Le 26 octobre dernier, un test destructif impressionnant a été réalisé sur un bâtiment à ossature bois de quatre niveaux à Chamoson (Suisse, canton du Valais). Cette date marquait le point final de plusieurs mois de recherche en génie parasismique réalisés par la Haute école spécialisée bernoise BFH en collaboration avec, entre autres, l’Association valaisanne des entreprises de menuiserie, ébénisterie, charpente, vitrerie et fabriques de meubles (Avemec).
L’Institut de la construction bois, des structures et de l’architecture IHTA de la BFH, en collaboration avec de nombreux partenaires, dont l’Avemec, a mené un test impressionnant à Chamoson sur un bâtiment bois grandeur nature. Le projet visait à mieux comprendre les propriétés dynamiques des bâtiments à ossature bois et à améliorer leur sécurité sismique.
Quelles propriétés dynamiques pour les bâtiments en bois ?
Actuellement, il est difficile de déterminer les propriétés dynamiques des bâtiments à ossature bois de manière fiable, en particulier la période fondamentale T1 (1). En fonction de la méthode de calcul appliquée, les résultats peuvent varier sensiblement. Pris entre les aspects sécuritaires et économiques, les ingénieurs et professionnels se retrouvent ainsi dans une situation inconfortable.
Les propriétés dynamiques sont pourtant d’une importance capitale en génie parasismique, car les forces sismiques agissant sur un bâtiment en cas de tremblement de terre dépendent fortement du comportement dynamique de sa structure.
Objectifs de la recherche et méthodologie choisie
Pour le matériau bois, des tests statiques avaient déjà été réalisés en laboratoire avec différentes essences, mais jamais sur un bâtiment entier de taille réelle. L’objectif du projet de recherche était donc de fournir aux ingénieurs et constructeurs bois des indications claires et réalistes sur les propriétés dynamiques et statiques des constructions à ossature bois. Ceci pour permettre, à l’avenir, de mettre en œuvre plus efficacement les mesures parasismiques dans la construction en bois, ainsi que d’optimiser les structures des nouveaux bâtiments et leurs coûts. Pour cela, il s’agissait d’effectuer plusieurs séries de tests sur un bâtiment d’essai.
Le noyau du projet portait donc sur la réalisation d’un bâtiment bois de quatre niveaux. Le bâtiment était grandeur nature pour sa hauteur, sa masse et sa construction, mais était réduit par rapport à sa surface en plan. La masse de tous les composants mis en œuvre avait été préalablement mesurée. De plus, la densité et la rigidité des principales pièces de bois et des panneaux OSB avaient été déterminées avant la taille du bois et l’assemblage des parois. Le bâtiment a été érigé par étapes, un étage après l’autre, sur près de trois mois. A chaque étape, la rigidité statique du bâtiment a été mesurée et deux types de tests dynamiques ont été effectués :
- essais à faible amplitude : il s’agissait d’une mesure dite «en bruit ambiant». Au moyen d’accéléromètres très sensibles (capteurs), les vibrations et oscillations induites naturellement, par exemple par le vent, étaient enregistrées ;
- essais à grande amplitude : pour les seconds tests, des oscillations libres générées artificiellement étaient imposées à l’ouvrage et mesurées. Concrètement, cela consistait à tirer latéralement sur le bâtiment au moyen d’un câble et à le relâcher subitement pour créer des vibrations de grandes amplitudes.
Le bâtiment a ainsi subi une centaine de tirés au total avec des cycles par trois, correspondant au seisme décrit dans les normes de construction. Après l’achèvement de tous les tests dynamiques, le mécanisme de rupture du bâtiment a été vérifié dans le cadre d’une journée officielle ouverte aux professionnels, aux médias et au public.
C’est sous un soleil valaisan fidèle à sa réputation que s’est déroulée la journée du test de destruction, le 26 octobre 2019. Près de 300 personnes avaient fait le déplacement à Chamoson pour assister à l’événement. Dans son discours d’accueil, Maxime Métrailler, président de l’Avemec, est revenu sur les raisons du soutien de son association au projet de recherche de la BFH. L’importance de la construction bois et sa promotion, ainsi que le soutien à la R&D dans la filière bois, en étaient les principales raisons, tout comme le fait de rappeler au public que le bois est à la pointe de la technologie, d’encourager la formation en génie parasismique et de bâtir des structures sûres avec des coûts modérés […]
Photo : Réalisation de la construction bois (deux étages).