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Eléments porteurs en béton allégé de bois

 

Ce projet porte sur le développement de nouvelles bases pour des éléments porteurs constitués de bois et de béton allégé de bois. Outre leur fonction structurale, ces éléments de construction novateurs contribuent à l’isolation phonique et thermique et présentent ainsi des avantages économiques et écologiques.

Description du projet (projet de recherche terminé)

L’équipe de recherche a développé différents mélanges de béton allégé de bois, puis évaluait leur adéquation en tant que matériau porteur. Les chercheurs ont alors conçu des éléments de plancher et de mur en béton allégé de bois, effectué des tests sur différents types de connexion et vérifié leur comportement structural dans des essais de charges à grande échelle. L’étude expérimentale et analytique visait à évaluer leur comportement jusqu’à la rupture ainsi qu’à long terme. Les scientifiques ont ainsi pu élaborer des méthodes de dimensionnement proches de la pratique. Le comportement structural permet l’utilisation de ce type d’éléments de plancher dans la construction de logements, de bureaux et d’écoles. Outre la fonction statique, les scientifiques ont également évalué l’isolation et le stockage thermique, la protection en cas d’incendie, l’insonorisation, la durabilité et la compétitivité économique des éléments de plancher et de murs en béton allégé de bois.

Contexte

Les produits à base de bois liés au ciment sont utilisés depuis longtemps comme éléments non porteurs, par exemple en tant que plaques d’insonorisation ou de protection contre le feu. En principe, le béton allégé de bois pourrait aussi être utilisé pour réaliser des planchers et des murs porteurs et répondre, outre aux exigences statiques, également à d’autres fonctions (isolation thermique, phonique et protection incendie). Les connaissances actuelles relatives aux éléments porteurs en béton allégé de bois sont toutefois trop limitées pour permettre une application pratique. Les données qui font défaut concernent surtout la composition du béton allégé de bois requise en fonction des différentes utilisations, le type de connexion approprié, les moyens rentables de conception d’éléments de plancher ou de mur, les méthodes possibles de dimensionnement de ces éléments de construction et leurs avantages écologiques.

Objectif

Le projet avait pour objectif de mettre au point différents mélanges de béton allégé de bois et d’évaluer leur adéquation en tant que matériau porteur dans les éléments de construction en bois et en béton allégé de bois.

Importance

Comparés aux éléments mixtes bois-béton conventionnels, les éléments porteurs en béton allégé de bois présentent un poids moindre. Ils disposent, d’une façon intégrée, d’une insonorisation et d’une protection contre le feu, et peuvent être activés comme stockage thermique. De par leur teneur élevée en bois, ces éléments de construction innovants sont largement basés sur des ressources renouvelables. Ils peuvent aussi être recyclés par combustion après leur démontage et présentent donc d’avantages écologiques par rapport aux autres matériaux de construction. Les résultats du projet démontrent la faisabilité des constructions à base de béton allégé de bois et contribuent ainsi à rendre plus compétitive l’utilisation du bois disponible en Suisse.

Résultats

Des formulations de béton allégé de bois (BAB) ont pu être définies afin de disposer d’un nouveau matériau de construction coulable, auto-compactant, léger et économique. Grâce aux études réalisées, il a été constaté que les BAB présentaient une grande capacité à stocker la chaleur. Leurs propriétés d’isolation thermique sont comparables à celles d’autres bétons légers.

Les propriétés mécaniques (p.ex. module d’élasticité ou résistance à la compression) des BAB sont toutefois faibles et constituent un obstacle à leur utilisation en tant que matériau de substitution pour le béton léger conventionnel. Dans les éléments de construction, il est donc nécessaire que les BAB travaillent en mode mixte avec d’autres composants. En outre, les déformations à long terme des BAB sont considérables et doivent donc être prises en compte dans la conception et la vérification des éléments porteurs.

Les BAB conviennent bien à la réalisation de chapes et à la protection incendie, p.ex. pour envelopper les éléments en bois. Néanmoins, ils peuvent être recyclés dans la production de chaleur ou d’électricité, grâce à leur grande valeur calorifique. L’incinération de BAB ne nécessite par ailleurs pas de système de traitement des fumées de combustion ni d’équipement pompier particulier. En raison des taux élevés de résidus de combustion, ces matériaux doivent être incinérés avec d’autres combustibles et l’utilisation ultérieure des cendres doit encore faire l’objet de recherches.

Titre original

Wood and wood-based concrete: The building material of the future?

Responsable du projet

  • Prof. Daia Zwicky, Hochschule für Technik und Architektur, Freiburg

 

 

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 Contact

Prof. Daia Zwicky Institut des Technologies de l’Environnement Construit
Haute école d’ingénierie et d’architecture
Bd. de Pérolles 80 Postfach 32 1705 Freiburg +41 26 429 69 50 daia.zwicky@hefr.ch