La construction et l'exploitation de toutes sortes de bâtiments utilisent de grandes quantités d'énergie et de ressources naturelles. Les chercheurs du monde entier ont donc cherché des moyens de rendre les bâtiments plus efficaces et moins dépendants des matériaux à forte intensité d'émissions.

Maintenant, un projet développé dans le cadre d'une classe du MIT a mis au point une conception à haute efficacité énergétique pour un grand bâtiment communautaire qui utilise l'un des matériaux de construction les plus anciens au monde. Pour cette structure, appelé "la maison longue, « des bois massifs fabriqués à partir de bois conventionnel seraient stratifiés ensemble comme une sorte de contreplaqué surdimensionné.

Le design sera présenté en octobre à la Maine Mass Timber Conference, qui se consacre à l'exploration de nouvelles utilisations de ce matériau, qui peut être utilisé pour construire un coffre-fort, immeubles de grande hauteur sains, si les codes du bâtiment le permettent.

John Klein, un chercheur du département d'architecture du MIT qui a enseigné un atelier appelé Mass Timber Design qui a proposé le nouveau design, explique qu'« en Amérique du Nord, nous avons une abondance de ressources forestières, et une grande partie est envahie. Il y a un effort pour trouver des façons d'utiliser les produits forestiers de manière durable, et les forêts subissent activement des processus d'éclaircissage pour prévenir les incendies de forêt et les infestations de coléoptères. »

Les gens ont tendance à considérer le bois comme un matériau approprié pour les structures de quelques étages seulement, mais pas pour les grandes structures, dit Klein. Mais déjà, certains constructeurs commencent à utiliser des produits en bois massif (un terme qui s'applique essentiellement à tous les produits en bois beaucoup plus gros que le bois d'œuvre conventionnel) pour de plus grandes structures, y compris les immeubles de hauteur moyenne jusqu'à 20 étages. Même les bâtiments plus hauts devraient finalement être pratiques avec cette technologie, il dit. L'un des plus grands bâtiments en bois massif aux États-Unis est le nouveau 82, Bâtiment de conception John W. Olver de 000 pieds carrés à l'Université du Massachusetts à Amherst.

L'une des premières questions que les gens se posent lorsqu'ils entendent parler d'une telle construction a trait au feu. Des structures en bois aussi hautes peuvent-elles vraiment être sûres ? En réalité, Klein dit, des tests ont démontré que les structures en bois massif peuvent résister au feu aussi bien voire mieux que l'acier. C'est parce que le bois exposé au feu produit naturellement une couche de charbon, qui est très isolant et peut protéger la majeure partie du bois pendant plus de deux heures. Acier, en revanche, peut échouer soudainement lorsque la chaleur le ramollit et le fait se déformer.

Klein explique que cette résistance naturelle au feu est logique lorsque vous pensez à laisser tomber une allumette allumée sur un tas de copeaux de bois, au lieu de le déposer sur un journal. Les copeaux s'enflammeront, mais sur le journal, une allumette va simplement crachoter. Plus la masse du bois est grande, mieux il résiste à l'inflammation.

La structure conçue par la classe utilise des poutres massives constituées de couches de placages de bois lamellés ensemble, un procédé connu sous le nom de bois de placage stratifié (LVL), transformé en panneaux de 50 pieds de long, 10 pieds de large, et plus de 6 pouces d'épaisseur Ceux-ci sont coupés sur mesure et utilisés pour faire une série de grandes arches, 40 pieds de haut jusqu'au sommet central et s'étendant sur 50 pieds de large, fait de sections avec une section transversale triangulaire pour ajouter de la résistance structurelle. Une série de ces arches est assemblée pour créer un grand espace clos sans avoir besoin de supports structurels internes. La conception plissée du toit est conçue pour accueillir des panneaux solaires et des fenêtres pour l'éclairage naturel et le chauffage solaire passif.

"La profondeur structurelle obtenue en construisant la section triangulaire nous aide à atteindre la portée libre souhaitée pour l'espace commun, tout en prêtant un langage visuel à l'intérieur comme à l'extérieur de la structure, " dit Demi Fang, un étudiant diplômé en architecture du MIT qui faisait partie de l'équipe de conception. "Chaque arc se rétrécit et s'élargit sur toute sa longueur, car tous les points le long de l'arc ne seront pas soumis à la même amplitude de forces, et cette profondeur de section variable exprime à la fois des performances structurelles tout en encourageant les économies de matériaux, " elle dit.

Les arches seraient préfabriquées en sections, puis boulonnés ensemble sur place pour faire le bâtiment complet. Parce que le bâtiment serait en grande partie préfabriqué, le processus de construction réel sur site serait grandement rationalisé, dit Klein.

"La Maison Longue est un bâtiment multifonctionnel, conçu pour s'adapter à une gamme de scénarios d'événements allant du coworking, cours d'exercices, mélangeurs sociaux, des expositions, dîners-rencontres et conférences, " Klein dit, ajoutant qu'il s'appuie sur une longue tradition de telles structures communautaires dans les cultures du monde entier.

Alors que la production de béton, utilisé dans la plupart des grands bâtiments du monde, implique d'importants rejets de gaz à effet de serre provenant de la cuisson du calcaire, la construction en bois massif a l'effet inverse, dit Klein. Alors que le béton s'ajoute à la charge mondiale de gaz à effet de serre, le bois le diminue en fait, parce que le carbone extrait de l'air pendant la croissance des arbres est essentiellement séquestré aussi longtemps que dure le bâtiment. « Le bâtiment est un puits de carbone, " il dit.

Un obstacle à une plus grande utilisation du bois massif pour les grandes structures se trouve dans les codes du bâtiment américains actuels, Klein dit, qui limitent l'utilisation du bois de charpente aux bâtiments résidentiels jusqu'à cinq étages, ou des bâtiments commerciaux jusqu'à six étages. Mais la construction récente de bâtiments en bois beaucoup plus hauts en Europe, Australie, et le Canada, y compris un bâtiment en bois de 18 étages en Colombie-Britannique, devrait aider à établir la sécurité de ces bâtiments et conduire aux changements de code nécessaires, il dit.

Le design Longhouse a été développé par une équipe interdisciplinaire en 4.S13 (Mass Timber Design), un atelier de conception au département d'architecture du MIT qui explore l'avenir des bâtiments durables. L'équipe comprenait John Fechtel, Paul Court, Demi Croc, Andrew Bross, Hyerin Lee, et Alexandre Beaudouin-Mackay. Il a été soutenu par le Département d'Architecture, BuroHappold Engineering et Nova Concepts.