Un four pour des constructions en bois sûres
La construction en bois connaît une renaissance en Suisse. Grâce à un simulateur d'incendie, des chercheurs de l'ETH testent sur le Hönggerberg des éléments en bois pour la construction de bâtiments de toutes tailles. Le four, fabriqué sur mesure, permet de simuler des processus d'incendie réalistes.
Un incendie domestique ne se déroule pas toujours de la même manière. La matière combustible prend feu, la température augmente, l'incendie se développe et se propage. Le volume de la pièce, la charge calorifique, la température et la concentration d'oxygène dans la pièce en feu influencent son évolution. La dernière acquisition de l'Institut de statique et de construction du Département de génie civil, environnemental et géomatique de l'ETH Zurich doit montrer comment les structures en bois se comportent dans différents scénarios d'incendie. Les connaissances ainsi acquises permettront à leur tour d'élargir les possibilités d'utilisation du bois, un matériau de construction sûr et durable.
Simuler avec précision le déroulement d'un incendie
Le four spécialement conçu pour les simulations d'incendie a coûté environ 2,5 millions de francs, mesures de transformation comprises ; il a l'air robuste et est installé dans la centrale de chauffage du campus du Hönggerberg. Il s'agit d'un cube métallique renforcé par des poutres en acier et doté d'une chambre de combustion d'un mètre de haut, d'un mètre de large et d'à peine 1,7 mètre de long. Elle est alimentée par 10 brûleurs à gaz, placés pour moitié sur chacun des deux côtés longs. Ils peuvent chauffer le four à plus de 1'400 degrés. Plusieurs caméras placées à l'extérieur de la chambre de combustion enregistrent les tests et permettent également d'analyser la composition des gaz d'incendie.
"Nous pouvons régler avec précision la température du four et la teneur en oxygène", explique fièrement Andrea Frangi. En outre, les éléments en bois ou d'autres matériaux de construction courants peuvent être chargés jusqu'à 50 tonnes pendant les tests. Le professeur de construction en bois est à l'origine des achats du simulateur d'incendie et a participé à la définition de ses spécifications. "Le four nous permet de simuler différents déroulements d'incendie et de tester leur effet sur les structures en bois".
Le bois en tant que matériau de construction est durable et sûr.
La construction en bois est en plein essor en Suisse. Et les bâtiments se multiplient. A Regensdorf, Zoug, Winterthour et Zurich, des tours en bois d'une hauteur de 75 à 108 mètres sont actuellement en projet ou déjà en construction. Si cela est possible, c'est aussi grâce à des décennies de recherche, comme celle que le groupe Frangis mène dans le simulateur d'incendie. De nouveaux produits de construction et de nouvelles technologies d'assemblage des éléments en bois permettent en outre des constructions toujours plus grandes et plus originales.
Jusqu'en 2004, seuls les bâtiments d'un à deux étages avec une structure porteuse en bois étaient autorisés dans notre pays. À partir de 2005, la limite était de six étages et depuis 2015, il n'y a de fait plus de limite supérieure. "Pour les immeubles de grande hauteur prévus, il s'agit certainement de projets phares", explique Frangi. "Mais pour les constructions de moyenne hauteur, le bois s'est établi depuis longtemps comme matériau de construction et convainc par son bon rapport qualité-prix, sa durabilité et sa sécurité". Ce dernier point peut surprendre, mais alors que les poutres en acier peuvent se déformer en cas d'incendie et devenir ainsi instables, les constructions en bois peuvent conserver plus longtemps leur intégrité structurelle.
La capacité de charge d'une poutre en bois en cas d'incendie est essentiellement déterminée par sa taille. Lorsque la poutre brûle, environ quatre centimètres de bois sont transformés en charbon de bois par heure sur les côtés exposés au feu. Les points faibles possibles sont les éléments d'assemblage et les détails de construction. Afin d'élargir les possibilités d'utilisation de la construction en bois moderne, Andrea Frangi et son équipe veulent poursuivre leurs recherches sur le comportement au feu des éléments de construction en bois et des assemblages dans des conditions réalistes. "Le secteur de la construction est à l'origine d'une grande partie des émissions néfastes pour le climat. Grâce à nos recherches, nous pouvons contribuer à ce que davantage de matériaux renouvelables et neutres en CO2-Frangi est convaincu que le bois, une ressource qui stocke l'énergie, est utilisé comme matériau de construction.