Bâtiments à ossature bois : ingénierie, performances et essor de la construction en bois de grande hauteur

La construction à ossature de bois reste la méthode de construction dominante pour les structures de faible et moyenne hauteur en Amérique du Nord, en Scandinavie, au Japon et en Nouvelle-Zélande – et pour cause. Il est plus rapide à construire que le béton ou l'acier, nécessite une main-d'œuvre moins spécialisée, fonctionne exceptionnellement bien dans les zones sismiques lorsqu'il est correctement conçu et présente l'une des empreintes carbone intrinsèques les plus faibles de tous les systèmes structurels largement utilisés. Rien qu'aux États-Unis, environ 90 % des nouvelles maisons unifamiliales et une part croissante des immeubles multifamiliaux de taille moyenne sont construites à ossature de bois. Ce chiffre est resté remarquablement stable pendant des décennies, même si les matériaux concurrents ont fait une percée agressive dans la construction commerciale.

Comment fonctionnent les systèmes structurels à ossature bois

Un bâtiment à ossature bois transfère les charges via un réseau d'éléments en bois étroitement espacés (montants, solives, chevrons et plaques) plutôt que via des colonnes et des poutres discrètes. Cette approche de « charpente de plate-forme », devenue la norme nord-américaine au milieu du XIXe siècle, divise un bâtiment en plates-formes horizontales (étages) empilées les unes sur les autres, les murs de chaque étage supportant la charge de l'étage supérieur.

La logique structurelle est celle de la redondance plutôt que de la force individuelle des membres. Aucun montant ou solive ne supporte à lui seul une part dominante de la charge : les forces sont partagées entre de nombreux éléments, de sorte que la défaillance d'un élément compromet rarement le système. Cette redondance explique en partie pourquoi les structures à ossature de bois ont tendance à bien fonctionner sous les charges dynamiques réparties imposées par les tremblements de terre et le vent.

Encadrement de plate-forme ou encadrement de ballons

La charpente à plate-forme a remplacé la charpente à ballons comme méthode de construction en bois dominante au milieu du 20e siècle. Dans les charpentes en ballon – courantes dans les bâtiments du XIXe siècle – les poteaux couraient en continu depuis les fondations jusqu'au toit, créant des cavités ouvertes qui faisaient office de cheminées verticales pour le feu. La charpente de la plate-forme interrompt ces cavités à chaque niveau d'étage, assurant ainsi un blocage du feu et simplifiant le séquençage de la construction. Presque tous modernes bâtiments à ossature bois utilisez un cadrage de plate-forme ou une variante hybride.

Murs de cisaillement et résistance aux charges latérales

L'élément structurel le plus critique pour la performance d'un bâtiment à ossature de bois face aux forces latérales (vent et sismiques) est le mur de contreventement. Un mur de cisaillement est un panneau mural encadré recouvert de panneaux structurels (généralement des panneaux de copeaux orientés ou du contreplaqué) et relié aux fondations et aux diaphragmes du plancher par un système de fixations, de boulons d'ancrage et de sangles. Lorsqu’une force latérale pousse un bâtiment sur le côté, les murs de contreventement résistent au craquage en agissant comme une série de poutres profondes orientées verticalement.

La bonne disposition des murs de cisaillement est sans doute la décision structurelle la plus importante dans la conception d’une ossature en bois. Les murs de refend doivent être répartis symétriquement dans le plan pour éviter toute réponse en torsion, et leur capacité cumulée doit être adaptée à la demande sismique ou éolienne anticipée sur le site. Dans les zones très sismiques telles que la côte Pacifique de l'Amérique du Nord ou de la Nouvelle-Zélande, il est courant de voir des bâtiments à ossature de bois dotés d'un matériel de retenue étendu, de systèmes de renfort et de connecteurs spécialement conçus à chaque joint critique.

Types de charpente en bois et leurs applications

La construction à ossature bois n’est pas un système unique mais une famille d’approches connexes, chacune adaptée à différents types de bâtiments, hauteurs d’étage et exigences de performance. Comprendre ces distinctions permet de comprendre pourquoi un système adapté à une maison unifamiliale n’est peut-être pas le bon choix pour un immeuble à usage mixte de six étages.

Charpente en bois clair (charpente en bâton)

La charpente en bois clair utilise du bois dimensionnel – généralement des montants 2 × 4 ou 2 × 6 espacés de 16 ou 24 pouces au centre – et est le système utilisé dans la grande majorité des constructions résidentielles dans le monde. Ses principaux avantages sont le faible coût et la disponibilité universelle des matériaux, la grande familiarité de la main-d'œuvre de la construction et la rapidité avec laquelle une structure à ossature peut être fermée. Une équipe qualifiée peut charpenter une maison typique à deux étages en quelques jours.

La charpente légère est limitée par les propriétés dimensionnelles du bois massif. Le bois massif est sujet au retrait, à la déformation et au fendillement, et ses propriétés structurelles varient en fonction de l'orientation du grain, de la teneur en humidité et de la présence de nœuds. Ces limitations ont conduit au développement de produits en bois d'ingénierie, qui ont progressivement remplacé les éléments massifs sciés dans les systèmes de plancher et les applications à longue portée.

Produits en bois d'ingénierie dans la charpente

Les produits en bois d'ingénierie comprennent le bois de placage stratifié (LVL), les solives en I en bois, le bois à brins parallèles (PSL) et les panneaux à copeaux orientés (OSB). Chacun redistribue la variabilité naturelle du bois à travers un composite fabriqué, produisant des éléments dotés de propriétés structurelles plus prévisibles et plus cohérentes que le bois massif.

• LVL (bois de placage stratifié) : Placages collés avec des fils parallèles, produisant une poutre ou un linteau avec une résistance élevée à la flexion et une variabilité minimale. Couramment utilisé pour les linteaux à longue portée au-dessus des portes de garage et des ouvertures de fenêtres.
• Poutrelles en I en bois : Une âme OSB collée entre les brides LVL, créant une solive de plancher légère capable de s'étendre sur 20 à 30 pieds avec une déflexion minimale. Dans la construction résidentielle, ils ont largement remplacé les solives de plancher en bois massif.
• PSL (bois à brins parallèles) : De longs brins de bois liés en parallèle, produisant des poutres à très haute densité adaptées aux colonnes et aux poutres fortement chargées dans les applications résidentielles et commerciales légères.
• OSB (panneaux à copeaux orientés) : Le panneau de revêtement performant de charpente moderne, remplaçant le contreplaqué dans la plupart des applications de murs et de sols en raison de son coût inférieur et de sa disponibilité constante.

Bois massif : redéfinir ce que le bois peut construire

Le bois massif constitue l’évolution la plus importante dans la construction en bois des deux dernières décennies. Contrairement aux charpentes légères – où la performance structurelle dépend de l’assemblage de nombreux petits éléments – le bois massif utilise de grands panneaux et poutres solides ou stratifiés comme éléments structurels principaux. Le principal produit en bois massif est le bois lamellé-croisé (CLT), qui se compose de couches de bois dimensionnées liées perpendiculairement les unes aux autres dans des orientations alternées, produisant un panneau qui résiste aux forces dans deux directions et peut fonctionner comme un plancher, un mur ou une dalle de toit.

L'adoption du bois massif a permis aux bâtiments à ossature bois d'atteindre des hauteurs auparavant réservées au béton et à l'acier. La mise à jour 2021 du Code international du bâtiment a introduit de nouvelles catégories d'usage spécifiquement pour les bâtiments en bois de grande hauteur, autorisant des structures en bois jusqu'à 18 étages sous certaines conditions avec une protection incendie appropriée. Plusieurs bâtiments achevés ont démontré ce potentiel : une résidence étudiante de 18 étages à Vancouver et une tour résidentielle de 25 étages à Milwaukee comptent parmi les structures en bois massif les plus hautes du monde au milieu des années 2020.

Comparaison des structures en bois avec d'autres systèmes structurels

Le choix d'un système structurel implique des compromis en termes de coût, de calendrier, de disponibilité de la main-d'œuvre, de contraintes du site et de performances à long terme. Le tableau suivant fournit une comparaison directe de la charpente en bois avec les deux alternatives les plus courantes – le béton coulé sur place et l'acier de construction – pour les dimensions les plus pertinentes pour un propriétaire ou un promoteur de bâtiment.

L'avantage en termes de coût de la charpente en bois est plus prononcé dans les immeubles de 3 à 8 étages — le type de bâtiment de plus en plus appelé « de hauteur moyenne ». À cette échelle, les exigences structurelles n'exigent pas encore les systèmes latéraux robustes qui font augmenter le coût du béton et de l'acier, et l'avantage de rapidité du bois par rapport au béton (pas de temps de durcissement, clôture plus rapide) se traduit directement par des économies de calendrier et une réduction des coûts de financement pendant la construction.

Performance au feu : séparer les faits des hypothèses

Le risque d’incendie est la préoccupation la plus fréquemment citée concernant les constructions à ossature de bois, et il mérite un examen attentif plutôt que d’être rejeté. Cette préoccupation est légitime dans certains contextes et exagérée dans d’autres, et la distinction est extrêmement importante pour les décisions en matière de politique de construction, de souscription d’assurance et de conception.

La fenêtre de vulnérabilité : incendies en phase de construction

La période où le risque d'incendie est le plus élevé dans un bâtiment à ossature de bois se situe pendant la construction, c'est-à-dire après l'achèvement de la charpente, mais avant l'installation des systèmes de protection incendie (gicleurs, encapsulation de plaques de plâtre). Les données de la US Fire Administration indiquent que les incendies en phase de construction dans les bâtiments à ossature bois sont d'une ampleur disproportionnée par rapport aux incendies dans les structures achevées , avec des pertes atteignant parfois des dizaines de millions de dollars en un seul incident. Plusieurs incendies très médiatisés survenus dans de grands projets multifamiliaux à ossature bois en construction dans des villes américaines ont renforcé cette inquiétude.

Les stratégies d'atténuation des risques liés aux incendies en phase de construction sont bien comprises : systèmes d'extinction d'incendie temporaires pendant la construction, autorisations strictes pour les travaux à chaud, accès contrôlé au site et maintien de voies d'accès dégagées pour les appareils d'incendie. Ces mesures ajoutent des coûts modestes mais réduisent considérablement l'exposition aux risques.

Bâtiments achevés : le rôle du gypse et des gicleurs

Une fois qu’un bâtiment à ossature de bois est terminé et que ses systèmes de protection incendie sont fonctionnels, son profil de performance au feu change considérablement. Les plaques de plâtre (cloisons sèches) constituent la principale protection passive contre l’incendie dans les constructions légères à ossature de bois : elles isolent les éléments de charpente de la chaleur et retardent l’inflammation. Une seule couche de gypse de type X de 5/8 de pouce offre environ une heure de résistance au feu ; les doubles couches peuvent atteindre des notes allant jusqu'à deux heures.

Les systèmes de gicleurs automatiques constituent la mesure de suppression active des incendies la plus efficace disponible. Les codes du bâtiment de la plupart des juridictions exigent désormais l'installation de gicleurs dans les nouveaux immeubles multifamiliaux à ossature de bois de trois étages ou plus, et les données soutiennent leur efficacité : les gicleurs réduisent le risque de décès en cas d'incendie de structure signalé d'environ 81 %, selon la National Fire Protection Association. Dans un bâtiment à ossature de bois correctement protégé par gicleurs et fermé par du plâtre, le profil de risque d'incendie est comparable à celui d'autres types de construction.

Comportement contre-intuitif du feu de Mass Timber

Le bois massif se comporte différemment au feu que les charpentes en bois léger. Les gros éléments en bois se carbonisent à un rythme prévisible – environ 1,5 pouces par heure – et cette couche de charbon agit comme un isolant, ralentissant la combustion et préservant le noyau structurel. Ce comportement « carboniser et survivre » signifie qu'une poutre en bois massif exposée conserve une capacité de charge significative longtemps après que l'acier se soit ramolli et que le béton se soit effrité. Les ingénieurs peuvent concevoir cela en ajoutant des tolérances sacrificielles au dimensionnement des éléments – une technique bien établie dans la conception de bois massif.

Cette propriété a conduit plusieurs juridictions à autoriser les plafonds et poutres apparentes en CLT dans les espaces finis – un avantage esthétique significatif par rapport au béton et à l'acier, qui nécessitent généralement une encapsulation à des fins de résistance au feu.

Gestion de l’humidité : le défi à long terme le plus important

Si le feu est le risque le plus évoqué dans la construction à ossature bois, l’humidité est sans doute le risque le plus impactant sur la performance à long terme du bâtiment. Le bois est hygroscopique : il absorbe et libère de l’humidité en réponse aux changements d’humidité ambiante. Lorsque la teneur en humidité de la charpente en bois dépasse environ 19 %, les conditions deviennent favorables à la croissance de moisissures ; au-dessus de 28 à 30 %, les champignons responsables de la décomposition du bois peuvent s'établir et amorcer une dégradation structurelle.

L'humidité pénètre dans l'enceinte d'un bâtiment par plusieurs voies : infiltration massive d'eau (pluie, fonte des neiges), diffusion de vapeur à travers l'enveloppe du bâtiment, condensation dans les murs et le toit et humidité de construction dans la charpente qui n'a pas séché à l'équilibre avant l'enceinte. Chaque voie nécessite une réponse de conception spécifique.

Concevoir des murs qui sèchent

Le principe fondamental de la conception d’ossatures en bois résistantes à l’humidité est de construire des assemblages qui peuvent sécher sur au moins un côté s’ils sont mouillés. Un mur qui emprisonne l'humidité entre des couches imperméables — par exemple, un pare-vapeur à l'intérieur et une mousse rigide imperméable à l'extérieur — peut retenir l'humidité provenant de la construction ou des infiltrations accidentelles sans potentiel de séchage, entraînant ainsi la pourriture et la moisissure cachées.

La bonne approche dépend du climat. Dans les climats froids (principalement le chauffage), la majeure partie de l'isolant doit être placée à l'extérieur de la charpente pour garder le revêtement chaud et au-dessus du point de rosée. Dans les climats chauds et humides (principalement froids), les pare-vapeur placés sur la face intérieure des murs réduisent l'entrée de vapeur pendant la saison de refroidissement. Les climats mixtes nécessitent des assemblages capables de gérer les deux. Les organisations scientifiques du bâtiment telles que la Building Science Corporation ont publié des conseils détaillés sur les stratégies d'assemblage de murs spécifiques au climat.

Le revêtement pare-pluie comme stratégie de séchage

Un système de mur à écran pare-pluie interpose un espace d'air ventilé entre le revêtement et la barrière résistive à l'eau (WRB) située derrière celui-ci. Cet espace remplit deux fonctions : il permet à l'eau en vrac qui pénètre dans le revêtement de s'écouler avant d'atteindre le WRB, et il permet au flux d'air de sécher l'humidité qui s'est accumulée à l'arrière du revêtement ou sur la face du WRB. Les systèmes d’écran pare-pluie sont devenus l’approche de revêtement privilégiée dans les climats à fortes précipitations comme le nord-ouest du Pacifique, la Colombie-Britannique et la côte européenne, où les charges de pluie battante sur les enveloppes des bâtiments sont sévères.

L'espace d'air dans un système à écran pare-pluie n'a pas besoin d'être grand : même une cavité de 3/8 de pouce (10 mm) offre une capacité de drainage et de séchage significative. Pour les bâtiments plus hauts où l’effet de cheminée peut entraîner un flux d’air important à travers la cavité, l’espace devra peut-être être conçu avec plus de soin pour éviter la propagation du feu – un détail qui a fait l’objet d’une attention accrue dans les codes régissant les constructions de hauteur moyenne à ossature bois.

Performance sismique des bâtiments à ossature bois

Les bâtiments à ossature de bois ont un historique solide en matière d’événements sismiques, principalement en raison de deux propriétés inhérentes : leur faible masse et leur ductilité structurelle. Un bâtiment plus léger génère des forces d'inertie plus faibles lors des secousses du sol, réduisant ainsi la demande sur le système résistant aux forces latérales. Et les connexions en bois – clous, boulons et connecteurs métalliques – peuvent se déformer plastiquement sans se fracturer, absorbant l’énergie sismique grâce à une élasticité contrôlée plutôt qu’à une rupture fragile.

Le tremblement de terre de Northridge en 1994, dans le sud de la Californie, est l'événement sismique le plus étudié en termes de performance des charpentes en bois. Bien que de nombreuses structures à ossature de bois aient subi des dommages, relativement peu se sont effondrées, et les dégâts ont été concentrés dans des types de bâtiments spécifiques présentant des vulnérabilités connues – en particulier les immeubles d'habitation à étages souples avec un parking ouvert au rez-de-chaussée et les bâtiments avec des connexions inadéquates entre les diaphragmes de plancher et les murs de refend.

Programmes de vulnérabilité et de modernisation des histoires douces

La condition « étage souple » – un étage de bâtiment présentant une rigidité latérale nettement inférieure à celle des étages supérieurs, généralement parce que le rez-de-chaussée est ouvert au stationnement ou au commerce – est une vulnérabilité bien documentée dans les anciens bâtiments multifamiliaux à ossature de bois. Lorsqu'ils sont soumis à des charges sismiques, ces bâtiments concentrent la déformation dans les étages faibles, conduisant parfois à un effondrement du sol, les étages supérieurs descendant presque intacts.

Des villes comme Los Angeles et San Francisco ont promulgué des ordonnances obligatoires en matière de rénovation. , obligeant les propriétaires d'immeubles d'appartements à ossature de bois datant d'avant 1978 et dotés d'étages souples à renforcer leurs systèmes latéraux au rez-de-chaussée. Los Angeles à elle seule a identifié plus de 13 500 bâtiments nécessitant des rénovations dans le cadre de son programme. La rénovation typique ajoute des cadres de moment en acier ou des panneaux de cisaillement au niveau du sol, souvent sans déplacer les locataires existants — une réalisation logistique qui est devenue une pratique spécialisée au sein de la communauté de l'ingénierie des structures.

Exigences modernes en matière de détails sismiques

Les codes du bâtiment contemporains dans les régions sismiques élevées exigent que les bâtiments à ossature de bois répondent à des exigences prescriptives ou techniques détaillées concernant la longueur des murs de cisaillement, le rapport d'aspect, le matériel de maintien, le clouage du diaphragme et la continuité du chemin de charge du toit aux fondations. Ces exigences ont été progressivement renforcées après chaque événement sismique majeur, et les nouvelles constructions conçues selon les codes en vigueur dans les régions sismiquement actives ont généralement bien fonctionné lors des récents tremblements de terre en Amérique du Nord, en Nouvelle-Zélande et au Japon.

Performance énergétique et considérations thermiques

Le bois a une conductivité thermique nettement inférieure à celle du béton ou de l'acier : environ 0,12 W/m·K pour le bois sec, contre 1,7 W/m·K pour le béton et 50 W/m·K pour l'acier. Cela signifie que la charpente en bois elle-même contribue moins aux ponts thermiques que les matériaux de structure concurrents. Cependant, la performance énergétique d’un mur à ossature bois est déterminée principalement par la stratégie d’isolation et non par le matériau de charpente.

Ponts thermiques grâce à la charpente

Dans un mur à colombages standard 2 × 6 isolé avec un matelas de fibre de verre, les éléments de charpente eux-mêmes (montants, plaques et linteaux) occupent environ 20 à 25 % de la surface du mur et ont une résistance thermique considérablement inférieure à celle des cavités isolées. Cette « fraction de charpente » réduit la valeur R effective de l'ensemble du mur de manière significative en dessous de la valeur R nominale de la cavité. Pour un mur nominalement classé R-21 dans la cavité, la valeur R effective de tout le mur avec une charpente typique est plus proche de R-14 à R-16.

La solution la plus efficace est l’isolation continue : une couche de mousse rigide ou de laine minérale appliquée sur la face extérieure du revêtement, recouvrant les éléments de charpente et brisant le pont thermique. L'ajout de 2 pouces d'isolation rigide continue à un mur à colombages 2 × 6 peut améliorer la valeur R effective de l'ensemble du mur de 30 à 40 % tout en améliorant simultanément la gestion de l'humidité en gardant le revêtement plus chaud. Cette approche est désormais standard dans la construction à ossature bois haute performance et est de plus en plus exigée par les codes de l'énergie dans les climats froids.

Techniques de cadrage avancées

La charpente avancée (également appelée ingénierie de valeur optimale ou OVE) réduit la quantité de bois dans un assemblage de mur, ce qui réduit simultanément les ponts thermiques et le coût des matériaux tout en augmentant la proportion du mur pouvant être rempli d'isolant. Les principales techniques de cadrage avancées comprennent :

• Espacement des poteaux de 24 pouces au centre plutôt que de 16 pouces, réduisant ainsi la fraction de charpente de ~25 % à ~18 %
• Utilisation de plaques supérieures simples plutôt que doubles, alignées avec la charpente du plancher au-dessus pour maintenir un chemin de charge continu
• Élimine les goujons et les paralysies inutiles au niveau des ouvertures de fenêtres et de portes grâce au dimensionnement des linteaux.
• Utiliser des coins à deux montants avec blocage plutôt que des coins traditionnels à trois ou quatre montants, améliorant ainsi l'accès à l'isolation aux jonctions d'angle.

Des études ont montré que les charpentes avancées peuvent réduire les matériaux de charpente de 15 à 20 % et améliorer les performances thermiques des murs de 10 à 15 %, sans réduction significative des performances structurelles lorsqu'elles sont correctement conçues.

Bâtiments à ossature bois et carbone incorporé

Alors que l’industrie de la construction est aux prises avec sa contribution aux émissions mondiales de carbone – l’environnement bâti représente environ 40 % de la consommation mondiale d’énergie et 11 % des émissions de CO₂ liées à l’énergie provenant des matériaux et de la construction – les bâtiments à ossature bois ont attiré une attention renouvelée pour leur profil carbone.

Le bois est unique parmi les matériaux de structure dans la mesure où il stocke le carbone plutôt que de l’émettre lors de sa production. Les arbres séquestrent le CO₂ atmosphérique au fur et à mesure de leur croissance, et ce carbone reste emprisonné dans le bois aussi longtemps que le bâtiment est debout. Les études comparant le carbone du cycle de vie des systèmes structurels révèlent systématiquement que les bâtiments à ossature de bois et en bois massif ont un carbone intrinsèque nettement inférieur à celui des structures équivalentes en béton ou en acier.

Une évaluation du cycle de vie comparant un bâtiment à ossature de bois de six étages à un bâtiment en béton structurellement équivalent a révélé que le bâtiment en bois stockait environ 180 kg d'équivalent CO₂ par mètre carré de surface de plancher, tandis que le bâtiment en béton émettait environ 280 kg d'équivalent CO₂ par mètre carré — une différence de près de 460 kg CO₂e/m² en tenant compte à la fois du carbone stocké et des émissions évitées. À grande échelle, cela représente un avantage climatique substantiel.

La mise en garde à cette analyse est l’importance de l’approvisionnement. Le bénéfice carbone de la construction en bois dépend de la récolte du bois dans des forêts gérées de manière durable, où les arbres récoltés sont remplacés par des arbres en croissance qui continuent de séquestrer le carbone. Les programmes de certification tels que le Forest Stewardship Council (FSC) et la Sustainable Forestry Initiative (SFI) permettent une vérification par des tiers de l'approvisionnement durable, et les prescripteurs exigent de plus en plus une certification pour le bois de construction utilisé dans les projets de construction à faible émission de carbone.

Défis et solutions en matière de performances acoustiques

La performance acoustique est un domaine dans lequel la construction légère à ossature bois est confrontée à de véritables défis par rapport au béton. La masse est le principal déterminant de la perte de transmission du bruit aérien : les assemblages plus lourds transmettent moins de son. Une dalle de béton de 6 pouces a beaucoup plus de masse qu'un assemblage de parquet, ce qui lui confère des avantages acoustiques inhérents à la fois pour les bruits aériens (parole, musique) et les bruits d'impact (pas).

Dans les immeubles multifamiliaux à ossature bois, une séparation acoustique inadéquate entre les unités est l’une des plaintes les plus fréquentes des résidents et l’un des principaux facteurs de réclamation au titre de la garantie. Il est possible de satisfaire aux exigences minimales du code (généralement une cote STC de 50 et une cote IIC de 50 pour les assemblages plancher-plafond) avec une construction à ossature de bois standard, mais pour obtenir les niveaux de performance que les occupants trouvent réellement satisfaisants, il faut une conception plus délibérée.

Stratégies pour améliorer les performances acoustiques

Les améliorations acoustiques les plus efficaces des planchers à ossature bois combinent plusieurs mesures complémentaires :

• Canaux ou clips résilients entre le plancher structurel et le plafond situé en dessous, dissociant le plafond de la structure et réduisant la transmission indirecte du bruit d'impact
• Isolation acoustique dans les cavités du sol — la laine minérale plutôt que la fibre de verre offre une meilleure absorption des moyennes fréquences
• Chape en béton de gypse (généralement 1,5 pouces d'épaisseur) versé sur le sous-plancher structurel, ajoutant de la masse et découplant le plancher de finition de la structure
• Sous-couche résiliente sous les revêtements de sol durs, absorbant l'énergie d'impact avant qu'elle ne puisse exciter la structure
• Plafonds en plaques de plâtre double couche , augmentant la masse et améliorant l'atténuation des bruits aériens

Les assemblages intégrant ces mesures peuvent atteindre les cotes STC et IIC au milieu des années 60 – des niveaux de performance que la plupart des résidents trouvent vraiment confortables – mais à un coût supplémentaire par rapport aux assemblages à code minimum. Cet investissement est de plus en plus considéré comme essentiel pour les projets multifamiliaux de luxe et aux tarifs du marché, où les plaintes acoustiques peuvent affecter directement les tarifs de location et bâtir la réputation.

L’essor de la préfabrication dans la construction à ossature bois

Les coûts de main-d'œuvre et la disponibilité de la main-d'œuvre constituent des défis majeurs dans le secteur de la construction, et la construction à ossature bois a réagi plus rapidement que la plupart des systèmes structurels grâce à l'adoption de la préfabrication. Les composants structurels fabriqués dans un environnement d'usine contrôlé (panneaux muraux, cassettes de plancher, fermes de toit) arrivent sur le chantier prêts à être installés, ce qui réduit considérablement le travail sur le terrain et réduit considérablement les délais.

Les systèmes de fermes de toit ont été le premier élément préfabriqué majeur à remplacer à grande échelle la construction à ossature de terrain. Aujourd'hui, les fermes de toit fabriquées en usine sont utilisées dans la grande majorité des nouvelles constructions résidentielles, offrant une flexibilité de conception, une installation plus rapide et la capacité de couvrir de grandes distances sans murs porteurs intérieurs. La même logique s'est étendue aux panneaux muraux et aux cassettes de sol, qui sont de plus en plus pré-assemblés hors site avec le revêtement, les fenêtres et parfois l'isolation et le revêtement déjà installés.

La préfabrication avancée de bâtiments en bois massif – avec des panneaux CLT découpés par des machines contrôlées par ordinateur selon des tolérances millimétriques – a produit certains des délais de construction les plus rapides enregistrés pour les bâtiments de hauteur moyenne. Plusieurs projets réalisés en bois massif font état de délais de construction structurelle d'un étage par semaine ou plus rapidement, avec des équipes plus petites que celles qui seraient nécessaires pour une construction en béton équivalente. La précision du bois massif découpé par CNC réduit également les déchets sur site et simplifie le contrôle qualité.

Évolution du code du bâtiment et bâtiments en bois de grande hauteur

Les codes du bâtiment ont toujours été l'une des contraintes les plus importantes en matière de construction à ossature de bois, limitant la plupart des juridictions à cinq ou six étages en bois au-dessus d'un podium en béton. Ces limites reflétaient de véritables préoccupations en matière d’incendie et de structure concernant la technologie et les pratiques de construction disponibles au moment où les restrictions ont été établies – souvent à la suite d’incendies urbains dévastateurs au XIXe siècle.

Le Code international du bâtiment 2021 a introduit trois nouveaux types de construction spécifiquement pour les bâtiments en bois massif de grande hauteur – les types IV-A, IV-B et IV-C – autorisant des structures en bois allant jusqu'à 18 étages en fonction de l'occupation et des mesures de protection contre l'incendie. Ces nouvelles catégories nécessitent divers degrés d'encapsulation (plaques de plâtre recouvrant le bois massif exposé), des systèmes de gicleurs automatiques et des systèmes d'alarme incendie améliorés. Ils représentent l’augmentation la plus importante de la hauteur autorisée des constructions en bois dans l’histoire des codes modernes.

Des changements de code similaires progressent au Canada, en Australie et dans plusieurs pays européens. La Colombie-Britannique a mis à jour son code du bâtiment pour autoriser les bâtiments en bois massif de 12 étages en 2020, et le programme européen de construction en bois de grande hauteur a produit une série de projets de démonstration en Autriche, en Norvège et au Royaume-Uni qui ont éclairé l'élaboration en cours de codes à travers le continent.

La trajectoire est claire : les bâtiments à ossature de bois évoluent vers des types de bâtiments et des hauteurs qui auraient été inconcevables il y a vingt ans, soutenu par des recherches en ingénierie, des données améliorées sur les essais au feu et un environnement politique de plus en plus réceptif aux avantages du bois en matière de stockage de carbone.

Références

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