Développement de projets Bois

à l’exemple d’un siège de l’entreprise en Suisse

Vision

Vue de haut, la conception de Shigeru Ban ressemble à un serpent géant en bois. Pour son projet, l’architecte a particulièrement mis l’accent sur le bois, car c’est le seul matériau de construction écologique au monde qui soit renouvelable, mais aussi car la ville de Bienne est aussi connue pour sa technologie avancée du bois. L’objectif de ce projet inhabituel est de créer un bâtiment innovateur et emblématique pour la ville par l’utilisation et la combinaison des matériaux les plus divers.

Planification & conception

La structure de base du bâtiment se compose d’éléments en bois lamellé-collé dont la structure en grille prend la forme organique d’un serpent qui se déplace au sol en sinuant. La structure en bois lamellaire forme la structure porteuse.

Les ouvertures respectives en forme de losange qui résultent de la structure porteuse primaire sont fermées au moyen des éléments de remplissage les plus divers. Les remplissages sont conçus sous la forme d’éléments courbés en raison de la forme incurvée de la structure du bâtiment. Diverses exigences liées à la fonctionnalité de l’enveloppe finale du bâtiment forment la base pour le choix du type d’élément respectif.

Fondamentalement, quatre types d’éléments différents sont utilisés pour répondre aux exigences élevées en matière de conception, d’isolation thermique, d’insonorisation et de protection solaire. Ceux-ci se composent généralement d’une armature en bois incurvée, ronde ou fraisée en trois dimensions et revêtant différentes formes. Il en résulte un total de 2 800 unités d’éléments de façade géométriquement différents avec, entre autres, les structures suivantes :

Des éléments de cavité fermée (CCF) avec un triple vitrage isolant et plan en intérieur, avec une couche d’isolation thermique, un simple vitrage incurvé en extérieur, ainsi qu’un entraînement trapézoïdal à contre-traction, disposé au centre dans l’interstice. Les éléments sont dotés d’un approvisionnement permanent en air de balayage, afin de faire entrer et sortir de l’air sec de manière ciblée dans l’interstice et éviter ainsi toute formation de condensat.
Des éléments de coussin d’air ETFE, réalisés à partir de feuilles ETFE opaques et transparentes, avec une plaque de polycarbonate incurvée et plusieurs plaques-entretoises dans l’interstice. Les coussins sont multicouches et sont également traversés par de l’air.

Certains éléments ont également été équipés de modules photovoltaïques.

En particulier, le choix de l’essence appropriée et la détermination du meilleur degré de séchage du bois ont été essentiels pour la fonctionnalité des éléments de façade.

Tests de composants et de matériaux

Globalement, l’enveloppe du bâtiment est un nouveau développement. La structure géométrique sous forme libre est unique, que ce soit au niveau des éléments d’insertion dans la construction en bois ou des techniques utilisées pour répondre aux exigences physiques.

Voici un extrait des essais réalisés :

Essais d’insonorisation avec des éléments d’origine
Analyses photométriques
Analyses et calculs du coefficient de transfert thermique global (valeur g)
Essais statiques
Tests d’encollage entre le bois et le verre pour les éléments CCF
Analyses du système de laquage pour les surfaces en bois et essais à longue terme pour la qualité de surface
Tests de volatilité dans l’élément CCF pour les éléments individuels ainsi que pour l’ensemble du système
Essai de cycle de l’entraînement à contre-traction pour la protection solaire dans l’élément CCF

Modèle

Un modèle optique dans la construction d’origine a été réalisé respectivement pour les divers éléments d’insertion.

En outre, une maquette globale de performance a été construite pour les essais d’étanchéité au vent et à la pluie battante.

Fabrication

Tous les éléments ont été entièrement préfabriqués et livrés sur le chantier dans un état « prêt à monter », la dimension des éléments faisant généralement 2,3 m x 2,3 m.

Les armatures en bois ont été entièrement fraisées au moyen de machines de fraisage à 5 axes, dans leur structure correspondant à la forme organique du bâtiment. La liaison par encollage des films en FPO a été réalisée sous vide. Les éléments CCF ont été raccordés à une alimentation temporaire en air de balayage immédiatement après la fabrication en usine afin d’éviter la formation de condensation pendant le transport. Les éléments photovoltaïques ont été pliés et encollés à froid.

Montage

Le système de support de verre a été mis en place sur la structure de bois primaire préalablement construite. Les éléments préfabriqués ont été fixés à la structure en bois à l’aide d’une grue dans la séquence appropriée et pourvus de lames de pression. La séquence d’assemblage a été déterminée à l’avance, sachant que le principal paramètre était le poids respectif interagissant avec l’élément utilisé sur la structure porteuse. La séquence d’assemblage dépendait d’une répartition homogène des charges agissant sur l’état d’assemblage en continu.

Immédiatement après l’insertion et le montage des éléments CCF, ces derniers ont été découplés sur le chantier du système temporaire d’alimentation en air de balayage et raccordés au système final d’alimentation en air, préalablement mis en place et installé sur le bâtiment. L’assemblage a eu lieu à l’aide d’un échafaudage et de grues.