Sur l’ancien site de l’imprimerie de la Gazet van Antwerpen, sur la rive gauche et juste à côté de la nouvelle liaison Oosterweel, un nouveau parc d’activités va voir le jour. Un premier immeuble de bureaux de près de 7.000 m² a entre-temps été livré. La durabilité constitue de loin le pilier le plus important. En témoigne notamment le choix du bois pour la structure de toiture de l’un des bâtiments. Jens Piedfort (Van Laere, entrepreneur général), Ramon Alvarez Roa (POLO Architects), Jan Leenaerts (Groep Bouwen, maître de l’ouvrage) et Guy Thijs (Laminated Timber Solutions, fournisseur de la construction en bois) vous diront pourquoi le bois a été privilégié.
Triple objectif du projet Campus West
Espaces multifonctionnels dans un environnement vert
“Notre vision était claire. Nous voulions un bureau paysager, permettant d’utiliser les différents espaces de manière flexible. Les travailleurs doivent, en d’autres termes, pouvoir travailler dans quasiment chaque partie du bâtiment, que ce soit à un bureau classique ou à un îlot, quelque part dans le bâtiment. Tel était le point de départ”, résume Jan Leenaerts, ingénieur de projet au sein de Groep Bouwen. Ramon Alvarez Roa, architecte chez POLO Architects, ajoute: “Le maître de l’ouvrage voulait un concept innovant, adapté à une nouvelle manière de travailler.”
Durabilité, fil rouge à travers le campus
Alvarez Roa: “Le projet devait respirer la durabilité. C’est pourquoi de nombreuses ‘mesures passives’ ont été prises. Le bâtiment est avant tout compact, ce qui limite les déperditions de chaleur. Une protection solaire a aussi été placée au niveau des façades ouest-sud et des éléments en verre ont été prévus en fonction de l’orientation. Indépendamment de cela, l’eau de pluie est réutilisée et des techniques durables ont été implémentées.”
Pour l’immeuble de bureaux actuel, on a choisi une construction de toiture en origami pyramidale en épicéa lamellé (BLC). “En optant pour le bois, nous jouons sur le caractère durable”, explique Leenaerts. Au départ, ils avaient envisagé d’étancher la toiture avec du zinc. “Lors de l’élaboration du dossier, nous avons examiné différentes solutions pour rendre la toiture étanche à l’eau. L’option d’un étanchement bitumineux s’est avérée meilleure”, précise Alvarez Roa.
Esthétique importante
Le bois est non seulement durable mais est également un plaisir pour les yeux. L’esthétique joue un rôle majeur dans ce projet. C’est pour cette raison que la structure de toiture en bois est laissée visible à l’intérieur du bâtiment et qu’on a opté pour des colonnes en béton plutôt que pour des colonnes en bois. Vous lirez dans la suite de cet article pourquoi des colonnes en béton ont été privilégiées.
Du bois pour la structure de toiture, un choix évident
POLO Architects et Groep Bouwen avaient une certaine idée en tête quand ils se sont adressés au bureau de stabilité. Le bureau a réalisé un premier modèle et s’est ensuite tourné vers Laminated Timber Solutions (LTS). “On nous a contactés pour voir à quoi ressembleraient les assemblages d’une structure de toiture en bois et comment nous pouvions garantir le caractère esthétique de la construction”, raconte Guy Thijs, ingénieur technico-commercial chez LTS. “Les architectes se sont également renseignés sur la faisabilité de certaines solutions et nous ont demandé comment nous pouvions intégrer les techniques dans le projet.”
Guy Thijs, ingénieur technico-commercial chez Laminated Timber Solutions: “LTS a été impliqué dès l’avant-projet dans le projet. Dès les premières réunions avec l’architecte, le bureau d’études et le maître de l’ouvrage, il a été clair que la structure de toiture serait exécutée en bois”
La combinaison de béton et d’une structure de toiture en acier n’était pas une option
“Des alternatives n’ont en fait pas été passées en revue”, souligne Leenaerts. “La combinaison classique de béton et d’acier n’a jamais été mise non plus dans la balance.”
Thijs: “LTS a été impliqué dès l’avant-projet dans le projet. Dès les premières réunions avec l’architecte, le bureau d’études et le maître de l’ouvrage, il a été clair que la structure de toiture serait exécutée en bois.”
Leenaerts: “A un moment donné, on a même pensé à construire l’ensemble en bois. Mais comme il est question de grandes portées et que la stabilité constituait un point délicat, on a décidé de combiner le bois et des colonnes en béton.”
Jens Piedfort, responsable de projet chez Van Laere: “Si nous avions opté pour des colonnes en bois, elles auraient été bien plus larges que les colonnes en béton actuelles. Des colonnes en bois auraient non seulement pris plus de place mais le résultat aurait, en outre, été moins esthétique.”
Il y avait encore d’autres arguments en faveur du coulage des colonnes en béton. Il aurait ainsi été plus complexe de prévoir les découpes pour les techniques dans des colonnes en bois et il y aurait eu des défis supplémentaires en matière de stabilité.
Une construction en épicéa peut aussi être résistante au feu
Cela en surprendra plus d’un mais les éléments de construction en bois sont bel et bien résistants au feu. En cas d’incendie, l’extérieur du bois se carbonise mais le matériau conserve tout de même encore une résistance au feu relativement bonne. “Le comportement de l’acier en cas d’incendie est difficilement prévisible. Nous savons, en revanche, assez bien comment le bois réagit. Le bois a une résistance au feu naturelle, sans traitements supplémentaires”, assure Thijs. “C’est vrai”, confirme Piedfort. “Le bois non traité est plus fiable que l’acier non traité.”
Jens Piedfort, responsable de projet chez Van Laere: “Le bois non traité est plus fiable que l’acier non traité”
Une autre raison explique encore le choix du bois. Dans ce concept, une construction de toiture en acier serait revenue bien plus cher qu’une structure en bois. Si on avait opté pour l’acier, il aurait fallu plus de matériau et les éléments de construction auraient dû être dotés d’un revêtement ignifuge. “Une considération financière qui a confirmé le choix du bois”, poursuit Leenaerts.
Dérogation à la norme incendie
Une remarque importante: il a fallu demander une dérogation par rapport à la norme incendie auprès du ministère des Affaires Intérieures. Piedfort: “Vu qu’un bâtiment se compose normalement de différents compartiments coupe-feu et qu’il s’agit ici d’une structure ouverte, diverses mesures devaient être prises en vue de garantir la sécurité en matière d’incendie.” Cela est toutefois indépendant du choix du bois dans la structure de toiture.
Un grand compartiment coupe-feu unique
Le bâtiment dont il est question a une empreinte au sol d’environ 2.800 m², sur trois étages. Chaque bâtiment moyen est réparti en compartiments coupe-feu. Cela signifie que chaque espace doit être résistant au feu et que, si un incendie éclate dans un compartiment, le feu ne peut pas se propager simplement – dans un certain laps de temps – aux autres espaces voisins.
Le ministère a accordé la dérogation, à condition qu’un système de sprinkler soit prévu dans la toiture, mais également différents détecteurs, des ventilateurs pour évacuer la fumée et la chaleur, etc. Leenaerts: “Ces éléments supplémentaires n’ont pas facilité le projet, ni l’étude préliminaire.”
Construction durable en bois avec un délai serré
Le bois permet non seulement de construire de manière durable mais également de construire rapidement. La préparation prend certes un peu plus de temps que pour les méthodes de construction plus traditionnelles mais sur le chantier, cela avance nettement plus vite. Thijs: “6 à 8 semaines de préparation dans les ateliers, 6 à 8 semaines sur le chantier. Cela semble beaucoup mais ce n’est pas le cas. Sachant qu’il s’agit d’un important volume d’éléments de construction, environ 530 m3, et qu’il fallait prévoir des découpes, perforations, pannes, enchevêtrures,…, il n’est pas surprenant que cela ait pris plus de deux semaines.” “Ils ont respecté le délai convenu sans la moindre difficulté”, ajoute Leenaerts.
Jan Leenaerts, ingénieur de projet chez Groep Bouwen: “Il aurait été quasiment impossible d’obtenir avec de l’acier le ‘look & feel’ naturel que nous souhaitions”
La complexité de la construction fait le jeu du bois (BLC)
Un dernier argument, primordial, en faveur du bois était la complexité de la structure. “Il n’y avait pas la moindre marge d’erreur”, réagit Thijs. “Le moindre écart pouvait compromettre le montage de la construction de toiture en bois sur les colonnes en béton. C’est pourquoi le projet a été modélisé dans un programme de BIM. Cela nous a permis de mieux voir comment intégrer notamment les surfaces vitrées (lanterneaux) et les coupoles anti-fumée dans le projet.”
Piedfort: “Les poutres et solives ont été coupées sur mesure sur la base des plans par des machines CNC et ont été dotées des perforations, des découpes,… nécessaires pour intégrer notamment les conduites du système de sprinkler.”
“Calculer les charges correctement afin d’intégrer les différents éléments dans la toiture et de satisfaire aux exigences relatives à la déformation des solives était tout un art aussi”, assure Thijs. Et il n’y a pas que les éléments de construction en bois qui doivent être produits avec précision et minutie. “C’est vrai, cela vaut également pour le gros œuvre. Les points d’ancrage, où une poutre doit rejoindre une colonne en béton, ne peuvent pas se permettre un écart de 1 à 2 mm. Tous les murs et colonnes devaient être parfaitement ajustés. Cela représentait un sérieux défi mais nous n’avons rencontré aucun problème digne d’être mentionné”, relate Piedfort.
Leenaerts: “Avec l’acier, il est plus compliqué de construire une telle structure et de respecter les tolérances nécessaires. Il faudrait, en outre, travailler avec de grandes et longues solives dans un treillis. Il aurait été quasiment impossible d’obtenir avec de l’acier le ‘look & feel’ naturel que nous souhaitions.”
Ramon Alvarez Roa: “Un des défis les plus importants consistait à coordonner les techniques et à prévoir les passages nécessaires au bon endroit.”
Etapes du processus de construction
Etude
Laminated Timber Solutions dispose de son propre service d’études avec des collaborateurs très qualifiés à bord. “LTS a fourni un travail de réflexion énorme”, raconte Leenaerts. “C’est vrai, le service d’études de LTS a collaboré très étroitement avec l’architecte et le bureau de stabilité”, ajoute Piedfort.
Le principal défi? Un système de sprinkler devait pouvoir être monté sous la structure du toit. En d’autres termes, les conduites devaient être intégrées dans les poutres et solives. LTS a réalisé les plans dans un environnement BIM. Le sous-traitant responsable de l’installation de sprinkler s’est basé sur ces plans pour son schéma de conduites. En utilisant la modélisation BIM, on savait exactement où devaient venir les trous. “Il fallait un plan pour le système de sprinkler et un pour les différents éléments de construction”, précise Leenaerts.
Piedfort: “L’exécution en 3D de l’installation exigeait énormément de connaissances et de compétences. Tout devait correspondre avec précision et pouvoir être exécuté en 3D, afin d’éviter les surprises sur le chantier.”
Travaux de préparation dans l’atelier
Après la phase de conception, LTS s’est attaqué à la production des différents éléments de construction. En quelque 6 à 8 semaines, toutes les poutres et solives étaient prêtes, numérotées et prêtes pour le transport. “On prépare en fait un gigantesque puzzle dans l’atelier, pour l’assembler ensuite sur le chantier”, explique Piedfort. Alvarez Roa: “La toiture a été modélisée en 3D. Tous les éléments, y compris les découpes nécessaires et les passages pour les techniques, ont été produits dans l’atelier.”
Thijs: “La finition, comme les côtés biseautés, les coupes, les pannes, les biseautages et les trous percés, a en particulier pris assez bien de temps.”
Montage au sol
Pour des raisons de sécurité, mais aussi pour gagner du temps, la construction de toiture a été préparée au sol à côté du bâtiment. “C’était comme un genre d’atelier ‘outdoor’”, déclare Alvarez Roa. Cela est particulier. Leenaerts: “Nous avons préparé les chevrons triangulaires sur le chantier, dans un gabarit développé spécialement à cet effet.”
“Dans cette structure triangulaire, les quatre solives se rejoignaient en un seul et même point. Le défi ici consistait à réaliser tous les nœuds correctement, de manière à ce que les charges puissent bien être transférées sur la sous-structure. Trois types de calibres ont été réalisés. Ils nous ont permis de construire les formes de la toiture au sol, y compris la couverture de toiture en OSB”, explique Thijs. Une fois toutes les structures prêtes, l’ensemble a été hissé par une grue au-dessus du bâtiment.
Piedfort: “Monter la construction dans son ensemble est non seulement plus sûr, mais cela est aussi nettement plus rapide.”
Le raccord bois-béton
Le montage a été réalisé avec des boulons et des raccords métalliques. “La tolérance des éléments du gros œuvre constituait ici un point important. Il y avait tout au plus quelque deux millimètres de marge. C’est ici, sur les ancres, que les quatre solives se rejoignent”, précise Piedfort.
Accent sur l’acoustique durant la finition
Piedfort: “Il était évident dès le début que nous devions prendre des mesures pour améliorer l’acoustique. Des panneaux acoustiques ont été posés entre les poutres en bois, mais de telle manière que la structure reste parfaitement visible.”
Leenaerts: “On peut comparer une telle structure de toiture en bois à une énorme caisse de résonance. Il fallait donc prendre des mesures pour limiter la résonance dans le bâtiment.
C’est pourquoi des éléments acoustiques ont été placés entre les solives. Outre des plaques de fibres-ciment, nous avons posé des ‘plafonds SAPP’ (Smart Acoustic Passive Power ceilings). Ces plafonds à lamelles assurent non seulement la climatisation du bâtiment mais ils absorbent également le bruit, ce qui améliore le confort acoustique.”
Chaque partie impliquée dès le début
Cette collaboration entre les parties n’est pas la première et ne sera probablement pas la dernière non plus. Piedfort: “La force du projet est le fruit de la collaboration entre les différents partenaires et ce, dès le début du processus de construction. L’interaction, la réflexion orientée sur la solution et la communication générale entre Van Laere, LTS, Groep Bouwen et POLO Architects nous ont permis de réaliser ensemble un projet dont nous pouvons en fait être très fiers.” “Il ne s’agissait pas uniquement d’une structure de toiture complexe. Il y avait également différents défis en termes de concept, d’administration, de technique et d’exécution”, conclut Alvarez Roa.
