Bois massif et CLT : quand les immeubles de grande hauteur sont de nouveau construits en bois

Le bois massif (massivträ) est un terme générique pour les éléments de construction en bois massif collé, assez résistants pour porter de grands et hauts bâtiments. Les principaux sont le bois lamellé croisé, CLT (KL-trä), où des planches sont collées en couches aux fibres alternativement orientées dans des directions différentes pour former de rigides panneaux de murs et de planchers, et le lamellé-collé (limträ), où des lamelles sont collées dans le même sens pour faire de longues poutres et de longs poteaux. Les éléments sont fabriqués en usine et montés rapidement sur place. Depuis la modification des règles de construction dans les années 1990, des immeubles de plusieurs étages en bois sont de nouveau construits en Suède, et le Sara kulturhus de Skellefteå, de 2021, est l'un des plus hauts.

Faits

Qu'est-ce que le bois massif ?

Une maison individuelle suédoise ordinaire est construite à ossature : un squelette de minces montants verticaux revêtus de panneaux et de lambris, avec de l'isolant entre eux. Le bois massif, c'est autre chose. Ici, murs, planchers et toits sont faits d'épais panneaux ou de grosses poutres de bois massif, de sorte que le bois porte lui-même, sans être divisé en fines pièces.

Le produit le plus important est le bois lamellé croisé, souvent abrégé en KL-trä ou CLT d'après l'anglais cross-laminated timber. Des planches sont posées en trois, cinq couches ou davantage, et chaque couche est tournée de sorte que les fibres soient perpendiculaires à celles de la couche en dessous. Les couches sont collées et pressées en grands panneaux rigides. Comme le bois n'a plus une seule direction faible, le panneau peut porter dans plusieurs directions et servir à la fois de mur et de plancher.

Le lamellé-collé est le parent plus ancien. Les lamelles y sont collées dans le même sens, et le résultat donne des poutres et des poteaux qui peuvent être bien plus longs et plus puissants que ne le permet un arbre isolé. Le lamellé-collé est utilisé depuis longtemps dans les salles de sport, les ponts et les grandes toitures. Dans beaucoup de bâtiments en bois modernes, les deux sont combinés : une ossature de poteaux en lamellé-collé et des poutres, et des planchers en CLT.

Pourquoi de nouveau le bois ?

Le bois est le plus ancien matériau de construction de Suède. Des maisons en rondins horizontaux furent bâties de l'époque viking jusqu'au XIXe siècle, et églises, fermes et villes entières étaient en bois. Mais les villes de bois brûlaient sans cesse, et c'est pourquoi les villes exigèrent aux XVIIe et XVIIIe siècles que les maisons du centre soient construites en pierre ou en brique. Au XXe siècle, les règles de sécurité incendie empêchèrent la construction d'immeubles de plusieurs étages en bois, et jusqu'en 1994 les maisons de bois ne pouvaient pas avoir plus de deux étages en Suède.

La nouvelle règle imposa des exigences sur la manière dont un bâtiment doit résister à un incendie, et non sur le matériau dont il est construit. Parallèlement, les produits de bois collé devinrent plus résistants et moins chers, et la question climatique donna au bois un nouvel argument. Un arbre en croissance absorbe du dioxyde de carbone, et le carbone reste dans le bois aussi longtemps que le bâtiment tient debout. En outre, la fabrication d'éléments en bois exige moins d'énergie que celle du ciment et de l'acier. La Suède a de grandes forêts et une forte industrie du bois, et depuis les années 2000 des immeubles de plusieurs étages en bois sont construits dans de nombreuses villes suédoises.

Le bois massif a aussi des avantages pratiques. Les éléments sont légers par rapport au béton, ce qui réduit les fondations et permet de construire en surélévation d'immeubles existants. Ils sont fabriqués avec une grande précision en usine, et sur le chantier ils sont soulevés par la grue et vissés ensemble, sans béton à couler ni à faire sécher. Le chantier est plus rapide et plus silencieux. L'inconvénient est que le bois doit être protégé de la pluie pendant la construction et que le bruit entre les étages exige des solutions soignées.

Une maison de bois ne brûle-t-elle pas ?

Le bois brûle, mais une épaisse pièce de bois massif brûle lentement et de façon prévisible. Lorsque la surface se carbonise, une couche de charbon se forme et isole le bois à l'intérieur, et le cœur conserve longtemps sa capacité portante. Le concepteur calcule la vitesse à laquelle le bois se carbonise et dimensionne poutres et panneaux plus épais, de sorte que ce qui reste après un certain temps porte encore. L'acier, en revanche, peut ramollir et céder lorsqu'il devient assez chaud, s'il n'est pas protégé.

En pratique, une partie du bois est souvent recouverte de plaques de plâtre, et les hauts bâtiments en bois reçoivent sprinklers et compartimentage comme les autres. La part de bois que l'on peut laisser visible est un arbitrage entre protection incendie et architecture. Dans les espaces publics du Sara kulturhus, l'ossature de lamellé-collé est visible.

Sara kulturhus et d'autres hauts bâtiments en bois

La commune de Skellefteå voulait réunir la bibliothèque, le théâtre et l'art de la ville dans une nouvelle maison de la culture et choisit de la construire en bois, en se référant à la forêt et à la tradition des scieries du Västerbotten. White arkitekter remporta le concours en 2016 avec un projet d'Oskar Norelius et Robert Schmitz, et le bâtiment ouvrit en 2021. Il porte le nom de l'écrivaine Sara Lidman, originaire de la région. Le bois venait d'une scierie voisine.

Le Sara kulturhus comprend une partie basse avec bibliothèque, scènes pour le théâtre du Västerbotten, centre d'art et musée, avec poteaux et poutres de lamellé-collé et planchers et murs de CLT. Au-dessus s'élève un hôtel de vingt étages, construit en modules préfabriqués de bois lamellé croisé fabriqués en usine et empilés sur place. Même les cages d'ascenseur sont en bois, ce qui était inhabituel lors de la construction. À son ouverture, il comptait parmi les plus hauts bâtiments en bois du monde.

En Norvège, la tour Mjøstårnet à Brumunddal fut achevée en 2019, avec dix-huit étages et une ossature de lamellé-collé. De hauts bâtiments en bois ont depuis été construits dans plusieurs pays, et les records changent vite. Ce qui est nouveau avec le bois massif, ce n'est pas le matériau mais l'échelle : le bois peut désormais faire ce qui était réservé depuis cent ans à l'acier et au béton. Le Sara kulturhus figure aussi dans l'histoire suédoise sous l'époque contemporaine et parmi les bâtiments de l'architecture contemporaine.

Mur porteur ou ossature

Un bâtiment peut porter de deux façons. Soit les murs portent, comme dans une maison maçonnée, soit un squelette de poteaux et de poutres porte, et les murs ne sont plus qu'une enveloppe. Le schéma de l'ossature ci-dessous montre la différence. Le bois massif peut faire les deux : les panneaux de CLT peuvent former des murs porteurs qui assemblent le bâtiment en une boîte, et le lamellé-collé peut former un squelette à plans libres et grandes fenêtres. Souvent, ils sont combinés dans un même bâtiment.

L'histoire du bois massif en Suède est donc un retour. Des planches verticales des églises en bois debout et des maisons en rondins des paysans aux panneaux fabriqués en usine d'aujourd'hui, le bois a porté les maisons suédoises, et le guide sur les maisons de bois suédoises raconte la partie la plus ancienne. La succession des matériaux apparaît dans la frise chronologique des notions de base sur les matériaux, et le mot « massivträ » figure dans le glossaire.

Comment reconnaître le bois massif

Exercice

Qu'est-ce qui distingue le bois lamellé croisé du lamellé-collé ?