L'animation illustre le processus d'assemblage du bâtiment en bois massif à partir d'un ensemble de composants fabriqués en usine. Crédit :Générer l'architecture et les technologies
Un nouveau bâtiment sur le point de prendre forme dans le quartier Roxbury de Boston pourrait, ses concepteurs espèrent, annoncer une nouvelle façon de construire des structures résidentielles dans les villes.
Conçu par les architectes du MIT et le bureau d'études et de construction Placetailor, la structure du bâtiment de cinq étages sera en bois lamellé-croisé (CLT), qui élimine la plupart des émissions de gaz à effet de serre associées aux matériaux de construction standard. Il sera assemblé sur place principalement à partir de sous-ensembles préfabriqués, et il sera si économe en énergie que ses émissions nettes de carbone seront pratiquement nulles.
La plupart des tentatives pour quantifier les contributions d'un bâtiment aux gaz à effet de serre se concentrent sur les opérations du bâtiment, en particulier ses systèmes de chauffage et de refroidissement. Mais les matériaux utilisés dans la construction d'un bâtiment, en particulier l'acier et le béton, sont également des sources majeures d'émissions de carbone et doivent être incluses dans toute comparaison réaliste des différents types de construction.
La construction en bois a eu tendance à se limiter aux maisons unifamiliales ou aux petits immeubles d'appartements avec seulement quelques unités, réduire l'impact qu'elle peut avoir dans les zones urbaines. Mais les développements récents—impliquant la production de composants en bois à grande échelle, connu sous le nom de bois massif; l'utilisation de techniques telles que le bois lamellé-croisé; et les changements dans les codes du bâtiment américains - permettent désormais d'étendre la portée du bois dans des bâtiments beaucoup plus grands, potentiellement jusqu'à 18 étages.
Plusieurs bâtiments récents en Europe ont repoussé ces limites, et maintenant, quelques grands bâtiments en bois commencent également à prendre forme aux États-Unis. Le nouveau projet à Boston sera l'un des plus grands bâtiments résidentiels de ce type aux États-Unis à ce jour, ainsi que l'un des plus innovants, grâce à ses méthodes de construction.
Décrit comme un projet de démonstration de maison passive, le bâtiment de Boston sera composé de 14 unités résidentielles de différentes tailles, ainsi qu'un espace de coworking au rez-de-chaussée pour la communauté. Le bâtiment a été conçu par Generate Architecture and Technologies, une start-up du MIT et de l'Université Harvard, dirigé par John Klein, en partenariat avec Placetailor, un design, développement, et une entreprise de construction spécialisée dans la construction de bâtiments à consommation énergétique nette zéro et neutres en carbone depuis plus d'une décennie dans la région de Boston.
La vue du côté de la rue représente le nouveau cinq étages, Immeuble résidentiel de 14 logements, qui sera l'un des plus grands bâtiments résidentiels en bois massif aux États-Unis. Crédit : Generate Architecture and Technologies
Klein, qui a été chercheur principal au département d'architecture du MIT et est maintenant PDG de Generate, affirme que les grands bâtiments fabriqués à partir de bois massif et assemblés à l'aide de l'approche des kits de pièces que lui et ses collègues ont développées présentent un certain nombre d'avantages potentiels par rapport aux structures conventionnelles de dimensions similaires. Pour commencer, même en tenant compte de l'énergie utilisée pour l'abattage, transport, assemblage, et la finition des pièces de bois de charpente, les émissions totales de carbone produites seraient inférieures à la moitié de celles d'un bâtiment comparable construit avec de l'acier ou du béton conventionnel. Klein, avec des collaborateurs de la société d'ingénierie BuroHappold Engineering et de la société de développement de marchés écologiques Olifant, présentera une analyse détaillée de ces comparaisons d'émissions sur le cycle de vie plus tard cette année lors de la conférence annuelle Passive and Low Energy Architecture (PLEA) à La Corogne, Espagne, dont le thème cette année est « la planification des villes post-carbone ».
Pour cette étude, Klein et ses co-auteurs ont modélisé neuf versions différentes d'un bâtiment en bois massif de huit étages, ainsi qu'une version en acier et une version en béton du bâtiment, tous avec la même échelle globale et les mêmes spécifications. Leur analyse a montré que les matériaux pour le bâtiment à base d'acier produisaient le plus d'émissions de gaz à effet de serre; la version concrète a produit 8 pour cent de moins que cela; et une version du bâtiment en bois massif a produit 53 % de moins.
La première question que les gens ont tendance à poser à propos de l'idée de construire de hautes structures en bois est :qu'en est-il du feu ? Mais Klein dit que cette question a été étudiée en profondeur, et des tests ont montré que, En réalité, un bâtiment en bois massif conserve sa résistance structurelle plus longtemps qu'un bâtiment comparable à charpente d'acier. C'est parce que les gros éléments en bois, généralement un pied d'épaisseur ou plus, sont fabriqués en collant ensemble plusieurs couches de bois de dimensions conventionnelles. Ceux-ci se carboniseront à l'extérieur lorsqu'ils seront exposés au feu, mais la couche carbonisée fournit en fait une bonne isolation et protège le bois pendant une période prolongée. Bâtiments en acier, par contre, peut s'effondrer soudainement lorsque la température du feu approche le point de fusion de l'acier et le fait ramollir.
L'approche par kits développée par Generate et Placetailor, que l'équipe appelle Model-C, signifie qu'en concevant un nouveau bâtiment, il est possible d'utiliser une série de modules préconfigurés, assemblés de différentes manières, pour créer une grande variété de structures de différentes tailles et pour différents usages, un peu comme assembler une structure de jouet à partir de blocs LEGO. Ces sous-unités peuvent être construites dans des usines selon un processus standardisé, puis transportées par camion jusqu'au site et boulonnées ensemble. Ce processus peut réduire l'impact des conditions météorologiques en gardant une grande partie du processus de fabrication à l'intérieur dans un environnement contrôlé, tout en minimisant le temps de construction sur site et donc en réduisant l'impact de la construction sur le quartier.
"C'est un moyen de déployer rapidement ce genre de projets à travers un système standardisé, ", dit Klein. "C'est un moyen de construire rapidement dans les villes, en utilisant une esthétique qui englobe la construction industrielle hors site."
Parce que les éléments structuraux en bois épais sont naturellement de très bons isolants, les besoins énergétiques du bâtiment Roxbury pour le chauffage et le refroidissement sont réduits par rapport à la construction conventionnelle, dit Klein. Ils produisent également une très bonne isolation acoustique pour ses occupants. En outre, le bâtiment est conçu pour avoir des panneaux solaires sur son toit, ce qui permettra de compenser la consommation énergétique du bâtiment.
Le rendu de l'architecte montre le nouveau bâtiment résidentiel en bois massif qui commencera bientôt la construction dans le quartier Roxbury de Boston. Crédit :Générer l'architecture et les technologies
L'équipe a remporté une subvention à l'innovation dans le bois en 2018 du U.S. Forest Service, développer un système basé sur le bois de masse pour les développements résidentiels de milieu de gamme. Le nouveau bâtiment de Boston sera le premier projet de démonstration du système qu'ils ont développé.
"C'est vraiment un système, pas un prototype unique, " dit Klein. Avec l'assemblage sur site de modules préfabriqués, qui comprend des salles de bains entièrement assemblées avec la plomberie en place, il dit que la structure de base du bâtiment peut être achevée en seulement une semaine environ par étage.
"Nous sommes tous conscients de la nécessité d'une transition immédiate vers une économie zéro carbone, et le secteur du bâtiment est une cible de choix, " dit Andres Bernal SM '13, Directeur de l'architecture de Placetailor. "En tant qu'entreprise qui n'a livré que des bâtiments zéro carbone pendant plus d'une décennie, nous sommes très enthousiastes à l'idée de travailler avec le CLT/bois massif comme option pour étendre notre approche et partager le kit de pièces et les leçons apprises avec le reste de la communauté de Boston. »
La vue intérieure montre l'espace de coworking communautaire au premier étage du nouveau bâtiment. Crédit :Générer l'architecture et les technologies
Avec les codes du bâtiment américains autorisant désormais les bâtiments en bois massif jusqu'à 18 étages, Klein espère que ce bâtiment marquera le début d'un nouvel essor de la construction à base de bois ou hybride, qui, selon lui, pourrait aider à fournir un marché pour la foresterie durable à grande échelle, ainsi que pour la durabilité, logements à consommation énergétique nette zéro.
« Nous le considérons comme très compétitif avec le béton et l'acier pour les bâtiments de 8 à 12 étages, " dit-il. De tels bâtiments, il ajoute, sont susceptibles d'avoir un grand attrait, surtout aux jeunes générations, car « la durabilité est très importante pour eux. Cela fournit des solutions aux développeurs, qui ont une réelle différenciation sur le marché."
Il ajoute que Boston s'est fixé comme objectif de construire des milliers de nouveaux logements, et aussi un objectif de rendre la ville neutre en carbone. "Voici une solution qui fait les deux, " il dit.
Cette histoire est republiée avec l'aimable autorisation de MIT News (web.mit.edu/newsoffice/), un site populaire qui couvre l'actualité de la recherche du MIT, innovation et enseignement.
