Table des matières - IBOIS | EPFL · Table des matières 1 Introduction ... - En comparant, selon...

1

Table des matières 1 Introduction 2 Un matériau – le bois

2.1 Présentation générale des panneaux préfabriqués en bois massif 2.2 Présentation de divers panneaux préfabriqués en bois massif, disponibles sur le marché

3 Une réalisation contemporaine, «Donation Albers-Honegger»

3.1 Orientation suivie pour parvenir à un choix 3.2 Présentation de la réalisation contemporaine, «Donation Albers-Honegger»

4 Eléments constructifs déterminants 4.1 Détermination des éléments constructifs porteurs

4.2 Détermination des systèmes de contreventement 4.3 Choix des panneaux préfabriqués en bois massif

4.4 Détermination des éléments constructifs déterminants 4.5 Dimensionnement 4.6 Analyse des résultats du dimensionnement

5 Détails constructifs

5.1 Démarche suivie 5.2 Présentation de divers moyens d’assemblage 5.3 Dimensionnement des assemblages retenus 5.4 Analyse des résultats des assemblages

6 Montage

6.1 Points principaux 6.2 Ponts particuliers 6.3 Justification de diverses options prises 6.4 Transport

2

7 Eléments complémentaires

7.1 Protection incendie 7.2 Physique du bâtiment

Bibliographie Annexes : - Rapport d’autorisation délivré par l’Institut allemand en charge de la construction pour les

panneaux préfabriqués en bois massif « LenoTec » (Allgemeine bauaufsichtliche Zulassung, Deutsches Institut für Bautechnik)

- Documentation « tout public » des panneaux « LenoTec » - Références de construction - Plans de la réalisation « Donation Albers-Honegger » :

Coupes et vues en plan des différents niveaux du bâtiment : 1 :545 Elévation des façades : 1 :200 Elévation des CV 3,4, 5 et 6 du bâtiment : 1 :100

3

1 INTRODUCTION Le thème de mon projet de master porte sur la planification d’un bâtiment en bois à plusieurs étages, à partir d’un bâtiment existant mis en œuvre dans un autre matériau que le bois. Les raisons de ce choix résultent en la possibilité d’intégrer au projet mes centres d’intérêt majeurs, soit la construction en bois et les réalisations d’architecture contemporaine. Ce thème va donc me permettre d’explorer le potentiel du matériau ainsi que d’aborder dans le détail la connaissance d’une construction d’architecture contemporaine. Ce projet de master me donne aussi l’occasion de mettre en valeur certains de mes postulats : ceux de respecter les projets de nos partenaires premiers, les architectes, et ceux de participer, à ma manière bien sûr, à la promotion du bois en Suisse. L’idée du : « tout en bois & respect du projet architectural » sera la ligne directrice de ce projet, et mon défi sera de la respecter au plus près. 2 UN MATERIAU – LE BOIS 2.1 Présentation générale des panneaux préfabriqués en bois massif Actuellement les fournisseurs d’éléments de construction en bois développent activement des produits de type panneau préfabriqué en bois massif. L’utilisation de cette mise en œuvre permet de bénéficier d’avantages, dont les principaux sont : - Ces produits se présentent comme des éléments de bois plan. Le comportement

unidirectionnel est donc abandonné au profit du comportement bidirectionnel. On peut donc désormais compter sur une contribution transversale des éléments.

- Les différentes couches constitutives permettent d’améliorer la stabilité dimensionnelle et la

résistance mécanique des panneaux en bois massif. - Ces panneaux peuvent être utilisés aussi bien en tant qu’éléments de paroi intérieure, de

paroi extérieure, de cloison, de plancher et de toiture. D’un point de vue organisationnel, ce type de mise en œuvre permet de simplifier les démarches auprès des fournisseurs ainsi que les échanges d’information. Il est en effet possible de ne traiter qu’avec une maison de fabrication pour la réalisation des éléments principaux de la construction. D’un point de vue architectural, ce type de mise en œuvre permet de tendre vers une unité des éléments et matériaux utilisés.

- L’utilisation d’éléments préfabriqués en atelier permet de réduire considérablement les délais

de construction sur chantier. Ces gains de temps permettent de diminuer les risques d’exposition aux intempéries et par conséquent, les retards de planification et les coûts

4

généraux. La préfabrication offre également la possibilité non négligeable de mise en charge sans délai des matériaux de construction.

- Cette mise en œuvre permet de disposer d’une proposition supplémentaire d’application du

bois, matériau naturel et écologique. Le matériau bois est capable de stocker le CO2, principal responsable de l’effet de serre et du réchauffement de la planète. Cette mise en œuvre offre donc une solution supplémentaire de lutte contre les gaz à effet de serre.

- En comparant, selon le tableau ci-dessous, les poids volumiques de différents matériaux de

construction, il nous est permis de constater que, de ce point de vue, le bois est sans concurrence. Cette particularité offre l’avantage d’une manipulation facilitée à la fabrication, au transport ainsi qu’à la mise en œuvre.

Matériau de construction Poids volumique [kN/m3]

Béton 25 Acier 77 Epicéa 4,7 Mélèze 5,9 Arolle 5

- Ces panneaux assurent la diffusion d’eau et sont pratiquement étanches à la convection d’air.

On peut donc en déduire qu’ils sont capables de réguler l’humidité de l’air, d’assurer le confort thermique d’été grâce à la faible conductibilité thermique du bois (λ=0,14W/mK) et de contrôler le confort thermique d’hiver s’ils sont isolés. Ces particularités regroupées permettent de créer des intérieurs agréables à vivre.

- Pour une épaisseur équivalente, l’effet d’isolation d’un panneau en bois massif est environ 3

fois supérieur à celui d’une brique et 6 fois supérieur à celui d’un béton. Par conséquent, un mur constitué de panneaux en bois massif est plus mince pour une même capacité d’isolation. Cette propriété permet une meilleure utilisation de la surface bâtie.

- Une pièce en bois est un bon amortisseur phonique. Les multiples cellules qui composent le

bois ainsi que l’élasticité du matériau permettent de valoriser cette propriété. La constitution de panneaux en bois massif permet, de plus, de renforcer cette composante.

- D’après une étude récente réalisée en Allemagne, des chercheurs auraient mis en évidence la

capacité d’absorption des rayonnements électromagnétiques particulièrement élevée du bois. A l’heure où les réseaux de télécommunication sont soupçonnés d’émettre des rayonnements électromagnétiques dommageables pour l’homme, le bois endosserait donc un rôle particulièrement intéressant d’écran protecteur.

5

2.2 Présentation de divers panneaux préfabriqués en bois massif, disponibles sur le marché Une liste non exhaustive de divers panneaux préfabriqués en bois massif est présentée ci-dessous. Je m’attacherai à décrire successivement leur composition, qualité, dimensions, caractéristiques mécaniques et caractéristiques au feu. Je terminerai cette partie par un tableau comparatif, ceci dans le but de disposer d’une vision générale des diverses caractéristiques présentées par chacun des panneaux. 1) Les panneaux « GFP »

Les indications qui vont suivre s’inspirent de divers documents accessibles depuis la page Internet : http://www.schilliger.ch.

Présentation générale : Les panneaux « Grossformat-Platte/GFP » sont fabriqués en Suisse par la maison Schilliger à Küssnacht. Ils correspondent à la description suivante :

- Il s’agit de panneaux multiplis, grand format, fabriqués avec du bois d’origine suisse. Le bois

mis en œuvre pour la constitution des panneaux « GFP » est certifié Swiss Q. Cette certification garantit l’origine de la transformation des produits.

- Les planches qui constituent les couches extérieures des panneaux correspondent à la classe

de qualité C24. Quant aux couches intérieures, elles sont constituées de planches de qualité C20. Ces classes de qualité correspondent à celles des bois résineux, adoptées par la norme SIA 265.

- Ces panneaux peuvent être débités jusqu’à une largeur de 3,40m et une longueur de 13,70m.

Les épaisseurs de panneaux disponibles sont comprises entre 27 et 500mm. - Les différentes caractéristiques mécaniques des panneaux « GFP » sont présentées dans le

tableau ci-dessous. Les valeurs sont exprimées en valeur de calcul au sens de la norme SIA 265, ce qui signifie que le bois de référence présente une humidité de 12% et les facteurs suivants : ηw=1.0 et ηt=1.0.

http://www.schilliger.ch/

6

Epaisseur Couches

constitutives fm,o,d

fv,0,d fm,90,d fv,90,d fm,0,d fv,0,d fm,90,d fv,90,d fc,0,d ft,0,d fc,90,d ft,90,d

[mm] [mm] [N/mm2] 45 15/15/15 16,2 0,7 1,9 0,7 9,3 1,5 4,7 1,5 8,0 5,3 4,0 2,7 60 20/20/20 16,2 0,7 1,9 0,7 9,3 1,5 4,7 1,5 8,0 5,3 4,0 2,7 80 25/30/25 15,9 0,7 2,4 0,7 8,8 1,5 5,3 1,5 7,5 5,0 4,5 3,0 140 25/30/30/30/25 12,5 0,7 6,7 0,7 8,0 1,5 6,0 1,5 6,9 4,6 5,1 3,4

160 40/20/40/20/40 15,0 0,7 3,7 0,7 10,5 1,5 3,5 1,5 9,0 6,0 3,0 2,0

Epaisseur Couches

constitutives Em,mean,

corresp.

Gmean

,corresp

Em,mean,

corresp.

Gmean

,corresp

Em,mean,

corresp.

Gmean

,corresp

Em,mean,

corresp.

Gmean

,corresp

Ec,0,d Et,0,d Ec,90,d Et,90,d

[mm] [mm] [N/mm2] 45 15/15/15 10’590 70 410 70 7’330 500 3’670 500 7’330 7’330 3’670 3’67060 20/20/20 10’590 70 410 70 7’330 500 3’670 500 7’330 7’330 3’670 3’67080 25/30/25 10’420 70 580 70 6’680 500 4’120 500 6’880 6’880 4’120 4’120140 25/30/30/30/25 8’180 70 2’820 70 6’290 500 4’720 500 6’290 6’290 4’720 4’720160 40/20/40/20/40 9’800 70 1’200 70 8’250 500 2’750 500 8’250 8’250 2’750 2’750

Les commentaires suivants peuvent être formulés par rapport au tableau précédent :

- Les cases colorée en bleu ciel représentent les caractéristiques mécaniques de

panneaux « GFP » sollicités sur leur surface, tandis que les cases colorées en vert représentent les caractéristiques mécaniques de panneaux « GFP » sollicités sur leur tranche.

- On constate que les caractéristiques de cisaillement des panneaux ne changent pas.

Elles ne dépendent donc pas de l’épaisseur des panneaux.

- Au niveau des caractéristiques de flexion :

♦ Pour des fibres orientées parallèlement aux sollicitations, les panneaux les plus fins vont présenter la meilleure résistance face à des sollicitations agissant sur la surface des panneaux. Par contre, ce sont les panneaux les plus épais qui vont présenter la meilleure résistance face à des sollicitations agissant sur la tranche des panneaux.

♦ Pour des fibres orientées perpendiculairement aux sollicitations, les panneaux

présentant une épaisseur de 140mm sont les plus résistants et ceci quel que soit la manière dont ils sont sollicités (sur leur surface ou sur leur tranche).

- Au niveau des caractéristiques de compression ou traction, ce sont les panneaux les

plus épais qui présentent les meilleures résistances.

7

- Le bois qui compose ces panneaux est séché au four à 10%+/-2%. Cette disposition est importante puisqu’elle permet de maintenir le bois hors des conditions de développement des champignons ou insectes. Les traitements chimiques du bois peuvent ainsi être évités et les difficultés liées à l’imprégnation de certaines essences contournées.

Les champignons peuvent en effet se développer à partir de conditions présentant des températures de 2 à 40° et des taux d’humidité de 15% (les conditions idéales de taux d’humidité se situent entre 25 et 50%). Tandis que les insectes se développent à partir de conditions présentant des températures de 2 à 40° et des taux d’humidité de 10 à 30% (les conditions idéales se situent entre 20 et 30%).

- Ce type de panneaux est disponible en trois qualités différentes : B/C pour les constructions

apparentes que d’un seul côté, B/B pour les constructions apparents des deux côtés et finalement C/C pour les constructions présentant des exigences esthétiques réduites.

- Ils peuvent être livrés avec une couche d’isolation électromagnétique intégrée. Cette

disposition se prête particulièrement à des zones de repos.

8

2) Les panneaux « SHBE » Les indications qui vont suivre s’inspirent de divers documents accessibles depuis la page Internet : http://www.leshommesdupays.fr

Présentation générale : Ces panneaux sont fabriqués en Autriche par la maison SANTNER. Ils se présentent de la manière suivante: - Les panneaux « SHBE » sont constitués d’une superposition de couches croisées. Il s’agit donc

également de panneaux contrecollés. Les couches peuvent être au nombre de 3, 5, 7 ou 9. Elles peuvent présenter des épaisseurs de 20 à 42mm. L’essence de bois utilisée pour constituer les différentes planches est soit l’épicéa, le mélèze ou l’arolle.

Illustration: Panneau « SHBE »

- Ces panneaux peuvent être débités jusqu’à une largeur de 1,25m et une longueur de 24m.

Les épaisseurs de panneaux disponibles sont comprises entre 60 et 350mm.


9

- Les caractéristiques mécaniques détaillées des différentes compositions de panneaux sont synthétisées dans les tableaux suivants :

Nombre de couches constitutives des panneaux

Mode de sollicitation Unité 3 5 7 9

Module d’élasticité en flexion longitudinale, Em,0

kN/mm2 11,0 9,00 7,50 5,00

Résistance en flexion longitudinale, fm,0,d

N/mm2 8,25 7,50 6,75 6,00

Résistance présentée par la contrainte tangentielle, fv,d

N/mm2 0,75 0,62 0,50 0,37

Module d’élasticité en compression parallèle aux fibres, Ec,0

kN/mm2 7,00

Résistance en compression parallèle aux fibres, fc,0,d

N/mm2 8,50 8,20 8,00 7,70

Résistance en traction parallèle aux fibres, ft,0,d

N/mm2 3,15

Ce tableau nous permet de constater que les caractéristiques de résistance des panneaux diminuent avec l’augmentation du nombre de couches. Seuls le module d’élasticité en compression et la résistance à la traction restent constants.

- Le bois qui compose ces panneaux est séché à l’étuve à 12%+/-2%. Cette disposition est

importante puisqu’elle permet de maintenir le bois hors des conditions de développement des champignons ou insectes. Toute attaque des panneaux est ainsi exclue.

- Ce type de panneaux est disponible en qualité industrielle rabotée ou en qualité finie AB

rabotée ou poncée. Il est donc possible de demander une qualité de surface des panneaux prêtes à habiter. Les bords extérieurs peuvent être réalisés en épicéa, mélèze ou arolle.

- Au niveau des taillages qui peuvent être réalisés sur les panneaux, il est possible de

demander le profilage des longueurs ou largeurs, des rainures, la découpe de bord transversaux en biais, des découpes plus particulières détaillées à partir de plans fournis, des redans, des talons ou encore la réalisation de bords découpés en biais. Les différents découpes sont réalisées par une machine pilotée par ordinateur.

- Chaque panneau « SHBE » contient 45 litres d’eau. En cas d’incendie, l’eau s’évapore et

s’oppose de ce fait à la combustion du bois. Des constructions de résistance supérieure à 90 minutes peuvent être réalisées avec les panneaux « SHBE ». Un essais au feu en vraie grandeur

10

a été réalisé sur un bâtiment témoin « SHBE ». Les résultats positifs de cette recherche ont été attestés dans un certificat de l’IBS. Ils mettent en évidence que les panneaux « SHBE » sont stables et donc sûrs en cas d’incendie. Les assemblages réalisés ont également résisté au feu et se sont avérés étanches.

- La structure croisée des panneaux « SHBE » permet de renforcer les propriétés

d’amortissement phonique du bois. Les différentes mesures phoniques réalisées sur les panneaux « SHBE » ont permis de mettre en évidence que les valeurs exigées par les normes, pour l’isolation au bruit des constructions, étaient facilement atteintes. Ces mesures montrent également que les panneaux SHBE atteignent d’excellentes valeurs quant il s’agit de prendre en compte les mesures de bruit de trafic. Les bons résultats obtenus permettent d’envisager l’utilisation de panneaux « SHBE » comme parois séparatrices entre des logements.

- De part le fait que les panneaux en bois massifs assurent la diffusion d’eau, ils sont capables

d’amortir les variations d’humidité de l’air ambiant. La régulation de l’humidité s’effectue de la manière suivante par les panneaux « SHBE » :

♦ Un panneau SHBE peut stocker environ 7 litres d’eau, à 20°C, pour une augmentation

d’humidité relative de 55 à 65%. ♦ Réciproquement, un panneau SHBE libère 19 litres d’eau pour une baisse d’humidité

relative de 80 à 55%.

Tant que les variations d’humidité restent dans ces limites, les panneaux SHBE en assurent la régulation sans être endommagés.

- Nous pouvons donner les précisions suivantes quant à l’aspect écologique :

♦ 100m3 de panneau SHBE permettent de stocker l’équivalent du CO2 dégagé par 40 voitures au cours de leur existence On peut rechercher le nombre de panneaux nécessaires pour former 100m3 de panneau SHBE Si on admet qu’un panneau SHBE présente les dimensions maximales alors b*l*h = 1,25m*24m*0,35m et le volume correspond alors à 10,5m3 La mise en œuvre d’une dizaine de panneaux SHBE permet alors de stocker l’équivalent du CO2 dégagé par 40 voitures au cours de leur existence.

♦ La mise en place d’un panneau SHBE contribue donc à emprisonner l’équivalent du CO2 dégagé par 4 voitures au cours de leur existence, ce qui correspond à 750kg de CO2.

11

3) Les panneaux « LenoTec »

Les indications qui vont suivre s’inspirent de divers documents accessibles depuis la page Internet : http://www.merk.de.

Présentation générale : Les panneaux « LenoTec » sont fabriqués en Allemagne par la maison MERK. Ils correspondent à une gamme de panneaux préfabriqués « Leno-Massivbau ». Les différents produits proposés dans cette gamme sont les suivants :

- Les panneaux « LenoTec » : Ces panneaux sont des panneaux contrecollés, constitués de planches d’épicéa. Ils peuvent présenter de 3 à 17 couches de planches contrecollées, suivant les épaisseurs souhaitées. Ils peuvent être débités sur des épaisseurs variant de 51mm à 500mm, sur largeurs maximales de 4,80m et sur des longueurs maximales de 14,80m. Des panneaux de 20m de longueur peuvent même être fabriqués si des demandes particulières sont formulées. Des surfaces destinées à être visibles peuvent être envisagées.

Illustration: Panneau « LenoTec »

Ils ont un domaine d’application très étendu car ils présentent une grande capacité de portance. Ces produits ont fait l’objet d’autorisation particulière, délivrées par l’autorité nationale compétente « das deutsche Institut für Bautechnik ». Les rapports accompagnatifs, intitulé « Allgemeine bauaufsichtliche Zulassung » et portant les numéros Z-9.1-354/-501, présentent entre autres les caractéristiques mécaniques des divers panneaux « LenoTec ». Les valeurs des caractéristiques mécaniques indiquées ne sont donc pas des valeurs indicatives mais bien des valeurs proposées par un organisme agréé.

- Les panneaux « LenoStrand »: Ces panneaux ne sont pas constitués de planches

d’épicéa contrecollées mais de différentes couches d’OSB collées ensemble. Il ne s’agit donc pas de panneaux en bois massif.

http://www.merk.de/

12

Présentation particulière des panneaux « LenoTec » :

- Il s’agit d’éléments de bois plan. Ils sont obtenus par collage d’au moins trois couches de planches en bois, de type résineux. Ces différentes couches présentent des fibres dont la direction varie alternativement de 90°. Il s’agit donc de panneaux contrecollés. Des joints présentant jusqu’à 6mm d’ouverture sont admis entre les différentes planches qui forment une couche.

- Les planches doivent présenter une épaisseur de 10 à 33mm et une largeur de 80 à 220mm.

Des rainures de 2,5mm de largeur et de 4 à 7mm de profondeur sont réalisées dans la partie inférieure des planches, dans la direction des fibres et à une distance de 40 à 80mm du bord des planches. On peut encore ajouter que les planches disposées perpendiculairement à la direction principale des panneaux doivent présenter des proportions largeur : épaisseur au moins égale à 4 :1.

- Toutes les planches utilisées doivent correspondre à la classe de qualité S7, définies pas les

normes allemandes (DIN 4074-1 :2003-06 – Sortierung von Holz nach der Tragfähigkeit ; Nadelschnittholz). Cette précaution est nécessaire pour assurer la qualité de la matière première utilisée.

- Ces panneaux peuvent être utilisés en tant qu’éléments de paroi, de plancher, de toiture ou

autres. Ils peuvent être débités jusqu’à une largeur de 4,80m et une longueur de 20m. - Les panneaux présentant plusieurs couches peuvent parfois avoir une configuration

différente. En effet, ils peuvent présenter jusqu’à trois couches dont la direction de fibres ne varie pas. Ainsi, l’alternance régulière de l’orientation des fibres entre les différentes couches n’est pas réalisée pour tous les types de panneaux.

- Une liste des différents panneaux disponibles ainsi que de leurs caractéristiques mécaniques

est présentée dans les deux tableaux ci-dessous. Ces tableaux sont valables pour des charges uniformément réparties et pour des panneaux présentant des proportions l/D>15.

13

Tableau 1 :

« Sections standards » Type Composition Epaisseur E// E//I zul sB// zul tr// E⊥ E⊥I zul sB⊥ zul tr⊥

LenoTec mm mm N/mm2E+12 Nmm2

N/mm2 N/mm2 N/mm2 E+12 Nmm2

N/mm2 N/mm2

51 17-17-17 51 9’630 0,106 9,63 0,32 370 0,004 1,11 0,30 61 17-27-17 61 9’130 0,173 9,13 0,34 870 0,016 1,96 0,30 71 27-17-27 71 9’860 0,294 9,86 0,31 140 0,004 0,57 0,30 81 27-27-27 81 9’630 0,426 9,63 0,32 370 0,016 1,11 0,30 85 17-17-17-17-17 85 10’000 0,512 10,00 0,37 2’700 0,138 4,50 0,20

105 Typ2 27-17-17-17-27 105 8’900 0,859 8,90 0,35 1’100 0,106 2,27 0,16 115 Typ1 27-17-27-17-27 115 8’640 1,095 8,64 0,36 1’360 0,172 2,57 0,18

125 27-27-17-27-27 125 8’190 1,333 8,19 0,36 1’810 0,295 3,18 0,18 135 27-27-27-27-27 135 7’920 1,624 7,92 0,37 2’080 0,426 1,47 0,19 142 27-17-27-27-17-27 142 8’170 1,949 8,17 0,40 1’830 0,437 2,95 0,23 162 27-27-27-27-27-27 162 7’410 2,625 7,41 0,40 2’590 0,918 3,89 0,23

169 Typ3 27-27-17-27-17-27-27 169 9’570 3,849 9,57 0,33 430 0,173 1,19 0,12 189 Typ2 27-27-27-27-27-27-27 189 9’240 5,198 9,24 0,34 760 0,428 1,77 0,14

196 27-27-17-27-27-17-27-27 196 9’300 5,835 9,30 0,35 700 0,439 1,55 0,17 216 27-27-27-27-27-27-27-27 216 8’910 7,483 8,91 0,36 1’090 0,915 2,19 0,18

243 Typ2 27-27-27-27-27-27-27-27-27 243 8’640 10,331 8,64 0,33 1’360 1,626 2,44 0,21

257 Typ2 27-27-17-27-17-27-17-27-17-

27-27 257 8’830 12,490 8,83 0,33 1’170 1,655 2,03 0,19

267 Typ4 27-27-17-27-27-17-27-27-17-

27-27 267 8’910 14,133 8,91 0,31 1’090 1,729 1,83 0,24

297 Typ4 27-27-27-27-27-27-27-27-27-

27-27 297 8’350 18,229 8,35 0,32 1’650 3,602 2,59 0,25

Tableau 2 :

«Sections amenées à porter dans les deux directions » Type Composition Epaisseur E// E//I zul sB// zul tr// E⊥ E⊥I zul sB⊥ zul tr⊥

LenoTec mm mm N/mm2E+12 Nmm2

N/mm2 N/mm2 N/mm2 E+12 Nmm2

N/mm2 N/mm2

85 17-17-17-17-17 85 10’000 0,512 10,00 0,37 2’700 0,138 4,50 0,20 105 Typ1 17-27-17-27-17 105 6’950 0,670 6,95 0,38 3’050 0,294 4,51 0,21 115 Typ2 17-27-27-27-17 115 6’640 0,842 6,64 0,40 3’370 0,427 4,78 0,23 119 Typ2 17-17-17-17-17-17-17 119 6’380 0,896 6,38 0,39 3’620 0,508 5,06 0,22

122 17-27-17-17-27-17 122 6’460 0,978 6,46 0,40 3’540 0,536 4,90 0,24 129 17-17-17-27-17-17-17 129 6’100 1,091 6,10 0,40 3’900 0,698 5,30 0,23 136 17-17-17-17-17-17-17-17 136 5’940 1,245 5,94 0,41 4’060 0,851 5,42 0,24

149 Typ2 17-27-17-27-17-27-17 149 6’030 1,662 6,03 0,34 3’970 1,094 5,14 0,28 162 27-27-27-27-27-27 162 7’410 2,625 9,57 0,40 2’590 0,981 3,89 0,23 176 17-27-17-27-27-17-27-17 176 5’710 2,594 5,71 0,34 4’290 1,949 5,32 0,32

189 Typ1 27-27-27-27-27-27-27 189 7’110 4,000 7,11 0,33 2’890 1,626 4,04 0,27 203 27-17-27-17-27-17-27-17-27 203 7’620 5,312 7,62 0,33 2’380 1,659 3,25 0,25

210 17-17-27-27-17-17-27-27-17-

17 210 6’950 5,364 6,95 0,38 3’050 2,354 4,51 0,21

14

216 Typ2 27-27-27-27-27-27-27-27 216 5’940 4,988 5,94 0,41 4’060 3,410 5,42 0,24 243 Typ1 27-27-27-27-27-27-27-27-27 243 6’650 7,952 6,65 0,34 3’340 3,994 4,30 0,25

247 Typ2 27-17-17-27-27-17-27-27-17-

17-27 247 6’520 8,188 6,52 0,31 3’480 4,370 4,45 0,29

267 Typ5 27-27-27-17-27-17-27-17-27-

27-27 267 5’350 8,486 5,35 0,36 4’650 7,376 5,83 0,25

287 27-27-27-27-27-17-27-27-27-

27-27 287 5’330 10,500 5,33 0,34 4’670 9,200 5,76 0,27

297 Typ5 27-27-27-27-27-27-27-27-27-

27-27 297 5’270 11,505 5,27 0,34 4’730 10,326 5,79 0,27

Il faut être attentif au fait que les valeurs mentionnées ne peuvent pas directement être appliquées puisqu’il ne s’agit pas de valeur de calcul. Il s’agit en effet de valeurs admissibles. Ces tableaux nous permettent de constater que, bien que les différentes couches constitutives soient croisées, les panneaux ne présentent pas les mêmes propriétés mécaniques dans les deux directions. C’est l’orientation de la sollicitation par rapport aux fibres de la surface supérieure qui est déterminante.

Ces différentes listes nous permettent également de constater que la maison MERK fabrique deux gammes de panneaux :

♦ Une première gamme, intitulée «sections standards» et qui porte plus favorablement dans

une direction que dans l’autre.

♦ Et une seconde, intitulée «sections amenées à porter dans les deux directions » et qui permet donc d’approcher le comportement d’une dalle.

Les sollicitations, orientées parallèlement aux fibres de la surface supérieure des panneaux, mobilisent au mieux les caractéristiques mécaniques des différents panneaux disponibles. Toutefois, on peut constater une exception. La contrainte de flexion perpendiculaire admissible de la gamme des panneaux «sections amenées à porter dans les deux directions » tend, en effet, à devenir plus importante que la contrainte de flexion parallèle admissible pour les panneaux présentant une épaisseur égale ou plus grande à 267mm.

Il est également intéressant de constater que :

♦ Les modules élastiques parallèles ainsi que les contraintes de flexion parallèles

admissibles de la gamme «Sections standards» augmentent jusqu’à une épaisseur de panneau de 85mm. Pour des épaisseurs supérieures, cette valeur diminue et ne parvient plus à atteindre les valeurs présentées par les panneaux d’épaisseur égale ou inférieure à 85mm. Les valeurs maximales des contraintes de cisaillement parallèle admissible sont atteintes par des panneaux d’épaisseur 142 ou 162mm. En dessous ou au dessus de ces épaisseurs, les propriétés de résistance en cisaillement sont moins bonnes. Ainsi on

15

constate que les caractéristiques mécaniques des panneaux ne croissent pas avec leur épaisseur, comme on pourrait le penser.

♦ Les constatations sont un peu différente pour la gamme de panneau «Sections amenées à

porter dans les deux directions ». Les contraintes de flexion parallèles admissibles sont maximales pour une épaisseur de 85 et 162mm. Pour les autres épaisseurs, ces valeurs avoisinent les 5 à 6N/mm2. Les valeurs des contraintes de flexion perpendiculaires admissibles sont proches des valeurs des contraintes de flexion parallèles admissibles.

- Pour satisfaire aux exigences incendie, ces panneaux doivent souvent être recouverts d’une

couche de plâtre ou de Fermacell. Cette couche supplémentaire doit, bien entendu, ne pas compromettre la capacité portante des panneaux. Le tableau 1 du rapport « Allgemeine bauaufsichtliche Zulassung » von dem deutschen Institut für Bautechnik est présenté ci-dessous. Il permet de se rendre compte des types et épaisseurs de recouvrements à mettre en œuvre pour satisfaire aux différentes exigences incendie, dans le cadre de l’utilisation des panneaux LenoTec.

Epaisseur minimale du recouvrement

Classe de résistance au

feu Matériau de recouvrement Elément de paroi ≥

85mm

Elément de plancher ≥

115mm Gipskartonfeuerschutzplatte GKF 12,5mm 9,5mm

F 30-B Gipsfaserplatte (Fermacell) 10mm 10mm Gipskartonfeuerschutzplatte GKF 20mm 15mm

F 60-B Gipsfaserplatte (Fermacell) 20mm 15mm Gipskartonfeuerschutzplatte GKF 15+15mm 15+15mm

F 90-B Gipsfaserplatte (Fermacell) 15+15mm 15+15mm

- Pour parvenir à réaliser des sections de panneaux symétriques (les imperfections

géométriques doivent être maintenues dans les limites fixées – les tolérances), une ou deux des surfaces extérieures des panneaux doivent parfois être recouvertes d’une plaque en bois massif ou d’un panneau stratifié. Ces éléments présentent une épaisseur maximale de 33mm.

- Il y a également quelques restrictions à suivre lors de l’utilisation d’éléments de liaison tels

que les vis, écrous ou autres. Le rapport « Allgemeine bauaufsichtliche Zulassung » von dem deutschen Institut für Bautechnik présent en annexe peut être consulté le cas échéant.

16

4) Les panneaux « KLH » Les indications qui vont suivre s’inspirent des divers documents accessibles depuis le site Internet : http://www.klh.at.

Présentation générale :

Ces panneaux sont fabriqués en Autriche par la maison KLH Massivholz GmbH. Ils se présentent de la manière suivante:

- Les panneaux contrecollés « KLH » sont composés de planches d’épicéa, collées entre elles en

couches croisées. Le bois utilisé provient des forêts d’Autriche. - Pour assurer la qualité de la matière première utilisée, une sélection sévère des fournisseurs

de bois scié ainsi qu’un tri visuel de toutes les lamelles constitutives sont effectués. Les contrôles de qualité effectués suivent les normes en vigueur.

- Ces panneaux peuvent être débités jusqu’à une largeur de 2,95m et une longueur de 16,50m.

Ils peuvent être composés de 3, 5 ou 7 couches et leur épaisseur maximale peut atteindre 600mm.

- Les caractéristiques mécaniques indiquées sont les suivantes : La contrainte de flexion

admissible est de 11N/mm2, la contrainte de cisaillement admissible de 0,6N/mm2 et la contrainte de compression admissible de 10N/mm2. Ces valeurs sont mobilisées pour des sollicitations agissant de manière parallèle aux fibres.

- Seul le bois séché artificiellement à 12% +/-2% est utilisé pour la fabrication des panneaux.

Cette disposition est importante puisqu’elle permet de maintenir le bois hors des conditions de développement des champignons ou insectes. Toute attaque des panneaux est ainsi exclue.

- Sans spécification complémentaire, les panneaux « KLH » sont fabriqués en version standard.

Cela signifie que la qualité de fabrication des panneaux correspond à une qualité industrielle et donc non visible. Toutefois, il est possible de demander une fabrication de qualité visible ou la pose de parements de finition sur les panneaux « KLH » afin que ces derniers puissent être utilisés directement dans un cadre d’habitation. Dans ces conditions, une attention particulière sera attribuée au transport, au stockage et à la pose des panneaux afin d’éviter des dommages.

http://www.klh.at/

17

- Différents types de taillage peuvent être effectués, par l’usine KLH Massivholz GmbH, sur les panneaux:

♦ Un taillage simple, de type L, qui correspond à des coupes droites et perpendiculaires aux

surfaces des panneaux. Ces découpes ne peuvent être effectués que sur des panneaux présentant des épaisseurs maximales de 200mm, des largueurs minimales de 1,25m et des longueurs minimales de 3m.

♦ Un taillage moyen, de type M, qui correspond à des coupes droites et perpendiculaires de

panneaux présentant des ouvertures. Ces découpes ne peuvent être effectuées que sur des panneaux présentant des épaisseurs maximales de 220mm.

♦ Un taillage spécial, de type SP, qui permet de réaliser des coupes particulières, telles que

des coupes non perpendiculaires à la surfaces des panneaux, des rainures etc. Cette offre est uniquement valable à partir de plans détaillés.

La précision du taillage respecte les tolérances fixées par la norme allemande DIN 18203/3.

- Les panneaux « KLH », composés de 3 couches, sont capables de résister au moins 30

minutes au feu. Quant aux panneaux KLH composés de 5 couches, ils sont capables de résister au moins 60 minutes au feu. Avec des compositions de couches particulières, des résistances au feu supérieures peuvent être atteintes.

18

Tableau récapitulatif des caractéristiques des divers panneaux en bois massif :

GFP SHBE

LenoTec

KLH

Fabrication Suisse Autrichienne Allemande Autrichienne

Composition principale

Panneaux multiplis, grand format

Panneaux composés de multicouches

croisées

Panneaux contrecollés, 3

couches minimum

Panneaux contrecollés

Essence de bois Aucune précision mais certainement du bois résineux

Epicéa, mélèze ou arolle

Epicéa Epicéa

Longueur maximale 13,70m 24m Jusqu’à 20m, sur

demande 16,50m

Largeur maximale

3,40m pour des épaisseurs<150mm

3,00m pour des épaisseurs>150mm

1,25m 4,80m 2,95m

Epaisseur maximale 500mm 350mm Jusqu’à 50mm, sur

demande 600mm

Epaisseur d’une couche

15, 20, 25, 30, 35 et 40mm

20 à 42mm 17 ou 27mm 13, 19, 22, 30, 34,

40 ou 68mm Nombre de couches

maximales 5 9 11 7

Séchage Séchage au four à

10%+/-2% Séchage à l’étuve à

12%+/-2% 10%+/-2%

Séchage artificiel à 12%+/-2%

Résistance au feu Catégorie 4.3 de résistance au feu

- Des constructions de résistances supérieures à 90 min peuvent être réalisées avec ces panneaux. - Les résultats positifs d’un essai en vraie grandeur réalisé sur un bâtiment témoin SHBE ont été attestés dans un certificat de l’IBS.

Un recouvrement, composé d’une couche de plâtre ou de Fermacell, est souvent nécessaire pour satisfaire aux exigences contre le feu F30, F60 et F90

- Panneaux présentant 3 couches 30min - Panneaux présentant 5 couches 60min - Possibilité d’atteindre des résistances supérieures par des compositions particulières.

Vitesse de combustion

0,67mm/min 0,70mm/min

- 0,76 mm/min - Si le panneau est protégé partiellement par un écran 0,76 à 1 mm/min

19

GFP SHBE

LenoTec

KLH

Isolation thermique

- Conductibilité thermique

R=0,13W/mK - Chaleur spécifique

c=2,10kJ/kgK - Coefficient de diffusion thermique

b=22kJ/m2Kh1/2 - Important : Ces panneaux présentent des valeurs d'isolation élevées grâce au fait que le cœur est en mélèze

R=0,14W/mK Cette valeur de conductibilité thermique correspond à celle du bois.

Isolation phonique Elle dépend du mode de construction

Qualité des planches

- Bois d’origine suisse, certifié Swiss Q et sur demande, possibilité de disposer de bois certifié FSC - Classe de qualité C24 pour les planches extérieures et C20 pour les planches intérieures.

Aucune précision

Minimum S7, cette classe correspond à

une classe de résistance C27

- Sélection de fournisseurs de bois scié de qualité - Toutes les planches sont triées selon un contrôle visuel de qualité correspondant aux normes en vigueur.

Qualité non visible

Qualité C/C pour les constructions présentant des exigences esthétiques réduites

La qualité non visible correspond à une qualité industrielle rabotée

Il s’agit de la version standard des panneaux KLH

Qualité visible

Qualité B/C pour les constructions apparentes que d’un seul côté, Qualité B/B pour les constructions apparents des deux côtés

- Les surfaces peuvent être livrées en qualité finie rabotée ou poncée. - La face extérieure peut être réalisée en épicéa, mélèze ou arolle.

- Possibilité de fabrication de panneaux de qualité visible pour l’habitat en option - Moyennant plus-values, il est également possible de faire coller des parements de finition OSB, panneaux de plâtre ou panneaux en fibre-ciment

20

GFP SHBE

LenoTec

KLH

Colle Colle polyuréthane sans solvant et incolore

Colle pure sans solvant, ouverte à la diffusion et utilisable pour intérieur et extérieur

Classe d’emission E1, résine de

mélamine (Emissionsklasse E1, Melaminhart)

Colle polyuréthane Purbond HB 110 sans solvant, fabriquée par la société suisse Collano. Elle a été agrée pour la fabrication d’éléments structurels en bois à usage intérieur ou extérieur selon les normes DIN1052 et EN301.

Autres

- Ces panneaux peuvent être livrés avec une couche d’isolation électromagnétique intégrée - Possibilité d’adapter l’épaisseur des couches constitutives afin de répondre au mieux, aux sollicitations des panneaux

- La réalisation de profilage, rainures, découpes et taillage de bords en biais sont des opérations qui peuvent être effectuées par la maison SANTNER

Deux gammes de panneaux disponibles: - «Sections standards» adaptée aux panneaux devant porter selon une direction préférentielle - «Sections amenées à porter dans les deux directions» adaptée aux panneaux devant porter dans les deux directions

- Possibilité de taillage des panneaux (taillage simple = de type L ; taillage moyen = de type M ; taillage spécial = de type SP)

Dans le tableau récapitulatif précédent, nous ne comparons pas les caractéristiques mécaniques compte tenu du fait qu’elles n’ont pas toutes été présentées en valeur de calcul. On ne sait de plus pas, à l’exception des panneaux « LenoTec », de quelle manière ces différentes caractéristiques mécaniques ont été déterminées.

21

3 UNE REALISATION CONTEMPORAINE, « DONATION ALBERS-HONEGGER »

3.1 Orientation suivie pour parvenir à un choix Il m’a paru important que mon choix s’oriente vers un objet présentant à la fois un intérêt pour moi-même et un intérêt de projet. Après consultation de différents ouvrages, mon choix s’est porté sur le bâtiment « Donation Albers-Honegger ». Il s’agit d’un espace d’exposition, réalisé à Mouans-Sartoux dans le midi de la France par les architectes suisses Annette Gigon & Mike Guyer. Les différents arguments qui m’ont permis de faire ce choix sont les suivants: - Pour ce qui est de l’intérêt que je pouvais porté à l’objet :

♦ Il était important pour moi de trouver un bâtiment qui puisse être imaginé en bois, sans pour autant perdre son identité architecturale. Ainsi, les bâtiments présentant une expression trop travaillée en façade n’étaient, selon moi, pas appropriés aux transpositions prévues. Elles exprimeraient donc la façade plus simplement, à savoir par la mise en œuvre constructive de panneaux préfabriqués en bois massif. La façade du bâtiment « Donation Albers-Honegger », sobre et épurée, me semblait pouvoir supporter ce type de changement de matériau de structure.

♦ Les critiques architecturales (« werk, bauen+wohnen », novembre 2004) renomment cet objet «Baumhaus» et formule une partie de la présentation de la manière suivante : « Une tour en béton de base carrée s’élève à 28 mètres de hauteur. Sur cette forme claire sont agrégés des volumes en saillie de un à deux étages qui confèrent au bâtiment jaune vert l’aspect d’une cabane dans un arbre. » De plus, ce bâtiment s’intègre dans un contexte paysager tout à fait particulier, celui du parc du château de Mouans-Sartoux.

Ainsi, nous sommes en présence d’un objet dont l’appellation imaginaire, le coloris, l’aspect et l’insertion s’assimile étrangement à l’univers des arbres et du bois.

♦ Le bâtiment « Donation Albers-Honegger », réalisé en béton, dégage une impression de

puissance et robustesse. Il me semblait intéressant de tenter d’approprier cette expression au matériau bois.

♦ L’organisation spatiale des divers espaces d’exposition m’a séduite. La mise en scène les

décale d’un demi-niveau les uns par rapport aux autres et leur confère un mouvement en harmonie avec la topographie du site. L’originalité de ce projet n’est donc pas surfaite mais simplement, en accord avec l’environnement extérieur.

22

- Pour ce qui est de l’intérêt que pouvait présenter l’objet pour mon projet :

♦ La particularité du plan de chacun des niveaux amènerait une difficulté dans la résolution de la descente des charges.

♦ La taille importante des ouvertures en façade poserait, d’une part le problème de la

gestion du flux des efforts dans les éléments de construction de la façade, si ces derniers venaient à être porteurs, et d’autre part, le problème de l’organisation des panneaux en façade.

♦ La présence d’éléments en porte-à-faux, constituant des espaces d’exposition, poserait

un problème majeur de résolution constructive. Premièrement, il s’agirait de résoudre la stabilisation des éléments en porte-à-faux et deuxièmement, il s’agirait de tenir compte du fait que des charges importantes peuvent les solliciter. En effet, ces derniers constituent des espaces d’exposition, pouvant être l’objet de rassemblement de visiteurs.

3.2 Présentation de la réalisation contemporaine, « Donation Albers-Honegger » L’histoire de cette réalisation contemporaine n’est pas anodine. Il convient de s’y arrêter quelques instants afin de saisir sa justification existentielle ainsi que la manière dont les architectes s’en inspirent pour lui donner tout son sens. Une bonne compréhension du projet architectural ne mène-t-elle pas à son respect ? L’histoire de la réalisation contemporaine « Donation Albers-Honegger » débute avec les deux collectionneurs d’art abstrait Sybil Albers et Gottfried Honegger. Au centre de leur pensée se situe l’aspect social de l’art. En 1990, ils concrétisent une envie de rendre accessible au public leur collection d’œuvre en inaugurant le premier pôle d’activité de leur projet « Espace de l’Art Concret ». « Espace de l’Art Concret » est un projet artistique et culturel d’éducation du regard, qui vise à sensibiliser un large public à l’art contemporain. Son premier pôle s’articule alors autour de salles d’exposition, prenant place dans le château de Mouans-Sartoux, datant du 16ème siècle. Mais ce projet ne s’arrête pas là. Il évolue et trouve une orientation plus spécifique vers l’éducation artistique du jeune public. En 1998, l’architecte Marc Barani réalise les ateliers pédagogiques « Art-Recherche-Imagination » selon une idée de Gottfried Honegger. Ce dernier souhaite permettre aux enfants « d’apprendre à regarder, car regarder est un acte créatif ». Le deuxième pôle du prjet est donc créé. En 2000, Sybil Albers et Gottfried Honegger prennent la décision de faire don de leur collection à l’Etat français mais ils émettent deux conditions à cela. La première est la présentation de leur collection dans un bâtiment construit à cet effet, dans le parc du château de Mouans-Sartoux. Quant à la deuxième, elle est la garantie de maintien d’une forte cohérence scientifique de leur projet autour de l’art concret. Suite à un concours d’architecture, la ville de Mouans-Sartoux

23

désigne les architectes Annette Gigon et Mike Guyer pour la construction du nouveau bâtiment, destiné à présenter la donation. L’inauguration du bâtiment aura lieu le 26 juin 2004. Désormais, la « Donation Albers-Honegger » désigne à la fois le nouveau bâtiment et la collection forte de 500 œuvres. Avec l’ouverture du bâtiment « Donation Albers-Honegger », le projet « Espace de l’Art Concret » s’articule désormais autour de trois pôles complémentaires :

- le pôle de recherche, constitué par les expositions temporaires de la Galerie du château qui cherchent à créer des passerelles entre l’art concret et la création contemporaine.

- le pôle expérimental, constitué par les activités menées aux ateliers pédagogiques « Art-

Recherche-Imagination ». Un lieu d’exposition « Préau des enfants » a même été construit en 2003 par l’architecte Michael Hilti, selon une idée de Gottfried Honegger, pour exposer les diverses œuvres des enfants.

- le pôle conservatoire, constitué par l’exposition permanente de la collection « Donation

Albers-Honegger » qui permet de conserver et valoriser une collection nationale unique en France.

La justification existentielle de cette réalisation ayant maintenant été présentée, nous pouvons rechercher la manière dont les architectes s’en inspire pour lui donner tout son sens. Je choisis ici de la faire au travers d’une critique architecturale :

« Les salles de la Donation Albers-Honegger offrent un écho magnifique à celle de la Galerie du Château, jouant sur les mêmes confrontations intérieur/extérieur, proche/lointain, nature/culture. Leur disposition le long des façades, leur éclairement par de larges ouvertures latérales et leurs proportions s’apparentent à ceux d’une maison de grande taille. Les fenêtres sont placées à des hauteurs variables et sont protégées à l’extérieur par des écrans de verre destinés à refléter la nature. Les façades présentent ainsi un jeu très subtil d’ombres positives, sur les écrans vitrés, et négatives, sur les parois lasurées, de la forêt. La couleur du bâtiment anticipe une éventuelle patine et produit deux effets diamétralement opposés : un contraste lumineux, et simultanément, une superposition harmonieuse avec les couleurs nuancées des arbres. La forme dense, abstraite, minimale de l’édifice crée une belle cohérence avec les œuvres de la Donation Albers-Honegger et contribue de façon « manifeste » à la réflexion, à la recherche, et à l’observation visuelle liée à la philosophie de Gottfried Honegger : « Apprendre à regarder, car regarder est un acte créatif ».

24

4 ELEMENTS CONSTRUCTIFS DETERMINANTS 4.1 Détermination des éléments constructifs porteurs La réalisation de la descente de charge va nous permettre de comprendre comment les charges verticales, s’exerçant sur le bâtiment, transitent de leur point d’application jusque vers les fondations. Cette réflexion va nous permettre de désigner les murs porteurs du bâtiment. La forme du bâtiment étant irrégulière, nous abordons cette discussion en deux temps :

- Descente des charges verticales s’exerçant sur le corps principal du bâtiment. - Descente des charges verticales s’exerçant sur le porte-à-faux des niveaux 3 et 4.

Descente des charges verticales, s’exerçant sur le corps principal du bâtiment La lecture rapide des coupes de chacun des niveaux nous permet de sentir que les dalles s’appuient essentiellement sur les façades extérieures et les murs du noyau central. Etape 1 : Afin de faciliter la réalisation de la descente des charges du corps principal du bâtiment, le plan en coupe de chacun des niveaux est dessiné sur des feuilles calque. La notation suivante est envisagée, pour désigner les différentes parois verticales concernées :

Illustration : Notation envisagée

Etape 2 : La descente de charge du corps principal du bâtiment débute par la recherche des murs porteurs du niveau 5. Ici il s’agit de préciser que le niveau 5 du bâtiment « Donation Albers-Honegger », au même titre que chacun des autres niveaux, présente également un volume agrégé. Exceptionnellement, ce volume ne se présente pas dans la continuité horizontale du niveau mais en surplomb. Ainsi, la toiture du bâtiment se compose de la dalle supérieure du niveau 5 ainsi que d’un volume agrégé.

Façade B

Façade A

Façade C

Façade D Face A

Face C

25

Au niveau du volume agrégé, ses quatre faces verticales correspondent aux murs porteurs de sa face horizontale supérieure. Le problème de la reprise des charges en toiture revient à donc à la reprise des quatre faces verticales du volume agrégé ainsi qu’à la reprise de la dalle supérieure du niveau 5.

Illustration : Murs porteurs du niveau 5

- La dalle de toiture, qui s’appuie directement sur les murs du niveau 5, présente une forme

en L. Cette dalle prend appui sur les façades A et B ainsi que sur les façades C et D du bâtiment. Des appuis intermédiaires sont constitués par les murs A, C et D du noyau central.

- Les faces verticales A et B du volume agrégé s’appuie directement sur les façades A et B

du bâtiment. La face verticale C s’appuie sur le mur C du noyau central. Quant à la face verticale D, elle s’appuie de manière ponctuelle sur les murs A et C du noyau central ainsi que sur la façade A.

- Les murs de la cage d’ascenseur ne porte pas la toiture. Néanmoins, il s’agit de murs

porteurs car ils doivent assurer la reprise des charges de l’ascenseur.

26

Etape 3 : Il s’agit de la recherche des murs porteurs du niveau 4.

La dalle supérieure du niveau 4 se présente sous la forme de deux dalles identiques, décalées d’un demi-niveau, et reliée entre elles par deux escaliers. Chaque dalle se prolonge dans une moitié du noyau central, afin d’assurer l’accès de chaque demi-niveau à l’ascenseur ainsi qu’à l’escalier central.


- La dalle, située du côté de l’entrée principale, s’appuie sur les façades D, A et B ainsi que

sur le mur A du noyau central. Quant à la seconde, elle s’appuie sur les façades B, C et D ainsi que sur le mur C du noyau central.

- Les parties de dalle qui se prolongent dans le noyau central sont appuyées sur les murs A

et C du noyau central ainsi que sur les murs porteurs de l’ascenseur et des escaliers centraux.

- Les dalles, qui supportent ou qui constituent les deux escaliers reliant les deux demi-

niveaux, s’appuient sur les façades B et D ainsi que sur les murs B et D du noyau central.

- Les murs de la cage d’ascenseur constituent toujours des murs porteurs.

- Les murs situés autour des deux escaliers centraux deviennent les murs porteurs de ces derniers.

- Tous les murs porteurs du niveau 5 trouvent une continuité dans les murs porteurs du

niveau 4.

27

Etape 4 : Il s’agit de la recherche des murs porteurs du niveau 3. La dalle supérieure du niveau 3 se présente sous la même forme que la dalle supérieure du niveau 4. On peut cependant remarquer que la dalle inférieure du niveau 3 se présente un peu différemment que les dalles précédentes. En effet, elle se prolonge dans la zone du deuxième escalier reliant les demi-niveaux. Ainsi, il n’y a qu’un escalier servant à relier les espaces d’exposition du niveau 3. Il s’agit également de préciser que ce niveau présente, outre le porte-à-faux, un second volume agrégé. Ce dernier se présente sous la forme d’une passerelle, permettant d’accéder à l’entrée principale du bâtiment.


- La dalle, située du côté de l’entrée principale, s’appuie également sur les façades D, A et B

ainsi que sur le mur A du noyau central et la seconde dalle s’appuie également sur les façades B, C et D ainsi que sur le mur C du noyau central.

- Les parties de dalle qui se prolongent dans le noyau central sont appuyées sur les murs A

et C du noyau central ainsi que sur les murs porteurs de l’ascenseur et des escaliers centraux.

- Les dalles, qui supportent ou qui constituent les deux escaliers reliant les deux demi-

niveaux, s’appuient également sur les façades B et D ainsi que sur les murs B et D du noyau central.


- Les murs situés autour des deux escaliers centraux constituent toujours les murs porteurs

de ces derniers.

28

- Ainsi, tous les murs porteurs du niveau 4 trouvent des appuis sur les murs porteurs du

niveau 3. Etape 5 : Il s’agit de la recherche des murs porteurs du niveau 2. Ce niveau est un peu particulier puisqu’il ne se présente que sur la moitié du bâtiment. Il se situe sous la dalle d’entrée du niveau 3. Cette organisation permet de rétablir une géométrie plane de l’espace au niveau inférieur, le niveau 1. L’escalier du noyau central, qui se situe du côté de la façade D, s’interrompt au niveau 2. Seul l’escalier du noyau central, qui se situe du côté de la façade B, va permettre l’accès aux niveaux inférieurs. Le niveau 2 présente, avec le niveau 1, un volume agrégé. Ce volume donne la possibilité d’accéder à l’extérieur du bâtiment, depuis le niveau 1. Il faut être attentif au fait que la dalle supérieure de ce volume ne se situe pas à la même hauteur que la dalle du niveau 2. Ainsi, la dalle du niveau 2 présente une emprise limitée au corps principal du bâtiment. Elle ne se prolonge pas dans la zone du volume agrégé. Et comme mentionné précédemment, la dalle supérieure du niveau 2 se présente sous la même forme que la dalle supérieure du niveau 3, excepté le fait que la première se prolonge dans la zone d’un des escaliers reliant les demi-niveaux et pas la deuxième.


- La dalle, située du côté de l’entrée principale, s’appuie à nouveau sur les façades D, A et B ainsi que sur le mur A du noyau central. La deuxième dalle s’appuie sur les façades B et C des niveaux 1 et 2 ainsi que sur le mur C prolongé du noyau principal.

- La partie de dalle de l’entrée principale, qui se prolonge dans le noyau central, est

appuyée sur le mur C du noyau central ainsi que sur les murs porteurs de l’ascenseur et

29

d’un des escaliers centraux. Quant à la partie, qui se prolonge dans la zone du deuxième escalier reliant les demi-niveaux, elle s’appuie sur la façade B, sur le mur B du noyau central ainsi que sur le prolongement des murs A et C du noyau central. La partie de la seconde dalle, qui se prolonge dans le noyau central, est appuyée sur le mur continu de la cage d’ascenseur et sur le mur continu de l’escalier, côté façade B, du noyau central.

- L’escalier qui permet de relier les deux demi-étages du niveau 3 s’appuie sur la façade D

et le mur D du noyau central.


- Les murs situés autour des deux escaliers centraux constituent toujours les murs porteurs de ces derniers.

- Les parois verticales de la passerelle d’entrée sont appuyées en leurs deux extrémités.

D’un côté, elles s’appuient sur le sol et de l’autre côté, sur la façade A du niveau 2. Ainsi tous les murs porteurs du niveau 3 trouvent des appuis sur les murs porteurs du niveau 2.

Etape 6 : Il s’agit de la recherche des murs porteurs du niveau 1. La dalle supérieure du niveau 1 est composée de la dalle du niveau 2, qui ne s’étend que sur une partie du bâtiment, et de la dalle du demi-niveau inférieur, du niveau 3. De plus, on peut mentionner la présence de cloisons supplémentaires dans la chambre de ventilation du niveau 2. Il s’agit donc également d’appuyer ce type de paroi sur les murs composants le niveau 1. On rappelle ici que le niveau 1 présente, avec le niveau 2, un volume agrégé.


30

- La dalle du niveau 2 est plus large que celle des niveaux supérieurs puisqu’elle se prolonge de toute pièce dans la zone du noyau central. Elle ne présente des percements qu’au niveau de la cage d’ascenseur et de l’unique escalier restant. Elle trouve appui sur les façades D, A et B, sur les murs A et C du noyau central ainsi que sur les murs porteurs de la cage d’ascenseur et de l’escalier. Quant à la dalle du niveau 3, comme cité précédemment, elle prend appui sur les façades B et C des niveaux 1 et 2 ainsi que sur le mur C prolongé du noyau principal.


- Les murs situés autour de l’unique escalier constitue les murs porteurs de ce dernier.

- Tous les murs porteurs du niveau 2 prennent donc appui sur les murs porteurs du niveau

1. Etape 7 : Il s’agit de la recherche des murs porteurs du niveau 0. Ce niveau est également un peu particulier car il ne se présente que sur une partie de l’emprise totale du bâtiment. La dalle supérieure du niveau 0 s’étend sur l’entier du niveau en présentant des ouvertures au niveau de la cage d’ascenseur et de l’escalier. Un volume agrégé a également été approprié à ce dernier niveau et offre la possibilité d’accéder à l’extérieur, depuis la base du bâtiment.


- La dalle supérieure du niveau 0 s’appuie sur les façade D, A, B et C. Elle s’appuie

également sur les murs porteurs de la cage d’ascenseur et de l’escalier. - Les murs de la cage d’ascenseur constituent toujours des murs porteurs.

31

- Les murs situés autour de l’unique escalier constitue les murs porteurs de ce dernier.

- Tous les murs porteurs du niveau 1 trouvent donc des appuis. Les appuis sont soit constitués par les murs porteurs du niveau 0, soit directement par le sol.

- Quant aux murs porteurs du niveau 0, ils trouvent tous un appui au niveau du sol de

fondation. Descente des charges verticales s’exerçant sur le porte-à-faux Dans la discussion précédente, l’analyse de la descente des charges verticales s’est limitée au corps principal du bâtiment. Le seul élément de la construction n’ayant pas encore été intégré à la discussion est le porte-à-faux des niveaux 3 et 4. Il s’agit donc également d’analyser la descente de ses charges verticales.

- La première moitié des charges, s’exerçant sur les dalles du porte-à-faux, est directement introduite dans le corps principal du bâtiment au niveau de la façade B.

Illustration : Transmission directe de la première moitié des charges, s’exerçant sur le porte–à-faux, dans les panneaux de façade B du corps principal du bâtiment

- Quant à la seconde moitié des charges, elle est introduite de manière indirecte dans le

corps principal du bâtiment puisqu’elle doit d’abord transiter au travers des panneaux de la façade B du porte-à-faux et au niveaux des panneaux des façades A et C du porte-à-faux avant d’atteindre les panneaux du corps principal du bâtiment.

De plus, cette seconde moitié des charges engendre un moment de basculement du porte-à-faux. Ce dernier sera alors repris par l’intermédiaire de deux couples de force, générés au niveau :

32

♦ De la façade A du corps principal du bâtiment

Illustration : Reprise de la moitié du moment de basculement du porte-à-faux, au travers des panneaux de façade A du corps principal du bâtiment

♦ Des demi-étages inférieurs des dalles inférieures des niveaux 3 et 5. Ces dalles

transmettront ensuite ces efforts aux contreventements orientés selonla même direction. Et les contreventements amèneront ces efforts jusque vers le sol de fondation.

Illustration : Reprise de la moitié du moment de basculement du porte-à-faux, au travers des panneaux des demi-étages inférieurs des niveaux 3 et 5

Ainsi, les différents éléments structurels mentionnés dans ce partie sont les éléments porteurs de l’élément en porte-à-faux.

33

4.2 Détermination des systèmes de contreventement Il s’agit aussi de se préoccuper du transit des charges horizontales. Cette réflexion va nous permettre d’aboutir à la détermination des systèmes de contreventement horizontaux et verticaux du bâtiment.

- Les charges horizontales sollicitant les façades A et C transitent par les dalles des différents niveaux et, sont ensuite reprises par une partie des façades B et D. Ces deux parois verticales sont les seules à pouvoir constituer des contreventements verticaux, car ce sont les seules à se prolonger sur la hauteur totale du bâtiment.

- Les charges horizontales sollicitant les façades B et D transitent également par les dalles

des différents niveaux et, sont ensuite reprises par une partie des murs formant le noyau central. Ces différentes parois verticales sont les seules à pouvoir constituer des contreventements verticaux, car ce sont les seules à se prolonger sur la hauteur totale du bâtiment.

Illustration : Les divers CV verticaux désignés

Les dalles des différents étages constituent les contreventements horizontaux du bâtiment. Les contreventements verticaux du bâtiment sont quant à eux constitués par une partie des façades B et D du bâtiment, par les murs entourant la cage d’ascenseur ainsi que par certains murs constituant les cages d’escalier centrales. Ici, il faut remarquer que les différents CV verticaux ont été recherchés de telle manière à présenter un centre de cisaillement aussi proche que possible du centre de gravité des

34

différents niveaux. Cette mesure permet de diminuer les efforts de torsion, introduits dans le bâtiment. Ici ce n’est pas tout à fait le cas, cependant nous admettons que les façades du bâtiment ainsi que le noyau central pourront facilement reprendre les efforts engendrés.

4.3 Choix des panneaux préfabriqués en bois massif Parmi les 4 types de panneaux préfabriqués en bois massif étudiés, il s’agit de désigner lequel est le plus adapté à la réalisation « Donation Albers-Honegger ». Les éléments principaux qui vont nous permettre d’orienter ce choix sont les suivants:

- La réalisation « Donation Albers-Honegger » présente des hauteurs d’étage variant entre 3,55 mètres et 5,40 mètres. Ainsi, elle ne présente pas des hauteurs d’étage standards de 3 mètres.

- On rappelle que les panneaux préfabriqués en bois massif, fabriqués par la maison suisse

Schilliger, peuvent être débités sur des largeurs maximales de 3 mètres à 3,45 mètres. On rappelle également que les panneaux préfabriqués en bois massif, fabriqués par la maison autrichienne Santner, peuvent être débités sur des largeurs maximales de 1,25 mètre et que les panneaux préfabriqués en bois massif, fabriqués par la maison allemande KLH, peuvent être débités sur des largeurs maximales de 3 mètres. Ainsi, on constate que les panneaux préfabriqués en bois massif sont en général conçus pour s’adapter aux hauteurs standards des étages d’un bâtiment.

- Les seuls panneaux préfabriqués en bois massif étudiés, offrant la possibilité d’être

débités sur des largeurs plus importantes, sont les panneaux fabriqués par la maison allemande MERK. Ils peuvent, en effet, être débités sur des largeurs maximales de 4,80 mètres. Cet argument n’est pas des moindre puisqu’il permet d’accéder aux facilités suivantes :

♦ Montage rapide et facilité, par le fait que la pose d’un panneau de ce type permet alors

d’ériger un étage de notre bâtiment.

♦ Minimisation du nombre de joints à réaliser, les joints constituant toujours les points délicats d’une construction.

35

D’autres avantages, présentés par les panneaux « LenoTec », peuvent également être mentionnés ici :

♦ Ils peuvent être débités sur des longueurs maximales de 20 mètres. La base du corps

principal du bâtiment « Donation Albers-Honegger » présente une largeur de 16,40 mètres et une longueur de 17 mètres. Ainsi, la mise en place de ce type des panneaux offre la possibilité de réaliser tous les éléments de paroi verticale en un morceau, sans nécessité de réalisation de joints verticaux. Seuls les panneaux fabriqués par la maison Santner présentaient également des longueurs adaptées à notre réalisation.

♦ Sur demande, il est possible de faire exécuter des panneaux « LenoTec » sur des

épaisseurs de 500 millimètres. Ces épaisseurs ne sont pas négligeables et offrent, de ce fait, des possibilités de mise en œuvre dans des situations de sollicitations importantes.

Seuls les panneaux fabriqués par la maison KLH peuvent également se présenter sur des telles épaisseurs. Les épaisseurs maximales alors présentées correspondent à 600 millimètres.

♦ Finalement, il s’agit également de préciser que les diverses caractéristiques

mécaniques proposées pour les panneaux « LenoPlan » ont été agréées par un organisme fédéral, le « Deutsches Institut für Baustatik ». On peut donc considérer que ces diverses données sont fiables. A notre connaissance, tel n’était pas le cas pour les autres types de panneaux préfabriqués en bois massif étudiés.

- Pour ces différentes raisons, nous choisissons donc la mise en application des panneaux

préfabriqués en bois massif « LenoPlan » fabriqués par la firme allemande MERK dans le cadre de notre projet.

36

4.4 Détermination des éléments constructifs déterminants Panneaux de paroi verticale déterminants Certaines parois verticales assurent simultanément le rôle de mur porteur et de mur de contreventement (CV) vertical. Les panneaux de paroi verticale déterminants sont donc à rechercher parmi les murs qui assument simultanément ces fonctions. Dans un premier temps, nous allons donc rechercher les murs porteurs déterminants ainsi que les murs de CV verticaux déterminants. Dans un second temps, nous rechercherons les murs porteurs déterminants s’illustrant également comme des murs de CV verticaux.

Détermination des murs porteurs déterminants:

♦ Les panneaux de toiture, du volume en surplomb, s’appuient sur la façade A et les faces A

et C du noyau central. Cependant, il s’agit ici de préciser que les charges de toitures ne sont pas importantes en comparaison des charges utiles sévissant sur les différents niveaux du bâtiment.

♦ Les panneaux de toiture du corps principal du bâtiment s’appuient sur les façades A, B et

D ainsi que sur les faces A et C du noyau central. La même remarque que précedemment peut être formulée au sujet de la valeur des charges de toiture.

♦ Les panneaux du demi-étage supérieur de la dalle supérieure du niveau 4 s’appuient sur

la façade A et la face A du noyau central tandis que les panneaux du demi-étage inférieur du niveau 4 s’appuient sur la façade C et la face C du noyau central. La charge utile subie par ces niveaux est importante puisqu’elle correspond à des possibilité éventuelles de rassemblement de personnes.


les façades B et D tandis que les panneaux du demi-étage inférieur du niveau 4 s’appuient sur la façade C et la face C du noyau central. La charge utile subie par ces niveaux est importante puisqu’elle correspond à des possibilité éventuelles de rassemblement de personnes.


la façade A et la face A du noyau central tandis que les panneaux du demi-étage inférieur du niveau 4 s’appuient sur la façade C et la face C du noyau central. La charge utile subie par ces niveaux est importante puisqu’elle correspond à des possibilité éventuelles de rassemblement de personnes.

37

♦ Les panneaux de la dalle supérieure du niveau 1 s’appuient sur la façade A, ainsi que sur les faces A et C du noyau central.

♦ Les panneaux de la dalle supérieure du niveau 0 s’appuient sur les façades B et D. On en conclut donc que les panneaux de façade A et B ainsi que les panneaux des faces A et C du noyau central constituent les panneaux de murs porteurs potentiellement déterminants de notre bâtiment.

Détermination des murs de CV vertical déterminants:

Etant donné que les différentes façades du bâtiment présentent des surfaces d’exposition au vent très proches et que le bâtiment ne présente que 2 CV verticaux selon la direction de vent NORD-SUD ou SUD-NORD alors qu’il en présente 4 selon la direction de vent EST-OUEST ou OUEST-EST, il est évident que les murs de CV verticaux 1 et 2 s’illustrent comme les murs de CV déterminants.

On ira même plus loin en désignant le mur de CV 1 comme mur de CV vertical déterminant. En effet, il se présente sur une longueur plus faible que le CV vertical 2 si bien que le couple de force engendré à sa base sera plus défavorable.

Correspondance entre les murs porteurs déterminants et les murs de CV vertical déterminants

On s’aperçoit que:

♦ Les panneaux du CV vertical déterminant ne trouvent pas de correspondance parmi les

panneaux de murs porteurs déterminants désignés.

♦ Les panneaux de la façade C ne trouvent pas non plus de correspondance parmi les panneaux de CV vertical désignés.

♦ Les panneaux de la façade B correspondent à des panneaux de CV vertical ainsi qu’une partie des panneaux des faces A et C du noyau central. Les panneaux de murs porteurs déterminants trouvent donc des correspondances parmi les panneaux de CV vertical, même si ces derniers n’ont pas été désignés comme panneau de CV vertical déterminant. Les panneaux des CV 1, 3, 4, 5 et 6 correspondent donc aux panneaux de paroi verticale potentiellement déterminants.

38

Panneaux de dalle déterminants Les diverses notes de calcul, rédigées dans la partie traitant du dimensionnement des panneaux principaux de paroi verticale aux pages 29 et suivantes, mettent en évidence les agencements choisis des panneaux de dalle ainsi que les divers systèmes statiques qui en découlent. Il en résulte que les panneaux de dalle, constitutifs du demi-étage inférieur du niveau 5, se profilent comme les panneaux de dalle déterminants de notre réalisation. Les différentes raisons qui permettent de justifier ces propos sont les suivantes:

- Les systèmes statiques, présentés par les panneaux de dalle du demi-étage inférieur du niveau 5, se présentent comme des poutres simples de 16,40m de portée.

- D’autres raisons doivent cependant être invoquées car ce ne sont pas les seuls panneaux

à se présenter de cette manière. Certains panneaux de la dalle de toiture, les panneaux du demi-étage supérieur du niveau 4 ainsi que certains panneaux de la dalle supérieur du niveau 0 se présentent en effet de manière analogue.

- Cependant, les panneaux du demi-étage inférieur du niveau 5 sont soumis:

♦ à des charges utiles importantes puisqu’ils correspondent à des surfaces d’exposition ♦ à la composante en traction du couple de force généré par l’élément en porte-à-faux.

C’est pour ces différentes raisons que les panneaux constitutifs de la dalle du demi-étage inférieur du niveau 5 sont alors désignés déterminants.

39

Panneaux de façade déterminants Les panneaux des façades A, B et D se présentent comme potentiellement déterminants compte tenu du fait que :

- Les panneaux de la façade A présentent des ouvertures importantes et qu’ils sont destinés à reprendre un quart des charges agissant sur l’élément en porte-à-faux ainsi que la moitié du moment de basculement généré par l’élément en porte-à-faux.

- Les panneaux de la façade B sont destinés à reprendre la moitié des charges agissant sur

l’élément en porte-à-faux et simultanément destinés à assurer le rôle de CV2.

- Les panneaux de la façade D sont destinés à assurer le rôle du CV1, présentant alors un bras de levier plus étroit que le CV2.

Cette présentation nous permet donc de désigner plus particulièrement les panneaux de façade A et B comme potentiellement déterminants. Le dimensionnement des panneaux de façade A et B sera donc effectué.

40

4.5 Dimensionnement Le dimensionnement des divers éléments déterminants est réalisé dans la note de calcul, disponible en annexe.

4.6 Analyse des résultats du dimensionnement La réalisation du dimensionnement des éléments déterminants désignés avait pour but de nous donner la possibilité de saisir les ouvertures ou limites proposées par la construction en panneau de bois massif, dans le cadre d’une telle application. La première démarche d’intégration des critères, en matière de protection incendie, n’a donc pas consisté en la détermination des divers éléments de la construction ne pouvant pas faire l’objet d’une proposition en panneau de bois massif. Elle a donc plutôt consisté en la généralisation des exigences de protection incendie les plus sévères, relatives à l’affectation de notre bâtiment, aux divers éléments déterminants de la construction. Cette manière d’aborder la problématique du dimensionnement des éléments déterminants nous donne la possibilité d’apprécier la faisabilité de réalisation de certains des éléments de la construction en panneau grand format de bois massif. Les critères en matière de protection incendie sont intégrés à part entière, dans un second temps, et nous permettent alors de juger des avantages ou inconvénients apportés par ces exigences au niveau de la réalisation constructive du bâtiment. Les résultats du dimensionnement des éléments déterminants de la construction nous ont permis de mettre en évidence la problématique du comportement des panneaux grand format en bois massif, soumis à des efforts horizontaux. Cette problématique a été mise en évidence lors du dimensionnement :

- Du panneau déterminant de la façade A, du corps principal du bâtiment - Des panneaux de façades A et C, du porte-à-faux - Des panneaux de CV déterminant

Les éléments de résolution, auxquels nous avons eu recours, pour aborder le comportement des panneaux dans de telles circonstances sont les suivants :

- Modélisation du comportement des panneaux grand format de bois massif à l’aide de modèle en treillis.

- Détermination de longueurs effectives, nécessaires à la reprise des différents efforts

transitant dans les barres du treillis, en procédant par analogie avec les dispositions valables pour la construction en béton.

41

- Jugement critique des longueurs effectives alors obtenues. On s’inspire alors de la géométrie des différents panneaux concernés pour mesurer la disponibilité éventuelle de ces longueurs

Les longueurs de matériau contrecollé nécessaires à la reprise des efforts transitant dans les différentes barres du treillis ont donc été recherchées. Toutefois, cette démarche ne constitue qu’une proposition simplifiée de résolution du dimensionnement de ces éléments et ne donne de plus, aucune information sur la manière dont se comporte les panneaux aux nœuds du treillis. 5 DETAILS CONSTRUCTIFS 5.1 Démarche suivie Le traitement de tous les détails de la construction « Albers-Honegger » n’est pas envisageable dans le cadre de ce travail et ne correspond pas non plus, à l’objet de la réflexion. Nous choisissons donc d’aborder ce thème de la manière suivante : - Dans un premier temps, nous nous intéressons aux assemblages des panneaux principaux

(panneaux de dalle, panneaux de façade, panneaux de paroi intérieure). Pour réaliser ce travail nous ciblons une zone de la construction, pour laquelle l’étude complète des assemblages des panneaux principaux est effectuée.

- Dans un second temps, nous nous intéressons aux assemblages critiques de la construction. En d’autres termes, il s’agit des assemblages qui ont retenus notre attention dans le cadre du dimensionnement des panneaux déterminants. Ainsi on peut citer :

Au niveau des assemblages de l’élément en porte-à-faux :

L’ancrage de la toiture du porte-à-faux dans la dalle du demi-étage inférieur du

niveau 5 La réalisation d’un joint rigide entre les panneaux de façades A et C du porte-à-faux La réalisation d’un appui à l’extrémité du porte-à-faux

Autres :

L’assemblage du panneau déterminant de la façade A du corps principal du bâtiment

aux autres panneaux constitutifs de cette façade La réalisation des ancrages des différents contreventements verticaux Les zones de panneaux en bois en contact avec le sol

42

Le contenu du travail, relatif à la résolution des divers assemblages mentionnés, consiste alors: - En une analyse des moyens d’assemblages qui pourraient être mis en œuvre, dans le cadre de

ce travail - Au dimensionnement des divers assemblages présentés - En une analyse critique des divers assemblages obtenus 5.2 Présentation de divers moyens d’assemblage 1) Moyens d’assemblage traditionnel ♦ Assemblage par contact : Nous avons recours aux assemblages par contact lorsque seule la transmission d’effort de compression est à assurer. Ce type d’assemblage s’illustre donc comme éléments de liaison des panneaux de façade ou de paroi intérieure, entre eux, pour autant que ces derniers n’assurent pas un rôle de contreventement vertical. Les contraintes de compression, agissant au droit de la section nette des panneaux, doivent être limitées à la résistance à la compression des bois de classe de résistance C24. ♦ Assemblages par embrèvement : Les assemblages par embrèvement ne vont pas du tout être mis en œuvre dans le cadre de cette application. Ils assurent l’assemblage de pièces présentant un angle entre elle, auquel cas nous n'avons pas recours puisque nos panneaux ne se présentent que dans les trois plans spatiaux principaux. 2) Moyens d’assemblage mécaniques ♦ Moyens d’assemblage à tiges cylindriques

Clous Les avantages intéressants, que les clous présentent dans le cadre de notre application, sont les suivants : un faible coût, en regard des charges qu’ils sont capables de transmettre ainsi que des mises en œuvre rapides et faciles, et ceci d’autant plus si les chantiers sont équipés d’installations telles que des cloueuses électriques.

43

Plusieurs types de clous sont disponibles sur le marché, notamment des clous lisses, striés ou torsadés. L’avantage principal des deux derniers est qu’ils permettent de reprendre des sollicitations perpendiculaires à l’axe des clous mais également des sollicitations axiales. Toutefois on rappelle que les assemblages à dimensionner sont, dans la plupart des cas, des assemblages déterminants. Ainsi, les efforts à reprendre et transmettre au niveau des assemblages sont de l’ordre de centaines de kN. Il devient alors difficile de proposer des assemblages cloués, sans que des nombres exorbitants de clous doivent être mis en place.

Boulons :

Il est possible de disposer des boulons ajustés ou normaux. Les deux types de boulons sont identiques, quant à la différence, elle provient du perçage des pièces à assembler. Dans le cas de boulons ajustés, aucun jeu n’est toléré tandis que dans le cas de boulons normaux, un jeu allant jusqu’à 1,0mm peut être réalisé.

- Boulons ajustés : Compte tenu du fait qu’aucun jeu n’est toléré, leur mise en œuvre exige une grande précision. Ce type de mise en œuvre permet de bénéficier d’une faible déformabilité et par conséquent, d’une meilleure résistance au cisaillement. Ils sont également adaptés à la reprise de sollicitations axiales.

- Boulons normaux : Compte tenu du fait qu’un jeu latéral allant jusqu’à 1,0mm est toléré, leur

mise en place est simplifiée en comparaison de celle des boulons ajustés. Leur application correspond plus spécifiquement à des assemblages soumis à des sollicitations axiales, puisque la présence du jeu latéral n’influence pas la résistance axiale des boulons.

Dans le cadre de notre application, les assemblages présentent principalement des sollicitations au cisaillement, parfois combinées à des sollicitations axiales. Des boulons de type « ajustés » seraient donc à envisager. Le choix d’une telle mise en œuvre impliquerait les éléments suivants :

- Un travail précis de préperçage des panneaux et des plaques en atelier, de telle manière à ce que les pièces soient prêtes à être assemblées sur le chantier.

- Des commandes non usuelles de boulons ajustés. Il ne faut, en effet, pas oublier que les

assemblages traités dans le cadre de ce travail sont destinés à lier des panneaux de 50 centimètres d’épaisseur. Ainsi, il sera certainement difficile de trouver sur le marché des boulons présentant de telles longueurs. Des commandes spécifiques devront donc être effectuées, engendrant inévitablement des surcoûts.

44

C’est pour ces différentes raisons que, dans un premier temps, nous tentons le dimensionnement d’assemblages à partir d’autres modes de liaison. Vis :

Les vis à bois peuvent être utilisées en cas de sollicitations perpendiculaires à l’axe des tiges mais également en cas de sollicitation axiale. Au contraire des assemblages boulonnés, les assemblages vissés n’impliquent pas l’introduction des connecteurs sur toute l’épaisseur des panneaux correspondants. Par contre, de manière analogue aux assemblages boulonnés et pour des vis présentant un diamètre supérieur à 5mm, ils doivent également être prépercés. Le préperçage des panneaux est nécessaire, afin d’éviter le fendage du bois. Ce travail de préperçage peut même devenir particulièrement conséquent, dans les cas où des assemblages vissés soumis à des efforts de traction sont mis en œuvre. Il s’agit en effet de réaliser le préperçage avec des mèches de deux diamètres différents. Cependant, il existe un moyen de remédier à cet important travail de préparation des assemblages : la mise en place de vis autotoradeuses sans préperçage. Ces vis se présentent de manière un peu différentes que les vis usuelles, car le diamètre du filetage est supérieur à celui de la tige. Nous décidons donc, dans un premier temps, de proposer des assemblages vissés. Ce type de mise en œuvre s’adapte mieux aux épaisseurs des panneaux en présence et, comme les boulons, nécessite un travail de préperçage. Des vis de diamètre 20 millimètres sont envisagées et il s’agit de remarquer qu’elles ne sont pas comprises dans le lot des vis usuelles. Leur disponibilité, plus rare sur le marché, risque donc d’engendrer quelques surcoûts. La mise en place de vis autotoradeuses pourrait être discutée dans les cas où, des assemblages vissés seraient véritablement envisagés et qu’un nombre important de vis seraient à disposer. L’application de ce moyen d’assemblage aux assemblages à dimensionner nous donnera certainement la possibilité de saisir les limites d’une telle application ainsi que de discuter, de cas en cas, d’éventuelles meilleures alternatives. Tiges filetées encollées :

Les tiges filetées encollées sont essentiellement utilisée pour l’exécution d’assemblages où la sollicitation s’exerce de manière parallèle à la tige. Elles ont souvent mises en œuvre comme moyen de renforcement de zones soumises à des efforts de traction perpendiculaire aux fibres.

45

Ce type d’assemblage constitue une solution élégante pour la reprise des efforts de traction dans le bois et il peut être préparé en atelier. Ce dernier avantage n’est pas négligeable compte tenu de la volonté de réaliser un montage rapide. Leur coût de mise en œuvre est important mais il faudrait raisonnablement le comparer aux pertes de temps engendrées par la mise en place, sur le chantier, d’un autre type d’assemblage.

♦ Connecteurs de surface

Parmi les connecteurs de surface, on peut mentionner les anneaux ou les crampons. Ils sont principalement mis en œuvre pour transmettre d’importants efforts de cisaillement. Ils pourraient donc être envisagés dans le cadre de la réalisation des assemblages de la base des contreventements. Toutefois, ils engendrent un affaiblissement important des sections. En raison du fait que le dimensionnement des panneaux de contreventement déterminant a donné lieu à des panneaux LenoTec 500 (panneaux les plus épais que la maison MERK peut réaliser) et qu’un grand nombre d’hypothèses subsistent autour de leur comportement, nous n’allons pas considéré ce dernier point comme négligeable. Nous décidons même d’abandonner cette alternative au vu des conclusions auxquelles nous avons aboutit, à savoir que la mise en place de panneaux Lenotec 500 n’était pas de trop. Cependant, d’un point de vue du montage, ces moyens d’assemblages sont intéressants. En effet, toute la préparation qui en découle peut être réalisée en atelier si bien que ces assemblages sont relativement simples et rapides à monter sur le chantier.

5.2 Dimensionnement des assemblages retenus Le dimensionnement des divers assemblages retenus est réalisé dans la note de calcul, disponible en annexe. Nous mentionnons simplement ici les assemblages ayant donné lieu à des résultats surprenants et nécessitant, de ce fait, une analyse particulière. Il s’agit de: - L’ancrage de la toiture du porte-à-faux dans la dalle du demi-étage inférieur du niveau 5 - Du joint rigide constitué entre les panneaux de façade A et C du porte-à-faux - De l’assemblage du panneau déterminant de la façade A aux autres panneaux constitutifs de

cette façade - Et finalement à l’assemblage de la base des CV

46

5.3 Analyse des résultats des assemblages On rappelle que l’idée principale, qui est d’ailleurs à la base du développement des panneaux préfabriqués en grand format, est de donner la possibilité au bois de s’aligner dans la compétition des grands matériaux de construction. Le créneau principal, sur lequel il s’agit alors de s’appuyer, est celui de la préfabrication et du montage facilité. En ce sens, le débitage du bois en panneaux de grand format ne peut pas résoudre à lui seul toute la problématique. Parallèlement, il s’agit bien évidemment de concevoir des assemblages simples et faciles à exécuter. Et c’est précisément par rapport à cet aspect, que certains des assemblages proposés doivent faire l’objet d’une critique. Mais rappelons ci-dessous les résultats obtenus.

Assemblage concerné Type et nombre de

connecteurs Dimensions des plaques

d’assemblage Remarques

1. Ancrage de la toiture du

porte-à-faux dans la dalle du demi-étage inférieur du niveau 5

Ailes horizontales :

(2)*m*n = (2)*2*33 vis de 20 mm, soit au total 132.

Aile verticale :

m*n = 41*4 vis de 14 mm, soit au total 164.

Ailes horizontales :

b*h = 5’000mm*140mm

Aile verticale : b*l = 500mm*9’700mm

Le nombre total de vis nécessaires se porte à 296 vis. Quant aux longueurs de plaques proposés, elles sont trop importantes dans les deux cas. Cette proposition ne peut donc pas être envisagée, dans un esprit de montage rapide.

2. Joint rigide constitué

entre les panneaux de façade A et C du porte-à-faux

Plaque 1 de l’assemblage =

partie déterminante : (2)*m*n = (2)*4*12 vis de 20

mm, soit au total 96.

Plaque 2 de l’assemblage: (2)*m*n = (2)*12*12 vis de 20 mm, soit au total 288.

Plaque 3 de l’assemblage:


Partie 1 de l’assemblage =

partie déterminante : b*h = 700mm*2’200mm

Partie 2 de l’assemblage: b*h = 2’000mm*2’200mm

Partie 3 de l’assemblage: b*h = 700mm*2’200mm

Le nombre total de vis nécessaires pour réaliser l’ensemble de l’assemblage se porte à 408 vis. Ainsi, il est clair que pour cet assemblage c’est le nombre de vis nécessaires qui s’avère extrêmement problématique.

47

3. Assemblage du panneau

déterminant de la façade A aux autres panneaux constitutifs de cette façade

Plaque 1 de l’assemblage:


Partie 2 de l’assemblage:


Partie 3 de l’assemblage =

partie déterminante : m*n =*3*7 boulons de 36

mm, soit au total 21.

Partie 1 de l’assemblage:

b*h = 3’100mm*1’200mm

Partie 2 de l’assemblage: b*h = 3’100mm*1’200mm

Partie 3 de l’assemblage = partie déterminante :

b*h = 3’300mm*2’000mm

Le nombre total de vis nécessaires se porte à 166 vis. Quant au nombre total de boulons nécessaires, il se porte à 21 boulons. Pour la plaque déterminante, nous avons proposer une variante vissée et une variante boulonnée. Nous avons donc pu en mesurer les gains. Nous allons les discuter ci-dessous.

4. Assemblage de la base

des CV

Plaques de bord (2):

m*n = 2*37 boulons de 36 mm, soit au total 148.

Plaque centrale :

m*n = 5*2 boulons de 36 mm, soit au total 10.

Plaques de bord (2):

b*h=900mm*9’600mm

Plaque centrale : b*h=900mm*1’500mm

Le nombre total de boulons nécessaires se porte à 158 boulons. On remarque ici les hauteurs prohibitives des plaques de bord.

Les commentaires suivants peuvent être formulés : - Une application de panneaux préfabriqués en bois massif de grand format, combinée avec les

assemblages proposés ci-dessus, ne pourrait absolument pas être envisagée. D’une part parce que les temps de montage ne seraient plus du tout compétitifs à cause du nombre de vis ou boulons à mettre en place et, d’autre part parce les dimensions de certaines des plaques obtenues ne sont pas rationnelles. Seule exception à cela, l’assemblage du panneau déterminant de la façade A aux autres panneaux constitutifs de cette façade. Nous nous expliquerons au point suivant à son sujet.

On constate donc que c’est avant tout au niveau de la réalisation des assemblages déterminants de la construction, que nous obtenons des résultats qui n’ont pas de sens.

- L’assemblage proposé pour lier le panneau déterminant de la façade A aux autres panneaux constitutifs de cette façade constitue une exception au fait que les divers assemblages, proposés dans le tableau ci-dessous, constituent des non-sens.

Pour cet assemblage, nous avons d’abord envisagé une variante d’assemblage vissée. Les résultats obtenus n’avaient également pas de sens, le nombre de vis et les dimensions des

48

plaques n’étant pas du tout appropriées aux exigences auxquelles il s’agit de répondre. Une variante d’assemblage boulonnée a donc été recherchée. L’assemblage boulonné alors obtenu nous permet de constater que le nombre de connecteurs à mettre en place peut être diminué d’un facteur 8 et les dimensions des plaques d’un facteur 2. Une telle diminution du nombre de connecteurs à mettre en place s’explique par le fait qu’il ne s’agit pas, comme dans le cas des vis, de placer un boulon de chaque côté de panneau et par le fait que les boulons de diamètre 36 millimètres présente une résistance au cisaillement environ 4 fois supérieure à celle des vis à bois de diamètre 20 millimètres. Cette constatation nous permet alors de penser que si le mode d’assemblage « boulons ajustés » était également appliqué aux assemblages critiques 1 et 2, ces derniers se profileraient alors certainement comme des assemblages potentiellement envisageables.

- Avant de passer à la critique de l’assemblage de la base des contreventements, il est

important de mentionner l’élément suivant :

♦ Le bâtiment « Donation Albers-Honegger » a tout d’abord été traité comme un espace d’exposition. Les charges utiles considérées se sont donc portées à 5kN/m2. Cependant les exigences de protection incendie, auxquelles nous avons choisi de répondre, nous ont ensuite amené à modifier l’affectation de notre bâtiment en espace administratif. Si cet aspect avait été intégré à la réflexion dès le début du dimensionnement, des charges utiles de 3kN/m2 auraient directement pu être considérées. On mesure ici l’importance de l’intégration des critères de protection incendie, en construction en bois, dès la phase de conception du projet.

♦ Les assemblages ont donc été dimensionnés pour répondre à des sollicitations de charges

utiles de 5kN/m2. Dans le cadre des décisions prises, ces assemblages sont alors surdimensionnés.

♦ Toutefois, ces derniers seraient parfaitement adaptés si les exigences de protection

incendie nous avaient amené à prendre la décision suivante :

Maintien de l’affectation du bâtiment Réalisation des 3 niveaux inférieurs du bâtiment en un matériau incombustible

- Quant à l’assemblage proposé pour constituer la base des CV, il reste tout à fait inadapté

malgré l’application de moyens d’assemblages tels que des boulons ajustés. Dans le cadre de la résolution de cet assemblage, le recours à d’autres moyens d’assemblages ne suffit plus et il s’agit alors de reprendre le problème en amont.

49

Le problème provient donc de la manière dont nous avons modélisé les CV déterminants. Les CV déterminants, à savoir les CV intégrés dans le noyau central du bâtiment, ne peuvent pas être traités comme des panneaux se présentant sur une hauteur de 23 mètres et une largeur de 2,70 à 3 mètres. Le couple de force engendré à la base du CV génère alors une force de traction, qu’il n’est pas possible de reprendre raisonnablement au niveau d’un assemblage. Il s’agit alors d’essayer de faire fonctionner les CV 4 et 6 et les CV 3 et 5 ensemble, afin d’augmenter le bras de levier présenté par les CV et par conséquent diminuer le couple de force sévissant à la base des CV.

♦ Un système de cadre peut être recherché

Premièrement, il s’agirait de s’assurer que la conception permette bien une telle modélisation des CV. Pour ceci, il faudrait vérifier que les portes réalisées entre les barres horizontales du cadre laissent une hauteur suffisante de panneau à disposition. Il s’agirait également de vérifier la rigidité des nœuds de ce cadre. Nous n’avions pas opté pour un tel système de CV, compte tenu des images des ouvertures du bâtiment dont nous disposions.

♦ Dans le cadre d’une réalisation complète en panneaux de bois massif, on saisit ici

l’importance d’une collaboration étroite entre architecte et ingénieur depuis la phase de conception du projet pour que ce dernier puisse être mené à bien.

CV 3 ou 6CV 4 ou 5

Bras de levier augmenté

Les éléments horizontaux du cadre étant alors formés par les parties du noyau du bâtiment subsistant entre

50

6 MONTAGE 6.1 Points principaux Nous choisissons de réaliser un montage « niveau par niveau ». Le déroulement des étapes de montage peut alors être résumé comme suit :

- Bétonnage des fondations et du radier du bâtiment - Mise en place des divers panneaux de façade et de mur intérieur, constitutifs du niveau 0

- Mise en place des divers panneaux de dalle, constitutifs de la dalle supérieure du niveau 0

- Répétition des points 2 et 3, pour les différents niveaux du bâtiment

Une grue sera nécessaire pour acheminer les panneaux, aux hauteurs des différents niveaux à réaliser. Le choix d’un montage « niveau par niveau » s’est imposé en raison des dimensions disponibles des panneaux ainsi que par soucis d’une manipulation facilitée des divers panneaux à assembler. La manipulation des éléments est facilitée par le fait que les dalles inférieures des niveaux sont déjà mises en place lorsqu’il s’agit de déposer les panneaux verticaux du niveau correspondant. Les divers panneaux du bâtiment ont donc été organisés pour répondre à cette planification. Nous mentionnons, ci-dessous, les diverses options prises pour y parvenir.

51

1)

2) 3)

6)

4)

6.2 Points particuliers Montage de l’élément en porte-à-faux Tout d’abord, mentionnons quelques points qui vont nous guidés dans le choix de la pose des différents panneaux constitutifs du porte-à-faux :

- Les panneaux de la façade A du porte-à-faux sont montés au travers du montage des

panneaux de la façade A du corps principal du bâtiment. - Les panneaux de dalle du porte-à-faux ne peuvent pas être montés tant que les panneaux

de façade B du corps principal du bâtiment et du porte-à-faux ne sont pas montés.

- Les panneaux de façade B du porte-à-faux ne peuvent quant à eux pas être montés tant que les panneaux de façade C du porte-à-faux ne le sont pas.

Ainsi, le déroulement du montage de l’élément en porte-à-faux est envisagé de la manière suivante :

1) On attend que les panneaux du corps principal du bâtiment soient montés jusqu’à la dalle

supérieure du niveau 4. A ce moment-là, les panneaux de façade A du porte-à-faux ainsi que les panneaux de la façade B du corps principal du bâtiment sont posés.

2) La pose des panneaux de façade C du porte-à-faux peut donc être effectuée.

3) Puis la pose des panneaux de façade B du porte-à-faux

4) Puis la pose des panneaux de la dalle inférieure du porte-à-faux

5) La pose des panneaux de la dalle intermédiaire du porte-à-faux

6) Et finalement, la pose de la dalle de toiture du porte-à-

faux

52

Eléments en contact avec le sol Nous présentons, ci-dessous, une figure de la partie inférieure du bâtiment « Donation Albers-Honegger ». Nous y mentionnons les éléments réalisés en béton ainsi que les éléments constitués en panneaux de bois massif et en contact avec le sol.

Il a donc été choisi de ne pas réaliser une partie des panneaux inférieurs, en contact avec le sol, en béton à cause de l’irrégularité présentée par le terrain. Il aurait, en effet, été difficile de réaliser toutes les parties en contact avec le sol en béton sans qu’elles ne soient visibles. On peut également préciser que les panneaux de la dalle inférieure, du volume agrégé au niveau 1, ainsi qu’une partie des panneaux de la dalle inférieure, de la passerelle d’entrée, sont en contact avec

- Elément de la construction, réalisés en béton - Elément de la construction, réalisés en panneaux de

bois massif - Partie située sous le trait = zone des panneaux de bois

massif en contact avec le sol

53

le sol. Pour ces différentes zones de la construction, il s’agit donc de proposer un traitement afin qu’elles soient durables. Trois possibilités s’offrent ici :

- Le choix de l’essence du bois - Une protection chimique

- Une conception appropriée

Le choix de l’essence du bois : Les panneaux en bois massif, mis en application dans le cadre de ce travail, sont constitués de couche de planches en épicéa. L’épicéa ne se présentant pas comme une essence durable au contact avec le sol, il s’agit de proposer le remplacement des planches de surface des panneaux par des planches à durabilité naturelle. La durabilité naturelle d’un bois est une propriété que présente certaines espèces. Suite au phénomène de vieillissement du bois, appelé la duraminisation et lié au passage du bois de l’état « d’aubier » (partie vivante du tronc, située juste sous l’écorce et qui assure des fonctions de conduction, de soutien et de réserve énergétique) à l’état « de duramen » (partie centrale du tronc, qui n’assure plus que des fonctions soutien), certaines espèces voient leurs vaisseaux obstrués par des substances chimiques, dont certaines leur confèrent une résistance particulière aux attaques de champignons et d’insectes. Toutes les espèces connaissent cette transformation mais elles la subissent pas de la même manière. C’est ainsi que certaines peuvent présenter une durabilité naturelle et d’autres, faute d’apparition des substances chimiques nécessaires, ne peuvent pas présenter de durabilité naturelle. La duraminisation est aussi à l’origine du changement de couleur de certaines espèces. En considérant uniquement le duramen des espèces, il est possible de proposer le remplacement des planches de surface des panneaux par des planches : de robinier : bois des régions tempérées, très durable (20 ans) de chêne ou de châtaignier : bois des régions tempérées, durables (12ans)

54

Une protection chimique : Il s’agit de procéder à une protection chimique préventive, qui a pour but de rendre le bois impropre à la consommation pour ses prédateurs (champignons, insectes). La pénétration des produits chimiques va dépendre de la méthode d’application mise en œuvre ainsi que des caractéristiques d’absorption de l’essence traitée (porosité, stade de développement du processus de duraminisation, etc.). L’autoclavage (ou imprégnation du bois par vide et pression) est un procédé d’application couramment utilisé pour des bois fortement exposés aux attaques biologiques. Il a, de plus, déjà été testé pour l’imprégnation de planches destinées à la fabrication de bois lamellé-collé. Dans ces cas, l’imprégnation se réalise alors avant collage. Cette méthode d’application se profile donc comme particulièrement adaptée au type d’exposition dont il est question et pourrait, de manière analogue au bois lamellé-collé, être mise en œuvre dans le cadre d’une imprégnation de planches destinées à la fabrication de panneaux contrecollés. Une attention particulière doit cependant être portée sur la compatibilité entre le produit de préservation et la colle, utilisée pour la fabrication des panneaux contrecollés. Ce type d’application nécessite un appareillage conséquent et est de ce fait relativement coûteux. Toutefois, il s’avère très fiable s’il est correctement exécuté. Mais il s’agit également de se préoccuper des caractéristiques d’absorption présentées par les planches, destinées à la fabrication des panneaux préfabriqués en bois massif. Chez l’épicéa, seul l’aubier se traite aisément en autoclave si bien qu’il faudra s’assurer que les parties à traiter proviennent bien de l’aubier et non pas du duramen. Une conception appropriée : Toutefois, les alternatives mentionnées ci-dessus présentent des durabilités limitées en regard des durées de vie que présentent les bâtiments. On parle en effet de durée de vie de 80 à 100 ans pour les bâtiments alors que des éléments de bois, directement en contact avec le sol, ne pourront durer que 20 ans. De telles solutions sont alors à envisager dans les cas de pièces facilement remplaçables. Ceci n’est pas particulièrement notre cas, puisque toutes les dalles en contact avec le sol se prolongent dans la partie principale du corps du bâtiment si bien que le remplacement d’une d’entre elle ne serait si pas évident à effectuer. La pose des panneaux de bois sur des longrines en béton, préalablement coulées dans les zones concernées, permet alors d’éviter tout contact direct des éléments de bois avec le sol. Cette solution est la plus durable mais également la plus élégante. Le bois sèche naturellement en cas d’exposition aux intempéries, plutôt que de pourrir.

55

Réflexion sur le sens de pose des LNP

Les assemblages des panneaux de dalle aux panneaux de paroi verticale se présentent sous la forme d’un LNP. Dans les notes de calcul, ces LNP ont été disposés à l’endroit mais il ne s’agit que d’une suggestion car ils pourraient très bien être retournés. Ce choix dépend de plusieurs paramètres, notamment :

- De la pose de revêtement sur les surfaces supérieures (chape, parquet, …) ou inférieures (faux-plafond, …) des panneaux de dalle. En général, les surfaces supérieures des panneaux de dalle sont recouvertes d’une chape et d’un type de sol quelconque afin de lutter contre la propagation du bruit entre les étages. Quant aux plafonds, ils sont laissés apparents.

Grâce à l’épaisseur présentée par la combinaison des revêtements et pour autant que la hauteur de l’aile verticale du profilé métallique ne soit pas trop importante, il est possible de bénéficier du masquage de cette dernière par les revêtements. Cette alternative est avantageuse car elle permet d’éviter la planification des découpes, relatives aux ailes verticales des LNP, dans les panneaux verticaux.

- De la possibilité de fixer l’aile verticale du profilé sur le panneau vertical concerné, sans

que ceci ne nécessite la pose du panneau vertical supérieur.

Si ceci n’est pas envisageable, alors il faudra retourner le profilé. Il s’agit en effet de ne pas modifier la philosophie du montage « niveau par niveau », sous peine de compliquer la mise en place des divers éléments.

- On rappelle que les panneaux de contreventement doivent être à assembler de manière « décalée » par rapport aux assemblages liant les panneaux de dalle aux panneaux de paroi intérieure. Compte tenu de la disposition constructive énoncée au premier point, ces d’assemblages seront toujours réalisés dans des zones supérieures aux panneaux de dalle.

Le sens du profilé LNP à déposer dépendra alors également de la place laissée à disposition, suite à la réalisation de l’assemblage des CV entre eux. Soit la place est suffisante et le profilé peut être déposé à l’endroit, soit la place est insuffisante et le profilé doit être déposé à l’envers.

56

6.3 Justification de diverses options prises - Les panneaux présentent des découpes, qui ne correspondent pas strictement aux

différents niveaux du bâtiment, ceci pour plusieurs raisons :

♦ Les panneaux ne peuvent pas présenter les mêmes hauteurs que les différents étages du bâtiment, en raison du fait que des surfaces supplémentaires sont nécessaires pour la réalisation des assemblages.

♦ Les panneaux étant disponibles sur les longueurs et largeurs présentées par la base du

corps principal du bâtiment, les diverses parois du bâtiment peuvent être composées d’un seul morceau de panneau préfabriqué en bois massif. Aucun joint vertical ne sera donc à réaliser, exception faite du volume agrégé constituant la passerelle d’entrée du bâtiment.

♦ Le bâtiment présente des décalages de niveau entre les façades sud et nord. Par

conséquent, si les formes des différents niveaux devaient être strictement respectées, des découpes de panneaux en biais devraient être réalisées au niveau des étages 3, 4 et 5 des façades est et ouest du bâtiment.

Cette alternative n’est pas envisagée, car : Le montage nécessite de débiter des panneaux suffisamment larges pour que la mise

en place d’un panneau suffise à ériger un niveau du bâtiment. Or si une découpe en biais est envisagée, la planification d’un panneau par niveau ne suffit pas.

- Soit il s’agit d’intercaler des panneaux entre les panneaux principaux

- Soit il s’agit de les constituer en deux morceaux :

De plus, on rappelle que le niveau 5 présente au niveau de son espace d’exposition

inférieur une hauteur d’étage de 5,40m. Par conséquent, si les panneaux verticaux ne présentent pas des hauteurs différentes de celles des hauteurs d’étages, on ne parviendra pas à disposer un seul panneau comme enveloppe de ce niveau.

Façade SUD Façade

NORD > 4,80m

57

- Les hauteurs des panneaux, utilisés pour constituer les CV ainsi que les façades, sont détaillées dans la partie ci-dessous :

♦ Le joint des panneaux de CV, qui a été proposé dans les notes de calcul, a été conçu pour

une zone se situant à environ 1m au-dessus du feuillet moyen de la dalle correspondante.

Les panneaux de CV devront donc se présenter sur des hauteurs, permettant de respecter ce critère. Ainsi, le premier panneau se présentera sur une hauteur de 4,80m (3,80m jusqu’au feuillet moyen de la première dalle +1m = 4,80m) et les suivants pourront simplement se présenter sur des hauteurs correspondant à la hauteur des étages du bâtiment. Ainsi :

Présentation des hauteurs des panneaux de CV

Volume agrégé en toiture 2.30m

6ème panneau 3.05m 5ème panneau 3.80m 4ème panneau 3.80m 3ème panneau 3.55m 2ème panneau 3.80m

Façade B

1er panneau 4.80m

Volume agrégé en toiture 2.30m 5ème panneau 4.35m 4ème panneau 4.45m 3ème panneau 4.45m 2ème panneau 4.75m

Façade B

1er panneau 4.80m

♦ L’emplacement des joints des façades A et C n’a théoriquement pas d’importance puisqu’il s’agit de joint de contact, les façades A et C ne jouant en effet pas un rôle de CV.

Toutefois, il ne faut pas oublier que la façade A assure en partie la reprise de l’élément en porte-à-faux. Il s’agira donc de respecter la manière dont ont été placés les panneaux en façade, pour répondre à cet enjeu. L’organisation des panneaux sur la façade A est alors presque entièrement régie par la reprise de l’élément en porte-à-faux. Quant à la façade C, nous adoptons pour une systématique afin de ne pas compliquer la découpe des panneaux. Nous choisissons alors d’arrêter les panneaux aux bords supérieurs des fenêtres. Ce choix nous donne la possibilité de lier les panneaux de dalle

58

aux panneaux de la façade C en disposant des profilés LNP à l’endroit. Les ailes verticales des profilés seront ainsi masquées par la chape et le revêtement de sol.

♦ Les joints des façades B et D correspondent quant à eux à des joints de CV. Ils doivent

donc être placés au droit des emplacements dimensionnés. Cependant, ces joints n’ont pas fait l’objet d’un dimensionnement particulier dans le cadre de ce projet si bien que leurs emplacements peuvent être définis librement.

Les critères, qui vont dès lors guidés le choix de ces emplacements, sont : le montage

la recherche d’un décalage entre les assemblages des panneaux de CV entre eux et les

assemblages des panneaux de dalle aux panneaux de CV

Les joints des façades B et D répondent alors à une systématique particulière : Les joints de la façade B sont arrêtés aux bords supérieurs des fenêtres, le cas

échéant. Cet agencement amène à la réalisation des joints entre les divers niveaux du bâtiment, ce qui implique :

o Que la pose d’un panneau permet d’édifier un niveau complet du bâtiment. On

reste donc dans une philosophie de montage « niveau par niveau ». o Que l’on maintient, pour les divers niveaux, un décalage entre les joints des

panneaux de façades et les assemblages des panneaux de dalle aux panneaux de façade. Les profilés LNP peuvent être disposés à l’endroit. On profite dès lors de l’avantage du masquage de l’aile verticale du profilé par la chape et le revêtement de sol.

Les joints de la façade D sont quant à eux arrêtés aux bords inférieurs des fenêtres, le cas échéant. Cet agencement implique les éléments suivants :

o Une simplification non négligeable de la découpe des divers panneaux de la

façade o Une réalisation des assemblages des panneaux de dalle aux panneaux de

façade avec des profilés LNP disposés à l’envers. Cette solution est nécessaire, afin de pouvoir édifier un niveau complet du bâtiment par la seule pose d’un panneau de façade. Mais comme discuté dans le paragraphe traitant du sens de pose des profilés métalliques LNP, des découpes seront à réaliser afin d’ajuster

59

la surface supérieure de l’aile du profilé à la surface supérieure des panneaux de façade.

Présentation des hauteurs des panneaux de façade

Volume agrégé en toiture 2.30m

5ème panneau 2.90m 4ème panneau 4.45m 3ème panneau 4.45m

(2*) 6.80m 2.10m

Façade A

2ème panneau 4.80m

Volume agrégé en toiture 2.00m 6ème panneau 2.40m 5ème panneau 4.30m 4ème panneau 4.125m 3ème panneau 4.00m 2ème panneau 3.475m

Façade B

1er panneau 4.80m

Volume agrégé en toiture 2.30m 5ème panneau 4.75m 4ème panneau 4.40m 4.45m 3ème panneau 4.20m 4.45m 2ème panneau 4.50m

Façade C

1er panneau 4.80m

Volume agrégé en toiture 2.30m 6ème panneau 3.50m 5ème panneau 3.70m 4ème panneau 4.60m 3.60m 3ème panneau Côté sud : 3.30m

Centre : 4.30m Côté nord : 3.75m

2ème panneau 3.80m

Façade D

1er panneau Centre : 4.05m Côté nord : 3.55m

3.35m

60

- L’imbrication suivante des éléments a été choisie :

♦ En ce qui concerne les panneaux de façade :

Cette imbrication est guidée par le prolongement des éléments de façade dans les différents volumes agrégés. Ces propos sont illustrés par la figure ci-dessous. Nous prenons l’exemple du niveau 0.

Façade BFaçade D

Façade A

Façade C

D’où le choix de cette imbrication entre les éléments de façade B et C

Façade BFaçade D

Façade A

Façade C

61

♦ En ce qui concerne les panneaux de toiture :

Toutefois, on précise ici que ce n’est pas les panneaux qui vont réaliser l’étanchéité du bâtiment. Des étanchéité seront bien évidemment posées sur les différents éléments de toiture puis recouverts d’une gravier ou d’une terre végétale.

Panneau de toiture

Panneau de façade Panneau de façade

Joint plus vulnérable aux infiltrations d’eau

62

♦ En ce qui concerne les volumes agrégés, exception faite du volume agrégé en porte-à-faux :

Façade BFaçade D

Façade A

Façade C Le volume agrégé du niveau 0 est

présenté ici au travers d’une vue en plan et d’élévation des niveaux 0 et 1 des façades B et C.

63

6.4 Transport Il est également important de se préoccuper de la manière dont les éléments préfabriqués pourront être acheminés sur les lieux de la réalisation. On rappelle que l’implantation du bâtiment est prévue à Montreux. On peut alors envisager un acheminement des matériaux par voie routière, ferroviaire ou fluviale. En ce qui concerne le transport routier, il s’agit de mentionner les éléments suivants :

♦ Les véhicules maximaux normalisés dans la catégorie des trains routiers se présentent de la manière suivante :

Longueur de l’ensemble du convoi : 18,35m Longueur des deux remorques constitutives du convoi : 6,80m Largeur du convoi : 2,50m Hauteur du convoi :4,00m dont au minimum 0,20m de garde au sol

♦ Les véhicules maximaux normalisés dans la catégorie des véhicules articulés (semi-

remorque) :

Longueur de l’ensemble du convoi : 16,50m Longueur de la semi-remorque constitutive du convoi : 10,60m Largeur du convoi : 2,50m Hauteur du convoi :4,00m dont au minimum 0,20m de garde au sol

De ces différentes données on peut donc en déduire les dimensions maximales que peuvent présenter les panneaux préfabriqués, si l’on souhaite un acheminement de la marchandise par transport routier normalisé :

Si les matériaux sont disposés à plat : (l*b*h)max = 10,60m*2,45m*3,00m Et si les matériaux sont disposés sur leur tranche : (l*b*h)max = 10,60m*3,00m*2,45m

Ici on rappelle que la plupart des éléments à transporter présentent des largeurs de 4,00m-4,50m, des longueurs maximales de 19,80m et que tout l’intérêt des panneaux choisis résidait précisément dans le fait de pouvoir être débités sur des largeurs maximales de 4,80mètres. Ainsi, les véhicules routiers normalisés n’offrent pas la possibilité de transporter la majorité des panneaux préfabriqués dont nous avons besoin, que ces derniers soient disposés à plat ou sur leur tranche pendant le transport. Le recours à des convois exceptionnels est donc inévitable dans le cadre d’acheminement des matériaux par voie routière.

♦ Les cartes nationales suisses, des réseaux de transport exceptionnel, nous ont donné la possibilité de constater que Montreux se situe sur deux axes potentiellement adaptés à

64

des convois exceptionnels. Il s’agit de l’autoroute A9 ainsi que la route cantonale longeant le bord du Léman. Ainsi, il seraient donc envisageable de prévoir un acheminement par convoi exceptionnel.

L’entreprise Friderici en Suisse est une des plus grandes entreprises de transport. Elles devraient donc sans doute disposer de véhicules adaptés à notre chargement. On peut toutefois proposer le convoi allemand suivant. Il s’agit d’un tracteur Mercedes 3553 avec une remorque Noteboom rallongée. Il offre la possibilité de transporter des marchandises présentant des longueurs de 23,55m.

7 ELEMENTS COMPLEMENTAIRES 7.1 Protection incendie Comportement du bois exposé au feu Le bois constitue une matière combustible en raison de sa composition chimique. En effet, le bois est constitué de composés organiques formés essentiellement de molécules se présentant sous la forme de chaînes de carbone. A température élevée, ce sont ces chaînes de carbone qui se décomposent en gaz combustibles ainsi qu’en résidus liquides et solides produisant le charbon. L’évolution d’un incendie présente les quatre phases suivantes :

1) La première phase est constituée par la phase d’allumage :

Cette première phase se produit lorsque la concentration des gaz dégagés à la surface du bois est suffisante et que l’apport d’oxygène et la température sont adéquats. Les gaz dégagés sont alors brûlés, les flammes apparaissent et le feu se déclenche. On rappelle ici la notion de triangle de feu, qui démontre la nécessité d’une présence simultanée de combustible, d’oxygène et d’une source de chaleur pour que le feu se déclenche.

2) La deuxième phase est constituée par la phase de seuil d’incendie :

La chaleur dégagée s’accumule aux alentours, d’autres matières combustibles sont donc échauffées et produisent davantage de gaz combustibles. L’alimentation de l’incendie se poursuit et la température s’élève. Jusqu’au point d’inflammation du bois, compris entre 200°C et 300°C, la température ne s’élève que lentement. Au-delà, l’incendie évolue de plus en plus rapidement vers un incendie généralisé.

3) La troisième phase est constituée par la phase d’incendie généralisé :

65

La température continue à s’élever et peut atteindre des températures de plus de 1000°C. Des dommages apparaissent alors sur la majorité des matériaux de construction.

4) La quatrième phase est constituée par la phase de refroidissement :

Faute de combustible et donc d’alimentation, l’incendie cesse.

Autres points importants pour la compréhension:

- Les dégagements de fumée :

Les dégagements de fumée, qui accompagnent un incendie l’incendie résulte principalement de la combustion incomplète des gaz dégagés et de la formation d’eau et de particules fines de cendres. Ces fumées peuvent se montrer très gênantes car elles irritent les muqueuses et troublent la vue. Néanmoins la fumée produite par le bois et ses dérivés n’est pas aussi nuisible pour la santé celle produite par des matières combustibles synthétiques.

- La combustibilité du bois : La combustibilité caractérise le comportement des matériaux inflammables au feu. Pour le bois, la combustibilité est influencée par les éléments suivants : ♦ Elle varie en fonction de la densité et de la composition chimique, propre à chaque

essence. ♦ Elle est également influencée par le taux d’humidité du bois, l’eau contenue devant être

évaporée pour que le bois s’enflamme. ♦ Finalement, elle dépend des dimensions que présente l’élément ainsi que de son état de

surface. On peut notamment mentionner que le rapport de la surface sur le volume est déterminant. Plus la surface développée par rapport au volume est importante, plus l’ignition est facile.

- La résistance :

Le charbon, qui est produit pendant la combustion du bois, permet de constituer une couche protectrice et isolante à la surface des éléments en bois. En effet, lorsqu’un incendie se développe et que les températures avoisinent 500°C à 1200°C, des températures de moins de 100°C peuvent être observées à un centimètre seulement sous la surface carbonisée. Ceci implique, que les propriétés de résistance et de rigidité du bois sous la couche carbonisée sont pratiquement les mêmes que pour un bois aux températures usuelles.

66

Parallèlement, on peut mentionner que les vitesses de combustion des différentes essences de bois sont constantes et prévisibles. La section résiduelle, présentée par un élément en bois à la suite d’une durée d’incendie donnée, peut donc être déterminée. De plus, on peut préciser que les vitesses de combustion du bois et de ses dérivées sont faibles (bois équarri de résineux ou hêtre 0,8mm/min ; bois lamellé-collé de résineux ou en hêtre 0,7mm/min ; bois équarri en chêne ou en robinier 0,5mm/min et revêtements en bois massif ou produits dérivés du bois 0,9mm/min). Elles permettent donc d’offrir un niveau de sécurité appréciable face à l’effondrement.

- Comparaison avec d’autres matériaux :

En comparaison, l’acier perd ses capacités porteuses à 450°C. Quant au béton, il présente une résistance à la compression diminuée des deux tiers à 650°C. Toutefois, il est important de préciser que même si l’acier ne présente pas une bonne résistance au feu à l’état naturel, une seule protection thermique de type peinture intumescente lui permet d’accéder aux indices d’incendie 6q.3. Au contraire, les revêtements ignifuges actuellement développés pour protéger le bois, ne lui permette d’accéder qu’aux indices d’incendie 5.3 et ne lui permette donc pas d’appartenir aux classes d’incombustibilité 6.3 ou 6q.3.

Réglementation existante En 1993, l’Association des établissements cantonaux d’assurance incendie (AEAI) publie une norme intitulée «Prescriptions de protection incendie ». Son entrée en vigueur permet de remplacer les différentes réglementations cantonales existantes et d’ainsi harmoniser les exigences liées à la protection contre le feu. Cependant, même si cette réglementation est reconnue sur un plan national, son application reste cantonale. Cette particularité entraîne donc des applications, qui peuvent parfois fortement différer d’un canton ou d’une commune à l’autre. Des solutions alternatives aux exigences de l’AEAI peuvent être envisagées moyennant accord avec l’autorité compétente, à savoir l’autorité de police du feu. Cette dernière juge donc de l’application de la réglementation de l’AEIA.

Les exigences formulées dans les prescriptions visent à atteindre les objectifs de la protection incendie. Ces derniers sont formulés dans l’article premier des «Prescriptions de protection incendie » de l’AEAI et correspondent à la description suivante : « Les prescriptions de protection incendie visent à protéger les personnes et les biens contre les dangers et les effets des incendies. ».

67

Les exigences de la protection incendie dépendent du niveau de risque de l’objet. Elles peuvent être de plusieurs types : - Exigences de construction Elles regroupent des préoccupations liées à la situation, aux

distances, aux voies d’évacuation, aux accès, aux matériaux, à la résistance au feu, au compartimentage et aux équipements techniques de l’objet.

- Exigences d’installations techniques Elles regroupent des préoccupations liées aux

installations techniques de détection, d’extinction ou encore d’extraction de fumée. - Exigences de dispositifs logistiques Elles regroupent des préoccupations liées aux

dispositifs logistiques à mettre en place pour les sapeurs-pompiers ainsi que pour les entreprises.

Parmi ces trois groupes d’exigences, nous nous intéresserons en particulier aux exigences constructives. Exigences de protection incendie, notions fondamentales Il est important de distinguer les trois niveaux d’intervention suivants, en cas d’incendie : 1) Le premier niveau d’intervention vise le sauvetage des personnes, se trouvant à l’intérieur du

bâtiment. Les premières minutes sont décisives, c’est dans ces instants précis que les personnes prennent la fuite. Les voies d’évacuation ne doivent alors présenter aucune flamme ni aucune fumée, sous peine de risquer de stopper les gens dans leur fuite. Ce niveau d’intervention se traduit au niveau les exigences d’incombustibilité que doivent présenter tous les revêtements des voies d’évacuation.

2) Le deuxième niveau d’intervention vise le sauvetage de l’ouvrage. La démarche consiste à

empêcher le feu de se propager d’un compartimentage à l’autre du bâtiment, pendant une durée déterminée. Ce niveau d’intervention se traduit par les exigences EI ainsi que par le nombre de minutes qui accompagne ces lettres. Le temps mentionné précise alors la durée pendant laquelle le feu ne doit pas se propager d’un cloisonnement à l’autre du bâtiment.

3) Le troisième niveau d’intervention vise à garantir une intervention des pompiers en sécurité.

La démarche consiste à leur assurer une intervention en sécurité, pendant une durée déterminée. Ce niveau d’intervention se traduit par les exigences R ainsi que par le nombre de minutes qui accompagne cette lettre. Le temps mentionné précise alors la durée pendant laquelle les pompiers peuvent intervenir sans que la structure du bâtiment présente des risques de s’écrouler.

68

Exigences de protection incendie, réalisation « Donation Albers-Honegger » Nous nous inspirons ici de la manière dont sont abordées les divers éléments de la protection incendie dans les prescriptions de l’AEAI, pour traiter de ce sujet.

Utilisation de matériaux combustibles - Parois extérieures :

♦ Au sens de l’alinéa 3, de l’article 4.2 de la directive de protection incendie 1003-03f : « La dernière couche externe des revêtements des parois extérieures doit être incombustible. Sont exclus de cette disposition les bâtiments, ouvrages et installations ne comportant pas plus de 3 niveaux ».

♦ Au sens de l’alinéa 4, de l’article 4.2 de la directive de protection incendie 1003-03f :

« Pour les bâtiments, ouvrages, installations ayant des systèmes porteurs combustibles et comportant quatre niveaux ou davantage, les couches d’isolation thermiques doivent être incombustibles ».

Ainsi, ces dispositions s’appliquent dans le cadre de la recherche des revêtements extérieurs du bâtiment « Donation Albers-Honegger ». Les panneaux en bois massif ne pourront donc pas être visibles au niveau des façades. Ces dispositions visent à protéger le bâtiment de tous les feux qui pourraient se produire en extérieur ou même encore des fusées du 1 août !

- Toitures :

♦ Au sens de l’alinéa 2, de l’article 4.3 de la directive de protection incendie 1003-03f : « La couche supérieure des toitures doit être incombustible ; les exceptions dépendent du type de construction et de l’importance de la surface de la toiture».

Ainsi, il est par exemple possible de disposer de dérogation pour les toitures plates mais des mesures compensatoires sont à prendre. Nous n’allons donc pas entrer dans ce type de considération et allons revêtir les éléments de toiture d’un matériau incombustible.

- Parois intérieures :

♦ Au sens de l’article 4.4 de la directive de protection incendie 1003-03f : « Pour les parois intérieures, plafonds et planchers, des matériaux combustibles ne sont autorisés que si, en raison de l’affectation des locaux ou de la constitution des compartiments coupe-feu, aucune autre exigence n’est posée pour le comportement au feu des matériaux de construction ou pour la résistance au feu des parties de construction ».

69

Nous allons voir, dans la partie traitant des systèmes porteurs, que ce tous les éléments intérieurs constituant des éléments porteurs doivent être revêtus d’un matériau incombustible répondant au niveau d’exigence incendie EI30(icb). De plus, compte tenu du fait que chaque étage constitue un compartiment coupe-feu, les parois et planchers des étages doivent présenter une résistance au feu EI(60)/EI30(icb).

Systèmes porteurs - L’article 2.3 de la directive de protection incendie 13.03f définit ce qui est entendu par

niveaux : « Au sens de la protection incendie, on entend par niveau tous les niveaux complets, les combles et les attiques. »

Si l’on s’en tient à cette définition, le bâtiment « Donation Albers-Honegger » se présente alors comme une construction de 6 niveaux. Ne disposant pas de la convention d’utilisation de cette réalisation, nous considérons donc de manière prudente que ce bâtiment est susceptible de présenter de grands rassemblements de personnes. Les exigences de protection incendie correspondantes sont alors les suivantes :

♦ R 60 (icb) sans ou avec mise en place d’installations Sprinkler L’abréviation (icb) signifie que les matériaux à mettre en place doivent être incombustibles. En d’autres termes, cela signifie que dans ces conditions l’application d’un matériau combustible tel que le bois n’est pas du tout envisageable.

- Toutefois, l’AEAI entre également en matière sur le décompte des niveaux à partir du niveau

d’accès au bâtiment des pompiers. En considérant que l’entrée principale située au niveau 3 constitue l’accès principal des pompiers, le bâtiment se présente alors comme une construction à 3 niveaux.

Il est important de mentionner qu’à ce moment-là, les niveaux inférieurs doivent être traités comme des sous-sols. Au sens de l’alinéa 3, de l’article 5.1 de la directive de protection incendie 13-03f : « Les systèmes porteurs dans les sous-sols doivent présenter une résistance au feu d’au moins REI60(icb). ». Ces différents niveaux ne peuvent donc pas être réalisé dans un matériau combustible. En ce sens, nous abandonnons donc ici cette seconde possibilité d’interprétation du bâtiment.

En conclusion, l’utilisation d’un matériau combustible pour la structure porteuse du bâtiment « Donation Albers-Honegger » n’est pas envisageable tant que ce bâtiment renferme des espaces d’exposition, susceptibles de présenter de grands rassemblements de personnes.

70

Afin de ne pas modifier l’architecture du bâtiment, il a été décidé que les espaces d’exposition du bâtiment « Donation Albers-Honegger » se présenteraient désormais comme des espaces de bureau. Cette nouvelle affectation du bâtiment donne donc lieu aux exigences de protection incendie suivantes:

♦ Au sens de la première interprétation du bâtiment « Donation Albers-Honegger » :

Sans mise en place d’installations Sprinkler R60/EI30(icb). Les parties de

construction porteuses doivent présenter une résistance au feu de 60 minutes et être recouvertes d’un revêtement incombustible, présentant une résistance au feu de 30 minutes.

Avec mise en place d’installations Sprinkler R60. Les parties de construction

porteuses doivent présenter une résistance au feu de 60 minutes.

Dans le cadre de notre projet, la mise en place d’installations Sprinkler permet d’économiser tous les revêtements incombustibles qui devraient recouvrir les éléments porteurs de la construction. En tenant compte du fait que les parties de construction porteuses doivent être revêtues des deux côtés, que le bâtiment se décline en 6 niveaux et que le prix du mètre carré de revêtement incombustible avoisine les 30.-, l’économie réalisée se porte alors à un montant de 140'000.- (30.-/m2 multiplié par 2*6 surfaces 17m*23m 140'000.-). Cette alternative ne devrait donc jamais être éliminée d’office, toutefois dans le cadre de ce travail nous n’allons pas la considérer.

Les critères de protection incendie nous amène donc à traiter le bâtiment « Donation Albers-Honegger » comme un espace de bureau. Les exigences incendie auxquelles ce bâtiment doit désormais répondre sont les exigences R60/EI30(icb). Voies d’évacuation

Les voies d’évacuation comprennent les corridors d’évacuation ainsi que les cages d’escalier. - Le bâtiment « Donation Albers-Honegger » ne présentent pas de corridors d’évacuation si on

considère que le noyau central du bâtiment constitue la cage d’escalier. Dans les cas où le noyau central ne serait pas considérer en une partie mais en trois parties distinctes (deux cages d’escalier et une cage d’ascenseur), les paliers d’accès aux escaliers et à l’ascenseur constitueraient des corridors d’évacuation.

- Les bâtiments présentant plus de 3 niveaux doivent obligatoirement présenter une cage

d’escalier réalisée en un matériau incombustible. Les exigences à respecter pour les cages d’escaliers, dans le cadre de notre application, sont alors les suivantes : REI 60 (icb).

71

- Les parois et planchers des couloirs d’évacuation d’un bâtiment de 5 à 6 niveaux doivent

présenter une résistance au feu de EI 60/EI 30(icb). Les éléments de construction peuvent donc être réalisés dans un matériau combustible, présentant une durée de résistance au feu de 60 minutes. Des revêtements incombustibles, présentant une durée de résistance au feu de 30 minutes, doivent cependant les accompagnés.

7.2 Physique du bâtiment Cette partie n’a pas du tout la prétention de présenter un concept de physique du bâtiment destiné à la réalisation « Donation Albers-Honegger ». Elle vise simplement à comprendre dans quelle mesure une isolation serait ou non nécessaire, pour les panneaux de façade déterminants dimensionnés, afin de respecter les critères de physique du bâtiment imposés par les normes SIA. Nous allons aborder cette problématique par rapport à la performance ponctuelle des panneaux et non par rapport à la performance globale du bâtiment. Au sens du chiffre 2.3.1.2 de la norme SIA 380/1 traitant de l’énergie thermique dans le bâtiment : « Les performances ponctuelles requises sont fixées de telle façon que si elles ont atteintes, la performance globale requise correspondante l’est aussi dans la plupart des cas ». La norme SIA 380/1 fixe un coefficient de transmission thermique des éléments d’enveloppe contre l’extérieur à un valeur limite Uli de 0,30[W/(m2*K)] et une valeur cible de Uci de 0,20 [W/(m2*K)], pour les éléments de construction opaques (toit, murs, sol). L’épaisseur de panneaux de bois massif alors nécessitée pour atteindre ces exigences de performance ponctuelle est alors de :

avec R=λ/d, on a donc l’épaisseur qui est donnée par : d=λ/R=λ/ Uci =0,15/0,3=0,5[m] où : - R représente la résistance thermique des panneaux de bois massif, qu’il s’agit d’atteindre. R

correspond donc à Uli ou Uci. - λ représente la conductivité thermique des panneaux de bois massif. Le TGC volume 13

indique une valeur de conductibilité thermique perpendiculaire aux fibres de λ=0,15[W/mK] pour des bois de type épicéa. La conductibilité thermique exprime l’énergie thermique ET transmise par unité de temps t, à travers une épaisseur de matériau b pour une surface S soumise à une différence de température (T2-T1). Ainsi, cette formulation peut s’exprimer sous la forme mathématique suivante : λ = (ET*b) / [S*t*(T2-T1)]

72

- et d représente l’épaisseur des couches en [m] Le résultat obtenu signifie donc que les panneaux de façade A et B, présentant des épaisseurs de panneaux de 0,5[m], suffisent à eux seuls à répondre aux exigences de performance ponctuelle des éléments. Ils ne nécessitent donc pas d’isolation thermique supplémentaire. Toutefois, même dans ces circonstances, les panneaux constitutifs des façades A et B ne peuvent pas être visibles car le critère déterminant est constitué par les exigences en matière de protection incendie. Quant aux panneaux de façade présentant des épaisseurs de 0,3[m], ils sont à revêtir d’une isolation incombustible. On peut par exemple citer des matières isolantes et incombustibles telles que la mousse de verre. Cette dernière convient de plus particulièrement bien aux applications où une étanchéité à l’eu parfaite est essentielle. Concernant les dalles de toiture plate que présentent le bâtiment « Donation Albers-Honegger », l’isolant doit être placé entre une barrière à la diffusion de vapeur et la couche d’étanchéité. Ainsi : La succession des couches dessinées est la suivante : - Couche de terre végétale ou gravier - Etanchéité - Isolant (mousse de verre, fibres minérales ou polystyrène) - Barrière de diffusion à la vapeur - Panneau de bois massif

Extérieur

73

8 CONCLUSION Actuellement, les fabricants d’éléments de construction en bois développent activement la préfabrication de panneaux en bois massif de grand format. L’idée principale, qui motive cette progression, est la volonté de maintenir le bois dans la course des grands matériaux de construction. Le créneau principal, sur lequel il s’agit alors de s’appuyer, est celui de la préfabrication et du montage facilité pour parvenir à rester compétitifs sur le marché. Dans le cadre de ce projet, nous choisissons d’explorer le potentiel présenté par ces nouveaux types de mise en œuvre du bois. Dans un premier temps, nous testons donc les possibilités de mise en œuvre statiques de tels

matériaux de construction.

Le choix d’une application à un bâtiment existant, relativement complexe et susceptible de présenter des rassemblements de personnes, nous permet alors de pousser le matériau aux limites. Toutefois, à ce stade, les outils d’analyse qui seraient à mettre en œuvre pour prétendre juger correctement de la faisabilité d’un bâtiment entièrement réalisé en panneaux de bois massif nous manquent. Il s’agirait en effet de pouvoir réaliser des modélisations par éléments finis ainsi que des essais, pour saisir le comportement réel de ces panneaux grand format. Mais le temps manque pour pouvoir répondre à cette problématique dans le cadre de ce travail. C’est pour ces raisons que des méthodes de résolution simplifiées ont alors été envisagées. Elles nous permettent de juger, grossièrement, des possibilités éventuelles d’exécution des éléments critiques en panneaux de bois massif. Dans le cadre de cette recherche, la conception de divers détails de construction a également été abordée. Cette étude nous a alors permis de comprendre que les assemblages critiques, qu’il s’agirait de concevoir dans le cadre de notre application, constituent rapidement un frein au montage rapide et facilité de notre bâtiment. En effet, les efforts à reprendre sont trop importants pour pouvoir concevoir des assemblages avec mise en œuvre raisonnable du nombre de connecteurs nécessaires. Ainsi, on comprend ici bien l’enjeu d’une collaboration étroite entre les divers acteurs du projet dès la phase de conception des structures bois, si l’on souhaite les rendre réalistes et compétitives.

Dans un deuxième temps, nous avons bien évidemment intégrer à part entière au projet les

nouvelles exigences en matière de protection incendie. Elles nous permettent de saisir que, sur un plan légal, il est maintenant possible de réaliser des bâtiments de 5 à 6 niveaux avec des structures bois. Toutefois, moyennant un bon nombre d’éléments qu’il s’agit de ne pas de négliger.

74

Dans le cadre de notre application, nous avons pu constater que pour qu’une variante bois soit envisageable, notre bâtiment de 6 niveaux ne pouvait présenter une affectation susceptible d’accueillir de grands rassemblements de personnes. Un changement d’affectation de nos surfaces a donc dû être envisagé. Nous les avons alors transformées en espaces de bureau. C’est à ces conditions que l’utilisation de matériau combustible pour la structure porteuse de notre bâtiment est alors possible. Toutefois, sans installations Sprinkler, tous les éléments constituant la structure porteuse du bâtiment seraient à revêtir d’un matériau incombustible afin de répondre aux exigences incendie correspondantes R60/EI30(icb). La mise en place d’installation Sprinkler, coûteuse il est vrai, consisterait pourtant en une solution non négligeable compte tenu du fait que l’exigence incendie deviendrait une exigence R60. Par conséquent, la pose de tous les revêtements incombustibles serait économisée. Quant aux cages d’escalier du bâtiment, intégrant une partie des voies d’évacuation du bâtiment, elles ne peuvent pas du tout être réalisée en un matériau combustible tel que le bois et ceci déjà à partir de bâtiment se présentant sur plus de 3 niveaux. De telles exigences se justifient par le fait que :

- Lors du déclenchement d’un incendie, le premier niveau d’intervention est le sauvetage

des personnes situées à l’intérieur des locaux. Ainsi, toute apparition de flamme ou de fumée le long des voies d’évacuation est à proscrire compte tenu du risque de stopper les personnes dans leur fuite.

- Les développements actuels ne permettent pas encore au bois d’atteindre les classes

d’incombustibilité, caractérisées par les indices d’incendie 6q.3 et 6.3. Actuellement, les matériaux bois présentant les meilleurs indices incendie sont des essences de bois durs tel que le chêne ou le hêtre ou des matériaux bois recouverts de certains produits ignifuges. Il n’est pourtant pas possible encore de développer des matériaux bois ne provoquant pas de flammes ou de fumées en cas d’incendie.

On peut encore mentionner que les toitures et façades doivent être revêtues d’un matériau incombustible. Ainsi tant que l’on n’envisage pas la pose d’installation Sprinkler, toute la structure porteuse de notre bâtiment ainsi que ses façades doivent être revêtues de matériaux incombustibles si bien que finalement les panneaux de bois massif ne sont plus du tout visibles. Ce projet de master nous donne donc la possibilité de comprendre que le développement de panneau grand format en bois ne suffit pas à résoudre toute la problématique de réalisation de structure en bois. Il s’agit également de tenir compte de l’importance d’une ligne directrice commune entre les divers acteurs du projet dès la phase de conception de la structure. Mais également investir temps et argent dans le secteur de la recherche en bois afin que les

75

éléments de théorie imaginés puissent se vérifier et afin que l’on progresse au niveau de la notion d’incombustibilité que le bois pourra peut être un jour proposé.

76

Bibliographie - Spier S. & Tschanz M. (2003), Swiss made Neue schweizer Architektur, Deutsche Verlags-

Anstalt GmbH, München (für die deutsche Ausgabe) - Bernet & Schönenberger (2001), Prix d’architecture béton 01, cemsuisse (association suisse

de l’industrie du ciment) & gta Verlag, Bern & ETH Zürich - Miembro de ARCE y de la Asociacion de Editores de Madrid (2000), EL croquis (1981-2000

herzog & demeuron, entre el rostro y el paisaje y la astucia de la cosmetica), edicion conjunta (amplada y revisada de los numeros 60+84), Madrid

- Consultation des revues « werk, bauen+wohnen » (2000-2004), Zeitschriften für Architektur, Städtebau und Umweltgestaltung

- Consultation de quelques revues « hochparterre.wettbewerbe », Cahiers suisses des concours d’architecture

- Natterer J., Sandoz J.-L. & Rey M. avec la collaboration de Fiaux M. (2004), Traité de Génie Civil de l’Ecole polytechnique fédérale de Lausanne - Volume 13 - Construction en bois – Matériau, technologie et dimensionnement, Presses polytechniques et universitaires romandes, Lausanne

- Natterer J., Herzog T. & Volz M. (1998), Construire en bois 2 – Deuxième édition augmentée, Presses polytechniques et universitaires romandes, Lausanne

- Revue « Lignatec » 12/2000, éditée par Lignum - Revue « Lignatec - Exigences en matière de protection incendie » à paraître, éditée par

Lignum - Revue « Schweizer Holzbau » 2/2005, éditée par l’Association des établissements cantonaux

d’assurance incendie (AEAI) - Directives de protection incendie 12-03f, 13-03f, 14-03f, 15-03f, 16-03f et 1003-03f éditée

par l’Association des établissements cantonaux d’assurance incendie (AEAI) - Miembro de ARCE y de la Asociacion de Editores de Madrid (2000), EL croquis (1989-2000

Annette Gigon & Mike Guyer, entre el rostro y el paisaje y la astucia de la cosmetica), edicion conjunta (amplada y revisada de los numeros 60+84), Madrid 2000

- Hirt Manfred A. & Crisinel M., TGC-vol.1.1 –Charpentes métalliques – conception et dimensionnement des halles et bâtiments, 2001, Presse poly…, Lausanne

- Bulletin bois 73/2004, Quatre niveaux et plus, Lignum, économie suisse du bois, Zurich - « Construction en bois : exemples de dimensionnement selon la norme SIA 205 »,

documentation SIA D 0195, Auteur : Banholzer H., Fuhrmann C., Lugimbühl V.C. / SIA Zurich, 2003

- Les normes SIA 260, 261, 263, 265 et 380/1 - Les tables de construction en bois, éditée par Lignum - Dumont A.-G. (2003), Conception des voies de circulation , Presses polytechniques et

universitaires romandes, Lausanne - Roulet P.-A. (2003), Physique du bâtiment, Presses polytechniques et universitaires

romandes, Lausanne

77

Sites web: - http://www.schilliger.ch - http://www.leshommesdupays.fr - http://www.merk.de - http://www.klh.at - http://www.vkf.ch



http://www.merk.de/

http://www.klh.at/

http://www.vkf.ch/

Table des matières - IBOIS | EPFL · Table des matières 1 Introduction ... - En comparant, selon...

Documents

Transcript of Table des matières - IBOIS | EPFL · Table des matières 1 Introduction ... - En comparant, selon...