Oui aux constructions bois en zone sismique

Dossier Spécial : oui au bois en zone sismique

Construire en bois en zone sismique présente de multiples intérêts...

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Les séismes sont hélas riches d’enseignement pour les professionnels de la construction. Qu’il s’agisse de séismes récents, comme à Haïti, à Aquila,  à Kobé ou dans le Frioul, ou plus anciens, comme en Arménie, en Algérie, en Turquie, en Chine, en Californie…les mêmes symptômes produisent les mêmes effets. Les photos des sinistres  montrent souvent une meilleure tenue des constructions en bois, comparativement à des ouvrages maçonnés simples.

Les constructions en bois qui ont subi des séismes ne sont pas pour autant réutilisables, mais elles gardent plus souvent leur cohésion globale et s’effondrent moins sur leurs habitants. La légèreté, prônée pour les constructions en zone sismique, quelle que soit le mode constructif retenu, prend avec le bois toute sa valeur : pas ou peu de structures lourdes et massives, susceptibles de blessures graves ou fatales pour les occupants des lieux.

De par le monde, les nombreuses simulations réalisées sur des maquettes ou des prototypes à l’échelle 1, confirment ces observations visuelles. Pour une efficacité maximale en zone sismique, il faut d’abord bénéficier d’un terrain suffisamment homogène et de constitution adaptée, retenir des volumes simples, une mise en œuvre rigoureuse et soignée, des aménagements intérieurs qui limitent les blessures en cas de séisme. Le reste n’est que logique, une fois que l’on a intégré la nécessité de maintenir une structure soit suffisamment monolithique, soit au contraire relativement souple, c’est là le premier atout du bois.

 

La sismicité : une préoccupation relativement récente en métropole

La sismicité dela Côted’Azur est admise de longue date dans l’esprit de tous, et dans une moindre mesure, celle des Alpes et des Pyrénées. Plus récemment,  à l’occasion de la traduction en droit français des réglementations européennes, des régions jusque-là épargnées par la sismicité (anciennes règles PS92) sont devenues concernées via la nouvelle carte EC8.

Ces zones « nouvellement sismiques » se situent essentiellement sur la façade Ouest et au centre du pays. Il s’agit de sismicité limitée, qui ne génère pas de contraintes très importantes. Plus largement en France métropolitaine, y compris dans les zones de sismicité plus élevée, rendre un ouvrage conforme à la réglementation sismique nécessite surtout de la logique. En cas de séisme, un ouvrage doit résister pour protéger les personnes et supporter cet événement sans dégradations majeures ni ruptures. Pour répondre à ces contraintes, il est nécessaire de connaître la nature du site, de maîtriser le comportement des matériaux retenus et la façon dont ils réagissent entre eux.

Les volumes complexes peuvent être divisés en volumes simples, les balcons, loggias et autres encorbellements peuvent être prévus, à condition qu’ils soient fixés à leur base et reliés à la structure du bâtiment.

 

Le bois : un comportement bien adapté aux contraintes sismiques

Les efforts les plus pénalisants lors d’un séisme sont les efforts horizontaux pour une construction. Des efforts importants apparaissent dans les murs et les poteaux, provoquant des effets de soulèvement dans les fondations et parfois de la torsion. Pour répondre  à ces contraintes, deux axes de techniques constructives sont possibles. Le concepteur peut s’orienter vers une structure très rigide et monolithique capable d’encaisser ces efforts sans désordres, ou au contraire retenir une structure très souple qui absorbe l’énergie. C’est le cas des structures à base de bois, matériau fibreux naturellement élastique.

Dans cette configuration, le comportement du bâtiment dans sa globalité dépend alors principalement des assemblages, et de leur capacité à dissiper l’énergie générée par le séisme. Si le bois est le matériau idéal pour répondre à ces contraintes, toutes les techniques utilisant le bois n’ont pas les  mêmes performances vis-à vis des séismes.

L’ossature bois, technique de loin la plus répandue, peut répondre aux contraintes sismiques jusqu’au niveau R+2, parfois R+4 dans certaines configurations favorables. Les panneaux bois contrecollés permettent selon le cas de figure d’aller  plus loin, la limite se situant de toute façon dans les capacités d’assemblages.

 


Du «  tout bois»  aux solutions mixtes

La mixité des solutions (tout bois, bois et béton, bois et métal) présente des intérêts divers en fonction des circonstances. On ne peut pas en aucun cas hiérarchiser les différentes techniques, mais définir des choix en fonction des caractéristiques de chaque projet.

D’emblée, il faut prendre en compte l’anisotropie naturelle du bois, c’est à dire ses capacités à présenter des propriétés mécaniques variables en fonction de l’orientation des fibres : dans le sens de la  longueur des fibres (plan longitudinal), dans le sens des rayons ligneux (plan radial), dans le sens perpendiculaire aux fibres (plan transversal) ou encore par rapport aux cernes annuels de croissance (plan tangentiel).

Cette caractéristique permet de comprendre l’intérêt de mixer les techniques bois entre elles, par exemple : des panneaux contrecollés, des poutres en lamellé-collé et des éléments d’ossature bois classiques, mais aussi de mixer le bois et le métal, le bois et le béton. On se retrouve alors en présence de structures composites, qui permettent de gagner de la masse, d’augmenter les portées, de réduire les épaisseurs, tout en optimisant les performances mécaniques.

La mixité bois-métal représente l’association naturelle de matériaux parfaitement complémentaires. Le métal permet d’alléger la structure, on le retiendra pour les éléments devant travailler en traction, et le bois pour les zones devant travailler en compression. On additionne ainsi les qualités des deux matériaux.

Les structures bois/béton connaissent un développement significatif, justifié par des contraintes spécifiques, y compris en zone sismique. Un cas très parlant est celui de maisons mitoyennes ou de petits collectifs. Le bois est privilégié en façades, pour ses qualités d’isolation thermique, de confort et d’aspect. Le béton est retenu pour les murs de refend, certains planchers ou pour réaliser un noyau central, principalement dans une recherche de contreventement et/ou d’isolation acoustique.

 

Grande hauteur et sismicité

Construire en bois, en hauteur et en zone sismique présente de multiples intérêts. L’exemple d’un R+7 réalisé récemment dans les Vosges, démontre la pertinence d’un tel projet, dans une région à sismicité moyenne, vouée au bois.

La hauteur atteinte dans ce projet démontre que le respect des différentes réglementations incendie et acoustique, est parfaitement possible avec des solutions techniques simples. Mieux encore, des essais en cours, programmés dans le cadre de la nouvelle réglementation européenne, devraient quelque peu desserrer le carcan actuel, et laisser plus de souplesse dans le choix des essences et de leurs différents usages.

En rénovation, en France comme en Europe, on constate un manque récurrent de logements. Les aménageurs et les architectes cherchent à remplir les dents creuses. Le bois a des atouts  à faire valoir dans cette configuration, tant au niveau de la mise en œuvre (réduction des contraintes d’approvisionnement, rapidité, réduction des nuisances, propreté…) que du risque sismique, par ses qualités naturelles de légèreté et de souplesse… mais pas seulement. Vis-à-vis de la résistance aux séismes, la masse rajoutée peut être utilisée comme un amortisseur, une solution qui peut permettre à des bâtiments relativement anciens de répondre aux normes, dans des régions qui n’étaient pas auparavant considérés « à risques ». 

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