Apprêt pour bois de masse

TEXTE ET DIAGRAMMES J. David Bowick

Le matériau architectural le plus nouveau au Canada à l’heure actuelle est un matériau ancien : le bois. Mais lorsqu'il est transformé en poutres et panneaux en bois massif, ce matériau séculaire acquiert des qualités structurelles et de résistance au feu qui ouvrent de nouvelles possibilités de construction. Nous avons demandé à l'ingénieur en structure David Bowick de nous expliquer les bases du travail avec des structures en bois massif. Voici ce qu'il nous a dit.

La construction en bois massif, qui utilise des poutres et des colonnes lamellé-collé avec des produits tels que le bois lamellé-croisé (CLT), le bois lamellé-clou (NLT) et le bois lamellé-collé (DLT), en est à ses débuts. Avec le béton et l'acier, il existe des modèles clairs pour la construction commerciale : la dalle plate en béton de 9 × 9 baies, avec 4 mètres d'étage à étage, et pour les grandes surfaces de vente au détail, la baie de 9 × 12 avec des poutres en acier et des solives d'acier à âme ouverte. Avec le bois massif, il semble que chaque projet soit construit à l’aide d’un système structurel unique. Il existe une opportunité d'aller au-delà des préoccupations purement pragmatiques concernant le bois massif. Le caractère unique du système peut devenir un objectif de conception.

Quelles sont les règles de base pour travailler avec cette famille de matériaux ? Les systèmes en bois massif suivent des règles intrinsèquement différentes de celles du béton et de l’acier. Les baies carrées sont efficaces lorsque vous disposez d'un système qui a une résistance et une rigidité similaires dans les deux sens, mais sont inefficaces avec le bois, qui est nécessairement « construit en bâtons » avec des éléments « à sens unique » (éléments qui sont beaucoup plus grands dans une dimension que le d'autres, ou des tabliers beaucoup plus résistants dans un sens que dans l'autre) empilés sur des éléments perpendiculaires à sens unique. Étant donné que les systèmes en bois massif reposent sur des poutres, ils sont nécessairement plus profonds que les systèmes à dalles, ce qui nécessite des hauteurs de sol à sol plus grandes. La beauté du bois et le coût élevé de la construction en bois massif signifient que les architectes et les propriétaires souhaitent souvent exposer et exprimer la structure. La protection contre le feu des structures en bois exposées et les protections contre les éléments pendant la construction crée des défis de conception et peut être coûteuse.

Il faut également considérer l’économie de la construction. Dans le cas d’une construction en bois massif, le coût de la fibre représente environ les deux tiers du coût de la structure. Les éléments en bois massif sont fabriqués hors site en gros morceaux, en profitant souvent du fraisage CNC, ce qui minimise la main d'œuvre en usine et sur site. L’impact est que les systèmes qui minimisent l’utilisation de matériaux peuvent s’avérer économiques, même s’ils entraînent une complexité accrue du système.

À mesure que l’utilisation du bois massif se généralise, il pourrait devenir plus abordable. Depuis de nombreuses années en Amérique du Nord, le coût de la construction est dominé par le coût de la main-d'œuvre. Les estimations actuelles placent la main-d’œuvre à plus de 50 pour cent des coûts globaux de construction. Lorsque d’autres coûts contributifs sont pris en compte, tels que l’équipement et les conditions générales, le coût des matériaux de construction représente une part relativement faible du budget global d’un bâtiment.

De plus, le passage inévitable à une économie basée sur le carbone signifie que les technologies qui contribuent le moins aux émissions de gaz à effet de serre se révéleront en fin de compte les plus économiques. Le bois est une ressource renouvelable qui renferme du carbone. Cela fait partie de la solution plutôt que du problème. La seule question est de savoir combien de temps prendra ce changement et quelle sera l’ampleur de la crise climatique en premier.

Entre-temps, des opportunités et des défis attendent les architectes et les ingénieurs travaillant avec le bois massif. Lors de la conception de cet article, j'avais prévu de présenter les mérites relatifs d'une demi-douzaine de façons d'assembler un plancher en bois massif. J’ai vite réalisé qu’il y en avait bien plus que cela. Voici quelques-uns.

1 pont court à poutre longue

S’il existait un système « normal » pour le bois massif, ce serait celui-là. En fait, le « premier bâtiment commercial en bois en 100 ans » de Toronto, au 80 Atlantic, utilise cette configuration, il vaut donc la peine d'en discuter d'abord.

Gary Williams, président du fabricant Timber Systems, m'a dit un jour que « le système doté de la terrasse la moins chère sera le système le moins cher ». Cela peut sembler contre-intuitif puisque, en général, les poutres sont les composants les plus coûteux des planchers. Mais avec le bois massif, les poutres représentent une minorité du matériau ; c'est donc le platelage qui détermine le coût du système. Considérons également le fait que pour réduire le coût du tablier, il faut réduire la portée du tablier, ce qui signifie ajouter des poutres. Mais à mesure que des faisceaux sont ajoutés, la demande sur ces faisceaux diminue proportionnellement. Ainsi, même si le volume de bois utilisé dans la construction du tablier diminue, la quantité de matériau dans les poutres reste à peu près la même.