Des étudiants développent des connecteurs innovants pour un nouveau campus en construction bois

Un nouveau campus en construction bois est actuellement en cours de réalisation dans la vallée de Diemerstein, en Allemagne. La particularité de ce projet, c'est qu'il est construit pour mais aussi par l'Université technique de Kaiserlautern. Les étudiants et les chercheurs découvrent ainsi par la pratique les multiples ramifications de la construction climatiquement neutre de demain. Pour le premier bâtiment du campus, ils ont déjà développé des connecteurs très inventifs.

Projet de construction et de recherche

Le campus est construit sur un site magnifique. La vallée de Diemerstein se trouve au nord de la plus grande zone forestière continue d'Allemagne : la forêt du Palatinat. Il sera situé juste en face de la Villa Denis, un monument culturel construit en 1835 par le pionnier du chemin de fer Paul Camille von Denis, qui sert aujourd'hui principalement de centre de conférences. Construire en longueur dans la vallée permettra de ne pas perturber les flux d'air naturels. Plusieurs bâtiments aux fonctions variées vont être construits sur une superficie de 3.700 m², chaque fois selon des méthodes de construction innovantes et adaptées.

Pour les étudiants en architecture et en ingénierie, c'est un véritable terrain de jeu qui va leur permettre de développer, tester et appliquer de nouvelles techniques. L'objectif final est de contribuer à rendre le secteur de la construction plus durable. Le secteur contribue en effet largement aux émissions mondiales de CO2, c'est aussi un grand consommateur d'énergie et de matières premières et il génère énormément de déchets. En utilisant des matériaux renouvelables et en les maintenant longtemps dans la boucle, l'université entend démontrer qu'il est possible d'implémenter l'économie circulaire dans le secteur de la construction.

t-lab Holzarchitektur und Holzwerkstoffe - Le campus se situe dans la superbe vallée de Diemerstein

Le bâtiment de l'atelier est presque prêt

La construction du premier bâtiment est déjà bien avancée. Il s'agit d'un grand hall en bois où seront organisés, entre autres, des ateliers et des séminaires. Il servira également d'atelier : les étudiants pourront notamment construire et assembler des maquettes pour leurs projets de recherche.

Le bâtiment sera presque entièrement construit en bois : de la structure au bardage de façade en passant par les panneaux pour les murs et les sols. Pour la construction du plancher, le choix s'est porté sur le principe du vide sanitaire traditionnel : des panneaux de 20 centimètres d'épaisseur en bois lamellé-croisé posés à environ 30 centimètres du sol sur des poutres d'acier.

La structure recouvrant le hall de 13 mètres de large, 26 mètres de long et 7 mètres de haut a été réalisée à l'aide de cadres en bois de hêtre contrecollé. Ceux-ci ont été placés à 2,5 mètres de distance et fixés les uns aux autres et aux panneaux CLT utilisés pour les murs et la toiture à l'aide de connecteurs spéciaux. Sur l'extérieur, les panneaux muraux ont été revêtus d'une couche d'isolation puis d'un habillage en planches de bois, fixées par des vis.

t-lab Holzarchitektur und Holzwerkstoffe - Les cadres CLT sont préparés dans l’atelier

Connecteurs en bois comprimé à la résine synthétique

Les connecteurs sont un excellent exemple de recherche scientifique appliquée. Les chercheurs se sont inspirés de la nature : la forme organique des connecteurs est basée sur les fourches de branches. Ils sont fabriqués à partir d'un placage de hêtre compressé qui est d'abord imprégné de résine synthétique, puis soumis à une pression et une température élevées pour renforcer ses propriétés mécaniques.

Quatre connecteurs différents ont été développés et paramétrés à l'aide de nombreuses simulations puis d'essais mécaniques. Les prototypes ont été exposées à des forces de plus en plus élevées jusqu'à arriver au point de rupture. Ce sont les étudiants eux-mêmes qui ont réalisé l'ensemble des recherches. Pour l'université, il est capital que les futurs architectes et ingénieurs ne s'arrêtent pas une fois la conception élaborée et peaufinée, ils doivent également participer au développement pratique afin d'apprendre à évaluer où les problèmes peuvent survenir et comment effectuer les calculs structurels avec précision.

t-lab Holzarchitektur und Holzwerkstoffe - Maquette des connexions

Pour nous, bâtir pour l'avenir implique des bâtiments respectueux de l'environnement, c'est-à-dire démontables et fabriqués avec des composants recyclables

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Prof. Dr. Ing. Jürgen Graf

Bâtiment circulaire

L'équipe voulait aller au-delà des simples matières premières renouvelables. Les différents éléments devaient également pouvoir rester dans le cycle économique le plus longtemps possible. C'est pourquoi elle a décidé d'appliquer le principe de la standardisation. Ce principe permet de réutiliser les différents composants sans production supplémentaire. La structure entière peut être démontée très facilement par la suite.

Pour faciliter cette opération, les vis et boulons reliant les connecteurs aux autres éléments restent accessibles à tout moment. Des simulations ont en effet montré qu'en cas d'incendie, la température critique de rayonnement d'environ 500 °C est atteinte en quelques minutes seulement. Pour répondre aux exigences de résistance au feu (classe R30), les fixations ont été dotées d'un revêtement qui mousse en cas d'incendie pour contrer l'échauffement du métal.

Le professeur Dr. Ing. Jürgen Graf, chargé de la conception structurelle, est très enthousiaste : "Pour nous, bâtir pour l'avenir implique des bâtiments respectueux de l'environnement, c'est-à-dire démontables et fabriqués avec des composants recyclables. Le bois est un matériau de construction très intéressant parce qu'il est renouvelable et qu'il stocke en outre le dioxyde de carbone tout au long de la durée de vie des composants."