Laboratoire de construction durable

Il est rare que les immeubles de bureaux fassent beaucoup parler d'eux. Il en va tout autrement de la House of Natural Resources (HoNR) : une simple ossature permet d'aménager le plan de manière flexible, où les murs intérieurs et extérieurs peuvent être disposés à volonté. Des façades transparentes et son enveloppe extérieure sans joints en font en outre un lieu de travail agréable. Mais le HoNR n'est pas seulement un immeuble de bureaux innovant, il sert également de laboratoire de recherche à l'ETH Zurich pour la construction durable en bois de feuillus.

Six professeurs des instituts de statique et de construction, de matériaux de construction et de technologie en architecture ont participé à la construction de la maison avec leurs groupes de recherche et ont réalisé leurs projets de recherche directement sur le bâtiment. Mais leur travail est loin d'être terminé avec l'inauguration. Ensemble, ils veulent maintenant tester les technologies qu'ils ont développées sur une plus longue période et découvrir ainsi où se situent les avantages et les points faibles. Lino Guzzella, président de l'ETH, à propos de cette nouvelle construction spéciale : "La House of Natural Resources est un bel exemple d'interdisciplinarité vécue. Elle montre comment la matière première locale qu'est le bois peut être utilisée de manière durable et techniquement raffinée".

Les modules solaires se déplacent

La façade du bâtiment constitue un terrain d'expérimentation. Sur une partie de l'enveloppe du bâtiment, les scientifiques ont installé une façade solaire adaptative qui produit de l'électricité et aide à réguler les besoins en énergie pour le chauffage et le refroidissement du bâtiment. La façade se compose de modules mobiles composés de cellules solaires en couches minces, qui peuvent être déplacés au moyen d'actionneurs commandés par air comprimé. Grâce à ces actionneurs, les cellules solaires s'orientent en fonction de la position du soleil, mais s'adaptent également aux besoins en chaleur et en lumière de la maison et surtout au comportement des utilisateurs.

En outre, les scientifiques présentent un système permettant de suivre la position des modules solaires sur les toits en fonction de la position du soleil. Ce système de suivi est actionné par des lamelles de bois spéciales en deux parties. Les scientifiques utilisent pour cela la propriété du bois qui gonfle ou se rétracte en cas de changement de l'humidité relative de l'air. Pour ce faire, deux couches de bois avec une orientation différente des fibres sont collées l'une sur l'autre. Si l'humidité de l'air change, les couches se courbent en conséquence et un élément en bois mobile est créé. Comme l'humidité relative de l'air diminue les jours ensoleillés et augmente en fin d'après-midi et la nuit, les doubles couches de bois peuvent être utilisées comme une sorte de moteur naturel pour le suivi des modules solaires.

Nouveautés mondiales en bois suisse

Ce ne sont pas seulement les nouvelles technologies qui sont uniques, mais aussi le mode de construction du HoNR. Ainsi, une première mondiale a été utilisée pour la construction : un plafond composite bois-béton avec du bois de hêtre provenant de forêts suisses. Un panneau de placage en bois de hêtre d'environ quatre centimètres d'épaisseur sert à la fois d'élément de coffrage et d'armature, tout en constituant une surface attrayante. Ce nouveau plancher composite présente des propriétés portantes similaires à celles des planchers en béton armé, les éléments porteurs les plus utilisés en Suisse. La construction du toit avec un plafond en bois de hêtre, dans lequel des lamelles de bois ont été disposées en croix, est également unique en son genre. Ainsi, les charges sont réparties dans deux directions, comme pour un plafond en béton.

La construction du cadre du HoNR est également en bois suisse. Les poteaux sont composés à 100 % de frêne, les sponsors sont assemblés à partir de frêne et d'épicéa pour plus de solidité. De plus, tous les sponsors sont précontraints par un câble qui traverse le bois à l'intérieur. Les sponsors se centrent ainsi eux-mêmes et l'ensemble de la structure porteuse est particulièrement déformable, ce qui la rend nettement plus résistante aux tremblements de terre.

Surveiller comment le bois travaille

Les scientifiques de l'ETH ont installé dans le HoNR un système de surveillance complet qui leur permet d'enregistrer la manière dont le bâtiment évolue au fil des ans : Ils mesurent régulièrement l'humidité dans la construction en bois et enregistrent les déformations à l'aide d'un tachéomètre. Des capteurs spéciaux mesurent le déplacement relatif entre le bois et le béton dans la dalle composite. Pendant la construction déjà, les scientifiques ont surveillé le comportement de la structure porteuse grâce à un réseau dense de capteurs. Ils ont également mesuré la force de précontrainte dans chaque câble de précontrainte à l'aide de 16 capteurs de force.

La vie quotidienne doit également montrer comment les nouvelles technologies font leurs preuves. "Nous allons documenter précisément comment les utilisateurs sont satisfaits du bâtiment", explique le chef de projet Andrea Frangi, professeur de construction en bois à l'Institut de statique et de construction de l'ETH Zurich. Il espère que les résultats du projet donneront également des impulsions à l'industrie suisse de transformation du bois. Frangi voit dans la construction en bois un grand potentiel pour la Suisse. La proportion de feuillus augmente dans la forêt suisse en raison du réchauffement climatique. "Le bois suisse a beaucoup de potentiel. Nous espérons que les entreprises le reconnaîtront et poursuivront nos approches".

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