Le renouveau du bois dans la construction

Le palais de l’Équilibre à Neuchâ­tel, Suisse. Plan­i­fi­ca­teur artis­tique : Groupe H. et Char­p­ente Con­cept, Thomas Buchi S.A. Bureau d’études tech­nique : Groupe H. Départe­ment CVSE.

La construction en bois en France : bref retour en arrière

Courantes en France comme en Europe depuis le Moyen Âge, les maisons indi­vidu­elles ou de bâti­ments publics à pans de bois et à colom­bages ont mar­qué jusqu’au début du xvi­i­ie siè­cle l’ar­chi­tec­ture des villes et vil­lages. On les retrou­ve ain­si tou­jours solide­ment plan­tées dans de nom­breuses régions français­es. Alsace, Bresse, Cham­pagne, Nor­mandie, Dor­dogne, mais aus­si Queyras, Bri­ançon­nais, Lan­des ou Pays basque présen­tent tou­jours de mul­ti­ples témoignages de ces con­struc­tions car­ac­téris­tiques de l’ar­chi­tec­ture tra­di­tion­nelle régionale reposant sur l’u­til­i­sa­tion des matéri­aux naturels disponibles sur place.

À par­tir du XVIII^e siè­cle, le bois pour les struc­tures ver­ti­cales (murs) a été pro­gres­sive­ment délaissé.

Plusieurs raisons expliquent cette mar­gin­al­i­sa­tion pro­gres­sive : la pénurie de matière due à la réduc­tion des sur­faces boisées par les défriche­ments agri­coles et à la sur­ex­ploita­tion des forêts restantes, notam­ment pour ali­menter en énergie l’in­dus­trie nais­sante avant l’es­sor des éner­gies fos­siles ; l’in­ven­tion ou le développe­ment d’autres matéri­aux de con­struc­tion à par­tir de la sec­onde moitié du XIX^e siè­cle : bétons, aci­er, sans cesse per­fec­tion­nés par les travaux des chercheurs et des ingénieurs, qui ont fait régulière­ment pro­gress­er la con­nais­sance et donc les per­for­mances de ces matéri­aux, dis­tançant ain­si pro­gres­sive­ment le bois ; la perte de main-d’œu­vre qual­i­fiée et de savoir-faire enfin, con­séc­u­tive à la dis­pari­tion pen­dant la Guerre de 14–18 de très nom­breux char­p­en­tiers chargés des travaux d’é­tayage des tranchées.

Le bois a ain­si pro­gres­sive­ment reculé dans les emplois struc­turels jusqu’aux années cinquante, tout en con­tin­u­ant à occu­per des posi­tions impor­tantes dans les emplois intérieurs, en amé­nage­ment, menuis­erie intérieure et extérieure, par­quets, escaliers fab­riqués à par­tir de sci­ages. Mais là aus­si, le développe­ment de nou­veaux matéri­aux issus de la pétrochimie (pro­filés PVC, revête­ments de sol sou­ples…) est venu pren­dre des parts de marché au bois, notam­ment en menuiserie.

Les années soix­ante mar­quent cepen­dant le début du retour du bois en struc­ture dans la con­struc­tion. Les pro­grès, très gradu­els, qui sont inter­venus depuis lors sont dus à l’ap­pari­tion de tech­niques et pro­duits nou­veaux, ain­si qu’à la déter­mi­na­tion des pro­fes­sion­nels et des dis­po­si­tions régle­men­taires, tous fac­teurs décrits ci-après.

Le renouveau du bois de construction

Jusqu’au milieu du XX^e siè­cle, la con­struc­tion en bois repo­sait essen­tielle­ment sur l’u­til­i­sa­tion de bois mas­sifs. Les pro­grès des tech­niques d’usi­nage d’une part, de la chimie, notam­ment des colles d’autre part, ont per­mis des avancées con­sid­érables, surtout à par­tir des années cinquante, pour met­tre à la dis­po­si­tion des archi­tectes, des ingénieurs et des char­p­en­tiers bâtis­seurs une gamme de plus en plus riche de pro­duits et com­posants bois.

Les tech­niques de séchage arti­fi­ciel per­me­t­tant de maîtris­er l’hu­mid­ité du bois en fonc­tion de ses trans­for­ma­tions ultérieures, le développe­ment des colles struc­turelles lié à celui des tech­niques d’aboutage, de pan­neau­tage et de lamel­la­tion ren­dent en effet pos­si­ble la créa­tion des pro­duits et com­posants indus­triels bois sta­bil­isés aux car­ac­téris­tiques mécaniques con­nues (traités au besoin selon les con­di­tions d’u­til­i­sa­tion finales).

La révolution des bois de structure industriels

Le lamel­lé-col­lé : c’est la pre­mière inno­va­tion tech­nologique, issue du brevet déposé en 1906 par Otto Hertzer, maître char­p­en­tier alle­mand. Il a mar­qué en France le retour du bois dans la construction.

À par­tir des années soix­ante, cette tech­nique per­me­t­tant de franchir des portées dépas­sant les lim­ites du bois mas­sif a été large­ment util­isée pour la réal­i­sa­tion des char­p­entes de grandes portées sup­por­t­ant la cou­ver­ture de grandes sur­faces com­mer­ciales, bâti­ments indus­triels, piscines ou salles de sport.

Plus récem­ment, à par­tir des années qua­tre-vingt, les recherch­es menées sur le con­ti­nent améri­cain, en Scan­di­navie et en Alle­magne ont débouché sur la créa­tion de nou­veaux com­posants struc­turels bois répon­dant de mieux en mieux aux exi­gences de la con­struc­tion con­tem­po­raine. Ain­si sont arrivés sur le marché français plusieurs nou­veaux pro­duits, fab­riqués à par­tir de dif­férents procédés ren­dant plus homogène le matéri­au hétérogène qu’est le bois, et con­ser­vant ou amélio­rant ses car­ac­téris­tiques physiques, mécaniques et esthétiques.

Le lami­bois ou LVL ” Lam­i­nat­ed Veneer Lum­ber ” : issu égale­ment des travaux menés par le Cen­tre tech­nique du bois et de l’ameuble­ment (CTBA) dans les années soix­ante-dix, et fab­riqué aux USA et dans les pays nordiques, c’est un lamel­lé-col­lé de placage de résineux sur chant. Les placages de 3 mm d’é­pais­seur obtenus par déroulage sont col­lés à chaud, fil sur fil, par joints scar­fés décalés : le plateau ain­si fab­riqué est ensuite coupé et refendu. Ses car­ac­téris­tiques mécaniques sont supérieures de plus de 30 % à celles du bois mas­sif. Son champ d’ap­pli­ca­tion est vaste : poutres droites ou pro­filés, pièces de char­p­ente, pan­neaux sup­ports de toi­ture et de cou­ver­ture droite ou cin­trée, etc.

École mater­nelle – Sartrou­ville (78). Archi­tecte : D. Molard.

Le par­alam, fab­riqué aux USA, est réal­isé à par­tir de fines et longues lamelles mas­si­cotées dans des placages de déroulages de résineux, ori­en­tées dans le sens de la longueur, enduites d’une résine phéno­lique hydrofuge puis extrudées et polymérisées par micro-ondes. Sta­ble et par­ti­c­ulière­ment résis­tant, le par­alam a des pro­priétés mécaniques supérieures de 50 % à celles du bois mas­sif qui le ren­dent par­ti­c­ulière­ment adap­té à la réal­i­sa­tion de poutres maîtress­es, de poteaux et de lin­teaux de grandes portées. Alors que le par­alam est obtenu à par­tir du déroulage de grumes, l’in­tralam est un pro­duit sem­blable con­sti­tué de grands copeaux issus de rondins.

Les poutres en I : on trou­ve désor­mais dif­férents types de poutres com­pos­ites tri­an­gulées ou à âme pleine, en bois ou asso­ciant bois et métal. L’un des prin­ci­paux atouts de ces poutres est leur poids qui peut être inférieur de 40 % à celui d’une poutre en bois mas­sif de même résis­tance : elles sont donc manu­porta­bles, ce qui favorise un mon­tage rapi­de et facile prin­ci­pale­ment en pannes de toi­ture et de plancher.

Les pan­neaux OSB ” Ori­ent­ed Strand Board ” à lamelles ori­en­tées, dévelop­pés à l’o­rig­ine au Cana­da et aux USA, et fab­riqués en France depuis les années qua­tre-vingt : des pla­que­ttes de bois tranchées à par­tir de bil­lons de résineux, encol­lées avec des résines ther­mod­ur­ciss­ables, com­posent un mate­las de trois couch­es suc­ces­sives croisées, pressées ensuite à chaud dans une presse con­tin­ue. Le pan­neau obtenu est par­ti­c­ulière­ment sta­ble, résis­tant à l’hu­mid­ité, ce qui autorise sa mise en œuvre en extérieur. Il a une résis­tance mécanique voi­sine de celle du con­tre­plaqué. Esthé­tique et fonc­tion­nel, ses appli­ca­tions sont nom­breuses dans la con­struc­tion : voiles tra­vail­lant des murs à ossa­t­ure bois, planch­ers por­teurs sur appuis dis­con­ti­nus, âmes de poutres en I, pan­neaux déco­rat­ifs lasurés…

Mai­son indi­vidu­elle, Nar­bonne, Aude. Archi­tectes : A. Escri­va, D. Belda.

Plus récem­ment dans les années qua­tre-vingt-dix, on a assisté depuis l’Alle­magne, l’Autriche et la Suisse au développe­ment accéléré d’un autre type de bois mas­sif recon­sti­tué : avec les bois mas­sifs aboutés, et les duos ou trios (com­posés de deux ou trois bar­res de bois mas­sif abouté), col­lés avec des colles polyuréthanes invis­i­bles, les con­cep­teurs et char­p­en­tiers dis­posent désor­mais de poutres ayant les mêmes car­ac­téris­tiques mécaniques et d’aspect que celles du bois mas­sif, mais par­faite­ment sta­bil­isées, pou­vant attein­dre de grandes longueurs et sec­tions : plus de 1 mil­lion de mètres cubes ont été ain­si pro­duits et mis en œuvre en 2001. Une pre­mière ligne de fab­ri­ca­tion est actuelle­ment en cours de démar­rage en France et d’autres pro­jets devraient prochaine­ment voir le jour.

Com­plé­tant la gamme des pan­neaux à base de bois mas­sif recon­sti­tué, le développe­ment tou­jours en Alle­magne et Autriche ain­si qu’en Scan­di­navie de pan­neaux épais de bois mas­sif con­trec­ol­lé, dont les dimen­sions vont de 4 à 16 mètres de longueur, 1 à 3 mètres de largeur, 15 à 60 cen­timètres d’é­pais­seur, ouvre égale­ment un champ nou­veau pour la con­struc­tion d’élé­ments auto­por­teurs de planch­ers, de murs, ou de sup­ports de toi­ture préus­inés et prêts à monter.

La révolution du numérique

L’ap­pari­tion de ces nou­veaux com­posants inter­vient en même temps que se dévelop­pent de façon accélérée les out­ils infor­ma­tiques et pro­duc­tiques dans les bureaux d’é­tude et les ate­liers : de puis­sants logi­ciels de dessin et de cal­cul des struc­tures et formes les plus com­plex­es ont ain­si été dévelop­pés spé­ci­fique­ment pour le bois.

Cer­tains d’en­tre eux util­isés par l’ar­chi­tecte, le bureau d’é­tude et l’en­tre­prise per­me­t­tent par l’échange de don­nées infor­ma­tiques d’op­ti­miser et sécuris­er le pilotage des cen­tres d’usi­nage à com­mande numérique.

Ces cen­tres d’usi­nage con­stituent une véri­ta­ble révo­lu­tion dans la con­struc­tion en bois : on peut réalis­er grâce à eux toutes les tailles et usi­nages de pièces de char­p­ente droites ou courbes quelle que soit leur com­plex­ité avec une pré­ci­sion, une qual­ité et un coût inégalés.

De cinq cen­tres instal­lés en France en 1995, dont trois dans des entre­pris­es de lamel­lé-col­lé, on est ain­si passé à plus de qua­tre-vingt-dix cen­tres en pro­duc­tion en 2001. à titre indi­catif, l’Alle­magne dis­pose pour sa part actuelle­ment d’un parc de six cents machines !

La mise sur le marché des bois indus­triels cal­i­brés et sta­bil­isés cor­re­spon­dant par­faite­ment aux exi­gences de ces cen­tres d’usi­nage ain­si que les inno­va­tions con­stantes dans la mise au point de sys­tèmes d’assem­blages et de con­necteurs métalliques (plaques, inserts, broches…) per­me­t­tent désor­mais une pré­fab­ri­ca­tion opti­misée en ate­lier se traduisant par des mon­tages rapi­des et pro­pres de com­posants usinés et préassem­blés. Les per­spec­tives sont promet­teuses pour la con­struc­tion en bois : de mul­ti­ples exem­ples le montrent.

Le bois dans les constructions contemporaines

Le bois sous ses divers­es formes est en effet de plus en plus employé pour tous les types de pro­grammes dans le bâti­ment, en struc­ture, en pare­ment, en vêture, en amé­nage­ments extérieurs et même en génie civil.

L’at­trait pour la mai­son en bois de plus en plus présente dans les mag­a­zines de la mai­son ne cesse de se ren­forcer et con­stitue un domaine impor­tant de développe­ment. L’ac­cueil très favor­able réservé par les entre­pris­es, les archi­tectes et les con­struc­teurs au pro­jet de for­ma­tion opéra­tionnelle ” Mai­son Bois Out­ils Con­cept ” mis en place par le Comité nation­al pour le développe­ment du bois (CNDB) en témoigne.

Léger, mani­able et pro­pre, le bois est de plus en plus appré­cié pour la réha­bil­i­ta­tion, la surélé­va­tion ou l’ex­ten­sion de tous types de bâti­ments, marchés en fort développement.

De même, son aspect vivant et sa sur­face douce et chaleureuse en font un matéri­au par­ti­c­ulière­ment adap­té aux bâti­ments sco­laires : de plus en plus d’é­coles, mais aus­si des col­lèges et des lycées utilisent large­ment le bois en vêture et en structure.

En amé­nage­ments extérieurs et en génie civ­il, les pro­grès dans les pro­duits de traite­ment et l’u­til­i­sa­tion d’essences adap­tées favorisent désor­mais l’usage du bois pour des amé­nage­ments urbains ou paysagers, mais aus­si pour des ouvrages d’art comme le pont de Crest (Drôme), le pont de Mer­le (Cor­rèze) ou le pont de l’aire du Cha­vanon sur l’A89.

Une volonté professionnelle

Con­sciente des enjeux du marché de la con­struc­tion pour la fil­ière bois, et de l’im­age passéiste du bois chez nom­bre de pre­scrip­teurs et décideurs, la fil­ière bois a con­fié en 1994 au CNDB la mis­sion de redonner au bois sa place dans la con­struc­tion : en effet en l’ab­sence d’opéra­teurs indus­triels majeurs, seule l’ac­tion col­lec­tive pou­vait per­me­t­tre d’ap­porter une réponse aux attentes du marché.

S’in­spi­rant de l’ex­em­ple ” d’Arge Holz “, organ­isme de pro­mo­tion qui favorise depuis des décen­nies l’emploi du bois dans la con­struc­tion en Alle­magne, les délégués régionaux du CNDB appor­tent ain­si depuis 1995 aux maîtres d’ou­vrage, archi­tectes et bureaux d’é­tude une infor­ma­tion et une aide tech­nique com­pé­tente et effi­cace qui com­mence à porter ses fruits.

Les quar­ante numéros de la pub­li­ca­tion bimestrielle Séquences bois pub­liés à ce jour ont créé par ailleurs pour eux une famil­iar­ité et un lien réguli­er avec le bois dans l’ar­chi­tec­ture, jusque-là inex­is­tant et essen­tiel pour l’émer­gence des pro­jets : les réal­i­sa­tions présen­tées met­tent en évi­dence com­bi­en l’as­so­ci­a­tion de dif­férents matéri­aux de con­struc­tion pour prof­iter des per­for­mances de cha­cun est un des prin­ci­paux moteurs du développe­ment de l’ar­chi­tec­ture con­tem­po­raine en bois.

En amont, le CNDB tra­vaille en con­cer­ta­tion avec les écoles d’ar­chi­tec­ture, d’ingénieurs et d’I­UT de génie civ­il, pour les inciter et les aider à enrichir voire créer dans ces étab­lisse­ments un enseigne­ment du bois et de la con­struc­tion en bois jusque-là très peu dévelop­pé ou inex­is­tant : les pro­fesseurs con­fir­ment que les attentes des étu­di­ants en archi­tec­ture vis-à-vis du bois sont grandes.

Une volonté politique : le ” Plan Bois Construction Environnement ”

En Europe, de nom­breux pays con­sid­èrent l’u­til­i­sa­tion du bois comme une des mesures per­me­t­tant de min­imiser les émis­sions de CO₂ dans l’at­mo­sphère et de le stock­er. Plusieurs gou­verne­ments encour­a­gent ain­si son emploi dans la con­struc­tion et même en génie civil.

Pont de Mer­le, val­lée de la Maronne, Corrèze.
Archi­tecte : H. David. Bureau d’études tech­nique : Sode­teg, J.-L. Michotey et C. Poumeau.

Ain­si, bien que faible­ment boisés, les Pays-Bas ont mis en place une poli­tique de développe­ment durable dont un des objec­tifs est d’aug­menter de 20 % la part du bois dans le bâti­ment. En Alle­magne on prévoit qu’à court terme 20 % des maisons indi­vidu­elles auront une struc­ture bois. En Bel­gique, une volon­té poli­tique de pro­mo­tion du bois au cours des dernières années a per­mis de faire pass­er la part des maisons indi­vidu­elles en bois à 15 %.

En France, la loi sur l’air et l’u­til­i­sa­tion rationnelle de l’én­ergie du 30 décem­bre 1996 témoigne d’une prise de con­science des prob­lèmes écologiques au niveau poli­tique. L’ar­ti­cle 21.5 de cette loi stip­ule en effet que ” pour répon­dre aux objec­tifs de la présente loi, un décret en Con­seil d’É­tat fix­era les con­di­tions dans lesquelles cer­taines con­struc­tions nou­velles devront com­porter une quan­tité min­i­male de matéri­aux en bois “. Cette dis­po­si­tion s’in­scrit par­mi les dif­férentes mesures pris­es par la France pour respecter les engage­ments du pro­to­cole de Kyoto.

Le secteur de la con­struc­tion utilise en effet les deux tiers des sci­ages et la moitié des pan­neaux dérivés du bois con­som­més en France. Or le bois ne représente que 10 % de la valeur des matéri­aux util­isés en France dans le bâti­ment alors que ce pour­cent­age est beau­coup plus élevé dans la plu­part des pays indus­tri­al­isés. L’É­tat, suiv­ant les recom­man­da­tions de la Mis­sion inter­min­istérielle à l’ef­fet de serre, a fixé comme objec­tif d’aug­menter de 25 % la part du bois dans la con­struc­tion d’i­ci 2010 qui passerait ain­si de 10 % à 12,5 %.

Ceci se traduirait en 2010 par l’u­til­i­sa­tion annuelle de 4 mil­lions de mètres cubes sup­plé­men­taires de bois dans la con­struc­tion avec un dou­ble impact sur le CO₂ : le CO₂ stocké par fix­a­tion du car­bone, le CO₂ évité par les économies d’én­ergie générées par la sub­sti­tu­tion du bois à d’autres matéri­aux de con­struc­tion davan­tage con­som­ma­teurs d’én­ergie fos­sile. Au total, l’A­gence de l’en­vi­ron­nement et de la maîtrise de l’én­ergie (ADEME) estime que ceci devrait per­me­t­tre une réduc­tion des émis­sions de CO  dans l’at­mo­sphère d’en­v­i­ron 7 mil­lions de tonnes. Cette valeur représente 14 % des engage­ments de la France au titre du pro­to­cole de Kyoto.

Pour attein­dre cet objec­tif, l’É­tat a décidé la mise en place d’un ” Plan Bois Con­struc­tion Envi­ron­nement ” reposant sur :

• le décret d’ap­pli­ca­tion de l’ar­ti­cle 21.5 de la loi sur l’air
  Le pro­jet de décret qui doit être pub­lié en 2002 repose sur l’af­fichage de la volon­té du maître d’ou­vrage de faire plus ou moins appel au bois et ceci dès l’étab­lisse­ment du pro­gramme de l’ou­vrage avant que l’ar­chi­tecte n’in­ter­vi­enne. Il devra ultérieure­ment veiller au respect de ce choix par l’ar­chi­tecte puis par les entreprises.
  Des ratios moyens de vol­umes de bois con­som­més par mètre car­ré de SHON (sur­face hors œuvre nette) ont été défi­nis pour cha­cune des 12 grandes caté­gories d’ou­vrages représen­tant les dif­férentes typolo­gies de bâti­ment. Des exem­ples d’ap­pli­ca­tion du décret per­me­t­tront aux maîtres d’ou­vrage d’ori­en­ter leur choix.
   
• un accord-cadre nation­al ” Bois Con­struc­tion Environnement ”
  Signé le 28 mars 2001 par huit min­istères, l’ADEME et neuf organ­i­sa­tions pro­fes­sion­nelles, cet accord-cadre com­porte une charte et une série d’en­gage­ments de cha­cun des signataires.

La charte définit dix objec­tifs prioritaires :

• con­tribuer à dif­fuser auprès de l’opin­ion publique et des pre­scrip­teurs une infor­ma­tion claire et objec­tive sur les syn­er­gies entre forêt, bois, envi­ron­nement et con­struc­tion, et sur les per­for­mances des pro­duits bois ;
   
• utilis­er la com­mu­ni­ca­tion interne des sig­nataires de la charte pour sen­si­bilis­er les acteurs publics et privés de la con­struc­tion à l’im­pact de l’u­til­i­sa­tion du bois sur la qual­ité envi­ron­nemen­tale du cadre bâti ;
   
• con­courir à offrir des pro­duits indus­triels adap­tés à la demande des trans­for­ma­teurs et util­isa­teurs, en qual­ité, en quan­tité et en prix ;
   
• maîtres d’œu­vre : exam­in­er avec une atten­tion accrue les solu­tions bois, y com­pris pour la réal­i­sa­tion d’ou­vrages où elles ne sont pas ou plus tra­di­tion­nelles. Instau­r­er des modes de dévo­lu­tion des marchés mieux adap­tés à une bonne val­ori­sa­tion tech­nique et économique du matéri­au bois par les entreprises ;
   
• stim­uler les rap­proche­ments entre acteurs pour aug­menter les per­for­mances tech­niques et économiques des tech­nolo­gies bois dans la construction ;
   
• encour­ager les investisse­ments struc­turants de moyen et long terme dans la fil­ière bois construction ;
   
• ren­forcer la recherche publique et privée sur le matéri­au bois, ses com­pos­ites et adju­vants, aus­si bien dans ses domaines d’ex­cel­lence que dans les domaines où il accuse un retard ;
   
• intro­duire les bases d’une con­nais­sance des tech­niques ” bois ” dans les for­ma­tions tech­niques général­istes et dans la for­ma­tion des architectes ;
   
• réex­am­in­er les textes régle­men­taires et nor­mat­ifs afin de cor­riger d’éventuelles dis­po­si­tions défa­vor­ables à l’emploi du bois ;
   
• encour­ager l’ad­hé­sion volon­taire des maîtres d’ou­vrage aux dis­po­si­tions du décret d’ap­pli­ca­tion de l’ar­ti­cle 21–5 de la loi sur l’air visant à une con­som­ma­tion min­i­male de bois dans les bâtiments.

L’É­tat et les pro­fes­sion­nels se sont donc engagés avec le ” Plan Bois Con­struc­tion “, à faire pro­gress­er la part du bois dans la con­struc­tion et, ain­si, accroître la con­tri­bu­tion pos­i­tive de ce matéri­au au développe­ment durable et à la qual­ité envi­ron­nemen­tale des bâtiments. 

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