter un incendie, les structures sont traitées en usine avec des produits ignifuges, et pour neutraliser la source, des systèmes d'avertissement et des systèmes de gicleurs sont installés.
Les plus hautes maisons en bois
8 étages: Bridport House, Londres
Bridport Pl Londres
Architectes Karakusevic Carson
Lors du choix du type de charpente porteuse, les architectes ont été guidés par les critères de poids de la structure: un tuyau de drainage du XIXe siècle passe sous le chantier, qu'il fallait conserver. Un bâtiment traditionnel en béton armé serait d'une lourdeur inacceptable, c'est pourquoi des panneaux stratifiés croisés ont été choisis.
Bridport House a remplacé l'ancienne maison de 5 étages des années 1950. Il y a 41 appartements dans le bâtiment, les résidents du premier étage ont leur propre accès à la rue et aux patios, et les résidents des 33 appartements restants ont des balcons spacieux. La façade est revêtue de briques et les balcons saillants sont recouverts de feuilles de cuivre. La charpente du bâtiment, constituée de panneaux stratifiés croisés, a été assemblée en 12 semaines.
9 étages: Stadthaus
24 Murray Grove Londres
Architectes Waugh Thistleton
London's 24 Murray Grove a neuf étages de 29 appartements de deux types différents: des unités commerciales appartenant à des locataires et des unités louées par le Metropolitan Housing Trust. Le bloc social occupe les quatre premiers étages, le bloc commercial occupe les cinq derniers et ces blocs sont complètement isolés les uns des autres.
Le passage d'un bloc à l'autre se reflète dans le dessin des façades: au niveau du 4ème étage, les panneaux gris sont remplacés par des blancs. La façade est revêtue de 5000 panneaux (1200 mm x 230 mm), dont 70% sont des déchets recyclés de l'industrie du bois. Leur dessin ressemble au jeu d'ombre et de lumière créé pendant la journée sur les façades des bâtiments et des arbres environnants.
Bien que la technologie de construction à partir de panneaux collés soit plus chère que le béton armé traditionnel, elle permet d'économiser sur le chantier. Par exemple, il faudrait environ 72 semaines pour ériger une structure similaire en béton armé, alors que ce bâtiment a été achevé en 49. Dans ce cas, la structure porteuse elle-même a été assemblée par quatre constructeurs en 27 jours ouvrables, soit 9 semaines, 3 jours chacun. De plus, il n'était pas nécessaire d'utiliser une grue à tour coûteuse: ils ont géré avec un levage mobile et des échafaudages pour les travaux de revêtement de façade.
Vous pouvez en savoir plus sur l'aménagement du territoire et la composante environnementale du projet.
ici.
9 étages: Via Cenni, Milan
Rossiprodi Associati s.r.l.
Pour la première fois, une structure de grande hauteur en panneaux stratifiés croisés est utilisée dans une région sujette aux tremblements de terre: à la périphérie de Milan, la probabilité de tremblements de terre n'est pas très élevée, mais existe toujours, et la technologie X-Lam rencontre toutes les exigences de la construction dans ces zones.
Le complexe résidentiel d'une superficie totale de 17 000 m2 se compose de quatre tours de 9 étages reliées par un stylobate à 2 niveaux. Le complexe compte 124 appartements de 2 à 4 pièces (de 50 à 100 m2). Les tours de 13,6 x 19,1 m de plan et 27,95 m de hauteur sont du même type, mais pas identiques: l'aspect individuel est formé par le motif des balcons.
L'épaisseur structurelle des murs diminue de 20 mm tous les deux ou trois étages: au premier, elle est de 200 mm, au neuvième - 120 mm. Planchers - 200 et 230 mm (7 couches). Les portées inférieures à 5,8 m sont recouvertes d'un panneau à 5 couches de 200 mm et les portées inférieures à 6,7 m sont recouvertes d'un panneau à 7 couches de 230 mm. Les panneaux sont assemblés à l'aide de vis de connexion spéciales de 200 à 550 mm de long.
La zone où se trouve le bâtiment est une série de fermes italiennes traditionnelles d'une part, et un complexe de bâtiments administratifs, commerciaux, industriels et commerciaux urbains d'autre part. L'idée du projet était de combiner ces deux types de développement et de créer un espace frontalier - une transition de la typologie urbaine à la typologie rurale. En raison de la présence dans la maison d'appartements de différents types (de 65 m2 à 125 m2) et d'espaces publics à des fins diverses, les architectes ont voulu créer un environnement propice à l'émergence d'une communauté locale et créer un centre d'attraction pour le toute la zone.
10 étages: Forté, Melbourne
807, rue Bourke, port Victoria
Développeur - Lend Lease
Avec une hauteur de 32,17 m, Forté est considéré comme le plus haut bâtiment en bois du monde: il compte 10 étages, érigé en seulement 11 mois, et il a fallu 38 jours ouvrables pour installer la structure portante en bois. La maison dispose de 23 appartements: 7 une pièce (59 m2), 14 deux pièces (80 m2) et 2 penthouses deux pièces (102 m2).
La fondation et le premier étage sont en béton armé: en plus de transférer la charge au sol, il protège la partie en bois sus-jacente du problème typique de la région - les attaques de termites. Tous les autres éléments sont constitués de panneaux stratifiés croisés - des murs et plafonds aux cages d'ascenseur et aux escaliers. Murs - Panneaux 5 plis de 128 mm avec plâtre réfractaire de 13 mm des deux côtés. Planchers - Panneaux de 146 mm avec une couche de plâtre réfractaire de 16 mm. La limite de résistance au feu de ces structures est de 90 minutes. Le mur extérieur, proche du site adjacent de 6 mètres, est épaissi pour une protection supplémentaire contre les incendies dans cette direction. La fixation métallique des panneaux aux murs est masquée par une chape. L'ascenseur et les cages d'escalier sont réalisés en double paroi: selon les calculs des concepteurs, en cas d'effondrement d'une partie du bâtiment, ils pourront conserver leur intégrité et leur capacité portante.
Les façades sont revêtues de panneaux d'aluminium, les balcons, prolongement des panneaux de plancher, sont recouverts d'une membrane d'étanchéité en polyuréthane, puis de carreaux le long de la chape. Les panneaux en bois CLT sont laissés ouverts uniquement sur les plafonds des loggias et sur un mur à l'intérieur de chaque appartement.
Dans les loggias, il y a une place pour les mini-jardins, et les précipitations sont collectées et utilisées pour les besoins techniques, y compris dans le système d'arrosage.
14 étages: Treet, Bergen
Damsgårdsveien 99
ARTEC Arkitekter / Ingeniører
La construction est en cours dans la ville norvégienne de Bergen
Maison en bois de 49 mètres - la plus haute du monde aujourd'hui. La moitié des 62 futurs appartements ont déjà été vendus, et en octobre 2015, les locataires devraient s'installer sur ses 14 étages.
Toutes les charges verticales sont portées par des fermes verticales en bois lamellé-collé (colonnes de sections 495 x 495 mm et 405 x 650 mm, entretoises - 406 x 405 mm), et les escaliers, les cages d'escalier et d'ascenseur, les murs et les plafonds sont érigés à partir de panneaux en CLT. La période de résistance au feu du système de roulement principal (fermes) est de 90 minutes, du secondaire (panneaux CLT) - 60 minutes.
L'un des principaux objectifs du projet était de trouver un moyen de résister aux charpentes légères en bois aux fortes charges de vent de la ville balnéaire. Pour ajouter de la masse au bâtiment, pour augmenter la rigidité en reliant les fermes les unes aux autres, et pour réduire l'amplitude d'oscillation, trois dalles de béton ont été ajoutées en tant que dalles - au niveau des cinquième et dixième étages et en tant que toit. Ainsi, la flèche horizontale maximale des fermes au sommet du bâtiment est de 71 mm, soit 1/634 de la hauteur du bâtiment: cela satisfait à la norme norvégienne de 1/500.
Le temps venteux et humide a influencé non seulement la solution constructive, mais aussi l'aspect de la maison: les façades nord et sud sont vitrées, les façades ouest et est sont recouvertes de panneaux métalliques.
Futur possible
Le coût des constructions en panneaux CLT est encore assez élevé. Cela est principalement dû au nombre limité d'acteurs sur le marché: il n'y a que 2 à 3 grands fabricants dans le monde, et une grande partie des coûts est imputable au transport des matériaux depuis l'Autriche - le principal fournisseur - partout dans le monde. Ironiquement, en plus des coûts financiers, cela «fournit» une émission importante de CO2 - qui a été si diligemment évitée en transformant le bois en matériau de construction.
Mais les partisans de la technologie CLT ne sont pas découragés: ils sont convaincus que l'avenir appartient aux gratte-ciel en bois. En combinant un noyau en béton armé avec un système de support secondaire en bois, ou, au contraire, des poteaux et des poutres en bois avec des plafonds monolithiques, des bâtiments de 25 à 30 ou même 40 étages peuvent être érigés. De nombreux calculs d'ingénierie sont effectués, la possibilité de construire un bâtiment de ce type en une semaine seulement est prouvée, des travaux scientifiques sont présentés au public et des solutions architecturales possibles pour des immeubles de grande hauteur en bois sont en cours de développement.
L'architecte canadien Michael Green, l'un des promoteurs les plus célèbres de l'idée de la construction en bois de grande hauteur, espère que son Vancouver natal deviendra le leader du nombre de tours en bois, et que l'ère du béton armé prendra fin après le 20ème siècle: «Je n'ai jamais vu des gens entrer dans l'un de mes bâtiments, ils ont serré dans leurs bras une colonne d'acier ou de béton, mais ils l'ont fait avec une colonne en bois!»
