Du bois jusqu'aux nuages
Il y a quelques années encore, c'était une utopie. Aujourd'hui, c'est déjà une réalité dans de nombreux endroits : des gratte-ciel construits en bois. Le record est actuellement détenu par la Mjos Tower, à Brumunddal, en Norvège, qui culmine à 85 mètres. Mais des projets sont déjà en cours pour des bâtiments qui s'élèveront à 300 mètres et plus. En Suisse, la société Urban Assets Zug AG s'attelle à la construction du premier gratte-ciel sur le site industriel de Zoug, dont toutes les structures porteuses seront également en bois.
Des milliers de tonnes de CO₂ et de francs économisés
Le projet Pi n’est toutefois pas seulement unique en raison de sa hauteur de 28 étages et 80 mètres, une altitude jamais atteinte auparavant dans notre pays avec une structure en bois. En matière de technologies de construction également, les partenaires du projet – Duplex Architekten, WaltGalmarini Bauingenieure et Implenia – innovent. Au final, elles permettent une réduction de 34 % du poids de la structure porteuse par rapport aux constructions à ossature métallique. Même les gratte-ciel hybrides en bois courants jusqu’à présent, dans lesquels un noyau en béton assume une grande partie des fonctions porteuses, sont 17 % plus lourds. Les travaux de fondation nécessaires sont donc proportionnellement moindres. Et cela a des répercussions très directes sur l’énergie grise générée lors de la construction. Le projet Pi permet ainsi d’économiser directement l’équivalent de 1 700 tonnes de CO₂. À cela s’ajoutent 3 333 tonnes de CO₂ qui restent stockées dans le bois en tant que matériau de construction.
Avec deux ossatures en bois et des fondations minimales
Ces améliorations remarquables sont rendues possibles par une structure porteuse composée d’un cadre en bois intérieur et d’un cadre en bois extérieur, ainsi que de planchers composites bois-béton spéciaux. Le plus extérieur des deux cadres porteurs de ce système dit « tube-in-tube » forme la structure supportant les fenêtres et les éléments de façade, et repose directement sur la paroi moulée qui ferme la fouille. Une fondation spécifique ne doit donc être réalisée que pour la masse supportée par le cadre en bois intérieur. «Dans un gratte-ciel traditionnel en béton armé de cette taille, environ 30 % de l’armature totale est intégrée dans les fondations, ce qui représente un coût conséquent », explique Tobias Hohermuth. Le responsable de la construction en bois chez Implenia souligne que, dans ce projet de gratte-ciel, les avantages de la construction en bois s’additionnent pratiquement étage après étage.
Les avantages combinés des planchers en bois et en béton
Des économies de poids supplémentaires considérables sont notamment obtenues grâce au nouveau système de plancher développé par les ingénieurs civils de WaltGalmarini en collaboration avec le département de construction en bois d’Implenia et l’ETH dans le cadre d’un projet Innosuisse (voir l’interview jointe avec Wolfram Kübler). Il allie les avantages d’un plancher plat en béton – tels que la capacité de charge biaxiale, la robustesse et la flexibilité lors de la pose des installations techniques du bâtiment – aux qualités esthétiques et de légèreté du bois. Cette construction composite n’est pas seulement extrêmement légère ; elle est également plus fine que toutes les constructions précédentes. Cela a permis d’ajouter un étage supplémentaire tout en respectant la hauteur maximale de 80 mètres imposée par la ville de Zoug. Cela représente également une économie concrète pour le maître d’ouvrage.
Maquette à deux étages pour des essais en conditions réelles
Avec cette tour en bois, Implenia et ses partenaires de projet s’engagent en terrain inconnu. C’est pourquoi les technologies utilisées font l’objet de tests expérimentaux particulièrement approfondis. Le système de plancher a déjà été testé de manière exhaustive dans le cadre du projet Innosuisse – développé en collaboration avec l’EPFZ indépendamment du projet Pi – afin d’évaluer sa stabilité ainsi que son comportement vibratoire et acoustique. Afin de maîtriser parfaitement son application concrète dans le cadre du projet Pi, une maquette représentant un angle du bâtiment sur deux étages est actuellement en cours de réalisation. Les mesures effectuées sur cette maquette à l’échelle 1:1 visent non seulement à rassurer le maître d’ouvrage, mais aussi à garantir que la logistique complexe ne soit pas ralentie par des complications imprévues.
Une logistique exigeante : une motivation particulière
La gestion de la construction de Pi constituera un défi particulier, et Hohermuth s’en réjouit : « C’est la raison pour laquelle le travail chez Implenia Holzbau est particulièrement passionnant. Nous réalisons des projets extrêmement exigeants, qui représentent l’avant-garde technologique dans le domaine de la construction de bâtiments. » Ainsi, pour la fabrication des éléments de plancher, il faut par exemple mettre en place de nouvelles installations de production dans lesquelles les modules peuvent être bétonnés directement. La préproduction et le montage doivent en outre être synchronisés avec précision. Les constructeurs bois bénéficient ici du vaste savoir-faire d’Implenia en matière de numérisation et de BIM. Afin de réduire également les coûts de transport, M. Hohermuth examine actuellement s’il serait rentable de construire une usine temporaire près de Zoug. Quoi qu’il en soit, le projet Pi entrera dans l’histoire de la construction suisse et donnera un nouvel élan à la construction de gratte-ciel en bois à l’échelle mondiale.
