Première structure en bois autoportant

Déformation désirée

29 mai 2019 | CORNELIA ZOGG

Depuis la semaine dernière, le Remstal près de Stuttgart abrite un bâtiment en bois unique en son genre : une tour en planches d'épicéa autoformées. La méthode développée à l'Empa et à l'EPFZ utilise le gonflement et le rétrécissement naturels du bois sous l'influence de l'humidité et permet ainsi une architecture nouvelle et inattendue pour la construction avec le bois, une ressource renouvelable et durable.

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La Urbachturm de 14 mètres de haut est constituée de panneaux de bois autoportants. Photo : ICD/ITKE Université de Stuttgart

La tour de 14 mètres de haut près d'Urbach, située au milieu de la vallée de Remstal, est une exposition du Remstal Garden Show 2019 qui se compose d’un total de douze panneaux de bois et qui doit sa forme courbe à une méthode développée à l'Empa, à l'ETH et à l'Université de Stuttgart. Les constructions en bois courbées ne sont pas nouvelles en soi, mais la façon dont les différentes parties de ce bâtiment ont été créées est révolutionnaire. Deux chercheurs Markus Rüggeberg et Philippe Grönquist du département Cellulose et matériaux du bois de l'Empa utilisent le comportement naturel du bois et sa réaction à l'humidité.

Rüggeberg explique que l'équipe a dû relever le défi de la mise à l'échelle de composants de la taille d'un mètre, qu'elle maîtrise maintenant avec succès : "Maintenant, nous pouvons même prédire la force avec laquelle des éléments en bois aussi grands se plient sous l'influence de l'humidité", explique Grönquist, qui consacre sa thèse à ce thème. L'équipe de l'Empa, de l’ETH et leurs collègues de l'Université de Stuttgart ont utilisé ces résultats pour calculer exactement comment le bois se pliera pendant la phase de séchage. Le principe est en fait simple, a dit M. Rüggeberg. Deux couches de bois sont collées ensemble. L'orientation des fibres est importante. Lorsque la teneur en humidité du bois change, une couche gonfle ou rétrécit tandis que l'autre reste rigide. Cependant, comme les deux couches sont solidement reliées, le bois se plie. Et selon l'angle sous lequel les fibres du bois se superposent, une courbure différente se produit.

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Copyright: Empa
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Sans pression extérieure

La déformation du bois n'est pas nouvelle. Contrairement à la méthode "naturelle" de l'Empa et de l'ETH Zurich, on utilise en général des machines lourdes pour presser le bois à la forme souhaitée, ce qui nécessite une grande quantité d'énergie. Dans le cadre du projet architectural de l'Urbachturm, les chercheurs laissent la flexion au bois lui-même faire le travail, c'est-à-dire sans aucune force supplémentaire. Les pièces de bois correspondantes sont dimensionnées et collées entre elles de telle sorte que la courbure souhaitée soit créée pendant le séchage, selon le calcul. Après séchage - et lorsque le bois a été "façonné" - plusieurs pièces courbes sont laminées. Cette deuxième liaison empêche toute déformation supplémentaire et assure en même temps l'épaisseur de paroi nécessaire des éléments.

Cette méthode révolutionnaire a été mise au point à l'Empa dans le cadre d'un projet Innosuisse en collaboration avec Blumer-Lehmann AG et des chercheurs de l'Institut de conception assistée par ordinateur et de construction de l'Université de Stuttgart. Le projet se poursuit jusqu'à la fin du mois d'août ; d'autres résultats seront publiés à la fin de l'année. "La tour montre d'une manière unique quelles innovations sont possibles dans la construction en bois ", explique Rüggeberg. "Le bois en tant que ressource durable et écologique fait donc l'objet d'une attention de plus en plus grande. Des idées de projets de suivi existent déjà.

Information
Dr. Markus Rüggeberg
Empa, Cellulose and Wood Materials
Tél. +41 58 765 47 59
markus.rueggeberg@empa.ch

Prof. Dr. Ingo Burgert
Empa, Cellulose and Wood Materials / ETH Zürich
Tél. +41 58 765 44 34

Rédaction / Contact médias
Cornelia Zogg
Empa, Communication
Tél. +41 58 765 44 54


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