Mise en chantier de la toute nouvelle poutre composite bois-béton conçue par Steffen Holzbau
Dans le cadre d’un projet de construction émanant de l’Administration des bâtiments publics, l’entreprise Steffen Holzbau érige actuellement un bâtiment de quatre étages et demi dans le quartier d’affaires du Kirchberg à Luxembourg pour l’Office National de l’Accueil en coopération avec Weiler Bau et S+B Inbau. Les responsables de la planification étant les cabinets d’architectes Fabeck et Daedalus Engineering pour la construction, ainsi que RMC Counsulting pour la technique du bâtiment.
Après la mise en place d’une structure prototype élaborée par Steffen Holzbau pour ses nouveaux locaux sur le Potaschberg de Grevenmacher en 2019, le concept de poutre composite bois-béton, déjà breveté et primé la même année au concours de l’artisanat de Luxembourg, est implémenté pour la première fois dans ce projet annexe.
Aujourd’hui, les exigences relatives aux bâtiments à plusieurs étages sont telles que ceux-ci peuvent être réalisés dans des délais de construction minimum grâce à un degré élevé de préfabrication et que l’agencement des étages est aussi librement réalisable que possible grâce aux constructions de plafonds à grande portée. Cependant, en termes de durabilité, l’utilisation de matériaux de construction écologiques visant à préserver les ressources et facilitant le démontage des bâtiments, une fois leur durée d’exploitation révolue, pèse de plus en plus dans la balance. Par ailleurs, la protection du climat étant régulièrement mise en exergue, les constructions en bois permettent d’économiser immédiatement du CO2 par le biais de matières premières renouvelables (1 m³ de bois utilisé dans la construction conserve environ 1 tonne de CO2).
Le bois, comme le béton et l’acier, est un matériau de construction présentant de nombreux atouts. Or, la combinaison des matériaux, en utilisant leurs avantages respectifs, contribue à améliorer considérablement leurs propriétés. C’est à partir de ce principe que Steffen Holzbau a élaboré la poutre composite bois-béton. Au cours de son développement, l’accent a été mis sur la réalisation de plus grandes portées, une haute résistance au feu (REI 90) et l’intégration de la technologie du bâtiment dans la section transversale des poutres. La faisabilité de grandes portées dans une construction en bois résout notamment les problèmes de limitations des différents systèmes de plafonds disponibles actuellement sur le marché.
Économiquement parlant, les matériaux standards utilisés dans la construction, comme le bois, l’acier ou le béton, sont appropriés dans une structure porteuse d’une portée maximale de huit mètres. En cas d’exigence de portée supérieure, la rentabilité des matériaux utilisés pour des systèmes conventionnels diminue. La nouvelle poutre composite bois-béton offre justement une solution innovante et économique dans ce domaine en étendant la portée de huit à quatorze mètres. Cette poutre composite novatrice combine les avantages spécifiques des matériaux utilisés – bois, béton armé et acier de précontrainte – pour respecter les exigences élevées des dalles de plancher.
Les éléments en bois permettent d’alléger le poids propre du système tout en envisageant des perspectives de durabilité. Le noyau en béton armé agit positivement sur le comportement vibratoire par sa grande rigidité et améliore également la résistance des éléments en cas d’incendie. Grâce à la précontrainte employée, le surhaussement de la poutre peut être précisément ajusté, et ainsi, la déflexion requise peut être maintenue, même en cas de portées accrues, en tenant compte naturellement de la dimension économique des éléments. Par conséquent, les exigences de capacité de charge et de fonctionnalité du plafond peuvent être atteintes avec une faible hauteur statique.
Les grandes portées permettent également un transfert de charges sur les murs extérieurs, réduisant le nombre d’éléments porteurs. Cela répond aux exigences actuelles en matière de (re)conception flexible des plans d’étage. En outre, la préfabrication de modules individuels et l’assemblage sans colonne satisfont l’exigence de délais de construction courts, anticipant et facilitant ainsi les travaux de menuiserie intérieure.
Avant sa mise en pratique initiale dans les nouveaux locaux du Potaschberg où les performances de la poutre se sont révélées convaincantes, le nouveau système composite de Steffen Holzbau avait déjà pu démontrer ses propriétés lors de nombreux essais statiques et dynamiques effectués préalablement en partenariat avec l’université de Trèves, la RWTH d’Aix-la-Chapelle et le KIT de Karlsruhe. Les résultats des tests d’aptitude au service et de capacité de charge de la poutre furent plus que satisfaisants, l’efficience se traduisant par une déflexion inférieure à L/500, même pour des portées de plus de huit mètres. Afin d’établir la charge maximale de la poutre, une charge de rupture de 600 kN a été déterminée par des essais de flexion en quatre points, à une portée de 9,4 mètres. Cela correspondait à près de huit fois la capacité de charge requise. Les exigences furent donc largement dépassées.
Les avantages en bref:
– Portées jusqu’à quatorze mètres en toiture ou treize mètres en plafond;
– Découplage de la hauteur statique et de la consommation de matériaux;
– Rigidité élevée due à une âme en béton avec armature;
– Délais de construction raccourcis en l’absence de séchage et de montage;
– Intégration des équipements techniques du bâtiment dans la poutre (longitudinale et transversale);
– Équipements techniques du bâtiment accessibles dans l’unité d’utilisation à des fins de maintenance;
– Réduction des coûts par rapport à l’ensemble du système;
– Démontabilité;
– Exigence pare-feu REI 90 sans revêtement;
– Liberté de planification pour la réalisation d’un étage en retrait sur faux plafond;
– Capacité de charge extrêmement élevée;
– Réduction du poids et de la hauteur de l’ensemble du bâtiment.
La poutre composite bois-béton souligne la capacité d’innovation de Steffen Holzbau, justement récompensée avec le prix «The Hands of Innovation» lors du dernier concours de la Chambre des Métiers dans la catégorie Produit/Design. À l’issue de la présentation du système de poutre composite précontrainte, le jury avait notamment apprécié l’aspect écologique du projet, synonyme de véritable évolution pour la construction en bois.