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Jan 18, 2024

Four pour des constructions en bois sûres

La construction en bois connaît une renaissance en Suisse. Chercheurs EPF

La construction en bois connaît une renaissance en Suisse. Des chercheurs de l'EPF du campus de Hönggerberg testent à l'aide d'un simulateur d'incendie des composants en bois pour la construction de bâtiments de toutes tailles. Le four construit sur mesure permet des simulations de scénarios d'incendie réalistes.

Tous les incendies de bâtiments ne se développent pas de la même manière. Le matériau inflammable prend feu, la température augmente et le feu se développe et se propage. La taille et les propriétés du compartiment, la charge calorifique, la température et la concentration en oxygène dans la chambre de combustion influencent son développement. L'acquisition la plus récente de l'Institute of Structural Engineering du Département de génie civil, environnemental et géomatique de l'ETH Zurich vise à montrer comment les structures en bois se comportent dans différents scénarios d'incendie. Les connaissances ainsi acquises contribueront à élargir les applications potentielles du bois en tant que matériau de construction sûr et durable.

Y compris les mesures de rénovation des bâtiments, le four développé spécialement pour les simulations d'incendie coûte environ 2,5 millions de francs, semble robuste et est installé dans le bâtiment de chauffage du campus de Hönggerberg. Il se compose d'un cube métallique renforcé de poutres en acier avec une chambre de combustion d'un mètre de haut, d'un mètre de large et de près de 1,7 mètre de long. Le simulateur d'incendie est contrôlé par dix brûleurs à gaz fixés en moitiés égales sur les deux côtés longs. Ils peuvent chauffer le four jusqu'à plus de 1 400 degrés Celsius. Les tests sont enregistrés avec plusieurs caméras à l'extérieur de la chambre de combustion, et la composition des gaz de combustion peut également être analysée.

"Nous pouvons programmer la température du four avec précision à trois degrés et faire de même avec l'oxygène dans le four", explique fièrement Andrea Frangi. Les composants en bois et autres matériaux de construction courants peuvent également être encombrés jusqu'à 50 tonnes pendant l'essai. Le professeur des structures en bois a initié l'acquisition du simulateur d'incendie et a participé à la définition de son cahier des charges. "Le four permet de simuler différents scénarios d'incendie et d'étudier leur impact sur les structures en bois."

La construction en bois est en plein essor en Suisse, et les bâtiments se multiplient. Des immeubles de grande hauteur en bois d'une hauteur de 75 à 108 mètres sont actuellement prévus ou déjà en construction à Regensdorf, Zoug, Winterthour et Zurich. Si cela est possible, c'est aussi grâce à des travaux de recherche de plusieurs décennies, comme celui mené par le groupe de Frangi avec le simulateur d'incendie. Les nouveaux produits et technologies de construction pour l'assemblage d'éléments en bois facilitent également des constructions de plus en plus grandes et inhabituelles.

Avant 2004, seuls les bâtiments à deux étages avec des structures en bois étaient autorisés en Suisse. À partir de 2005, le seuil a été relevé à six étages, et depuis 2015, il n'y a effectivement plus de limite supérieure. "Les immeubles de grande hauteur prévus sont incontestablement des projets phares", précise Frangi. "Cependant, le bois s'est depuis longtemps imposé comme un matériau de construction pour les bâtiments de hauteur moyenne et est attrayant en raison de son bon rapport qualité-prix, de sa durabilité et de sa sécurité." Ce dernier peut surprendre, mais si les poutres en acier peuvent se déformer et donc devenir instables en cas d'incendie, les constructions en bois peuvent conserver leur intégrité structurelle plus longtemps.

La capacité portante d'une poutre en bois en cas d'incendie est essentiellement déterminée par sa taille. Si la poutre brûle, environ quatre centimètres par heure sont convertis du bois en charbon de bois sur les côtés exposés au feu. Les points faibles potentiels sont les éléments de connexion et les détails de construction. Afin d'étendre les applications potentielles de la construction en bois moderne, Andrea Frangi et son équipe souhaitent étudier plus avant le comportement de combustion des éléments structuraux en bois et des connexions dans des conditions réalistes. "Le secteur de la construction est à l'origine d'une grande partie des émissions nuisibles au climat. Grâce à nos recherches, nous pouvons contribuer à garantir qu'une plus grande partie du bois, une ressource renouvelable et économe en CO2, soit utilisée comme matériau de construction", déclare Frangi.