Bâtir plus léger

La construction en bois est une alternative durable au béton. Cependant, il existe une lacune dans le calcul statique des bâtiments à ossature bois : les murs avec des ouvertures de fenêtres ne sont pas pris en compte pour le renforcement horizontal, car les données sur leur comportement structurel font défaut. Un projet mené par l'Empa, la Haute école spécialisée bernoise et l’EPFZ, en collaboration avec l'OFEV et l'industrie, vise à changer cela grâce à des modèles mathématiques et des essais à grande échelle. L'objectif : améliorer l'efficacité des constructions à ossature bois grâce à des calculs statiques plus précis. « Nous étudions le renforcement horizontal des bâtiments avec des murs à ossature bois comportant des ouvertures de fenêtres », précise Nadja Manser, chercheuse à l'Empa.

Les bâtiments doivent non seulement résister aux charges verticales, telles que la neige et leur propre poids, mais aussi à celles qui s'exercent latéralement, par exemple le vent sur la façade ou les tremblements de terre. Les ingénieurs civils doivent calculer ces charges horizontales lors du processus de planification afin de concevoir des constructions suffisamment rigides et sûres. Dans le domaine de la construction à ossature bois, il existe toutefois une lacune dans les connaissances : « Ni en Suisse ni dans d'autres pays européens, il n'existe aujourd'hui de réglementation sur la charge horizontale qu'un mur à ossature bois peut supporter lorsqu'il comporte une ouverture de fenêtre », relève Nadja Manser. « Dès qu'une fenêtre est prévue dans la façade, l'ingénieur chargé de la planification doit traiter l'ensemble du segment de mur comme s'il n'y avait que de l'air à cet endroit. Ce n'est pas efficace. »

Les essais ont commencé à petite échelle à la Haute école spécialisée bernoise de Bienne, d'abord avec des panneaux de revêtement individuels, puis avec de petits éléments muraux et enfin avec des murs à un étage comportant des ouvertures de fenêtres de différentes tailles. Les chercheurs ont réalisé les essais finaux à grande échelle dans le hall de construction de l'Empa : d'abord avec des murs en bois à deux étages, puis avec de longs murs à un étage, chacun comportant deux ouvertures de fenêtre côte à côte. Les résultats obtenus sont intégrés dans un nouveau modèle informatique permettant de calculer le renforcement horizontal des murs avec des ouvertures de fenêtres. Les travaux sur le modèle ne sont pas encore terminés, mais les premiers résultats sont prometteurs : la contribution des murs avec des ouvertures de fenêtres au renforcement du bâtiment est suffisamment importante pour que, à l'avenir, des ancrages en acier moins coûteux et moins laborieux soient nécessaires. « Pour certains bâtiments, il sera peut-être possible de se passer d'un noyau en béton, qui est aujourd'hui nécessaire dans de nombreuses constructions en bois pour atteindre les valeurs de rigidité souhaitées », souligne encore Nadja Manser. Cela permet d'économiser du temps et des matériaux et de construire des bâtiments en bois plus économiques et plus durables.