Bâtiments médicaux: une ingénierie bois exigeante pour des établissements d’hébergement [a]

Impact Immobilien AG a construit pour la Fondation Aarhus un immeuble d’habitation pour 50 personnes souffrant de multiples handicaps ainsi qu’un bâtiment destiné aux activités. Les deux ont été réalisés par Renggli SA qui, en tant qu’entreprise totale, a assuré l’ensemble des prestations y c. celles ayant trait à l‘architecture, à l’ingénierie bois et à la construction bois. Des enfants occupent l‘immeuble d’habitation et cela jusqu’en automne 2021, les locaux qu’ils utilisent habituellement étant en cours de rénovation. Les occupants de divers lieux emménageront ensuite dans l‘immeuble.

Compte tenu de son utilisation, cet immeuble d’habitation correspond en matière de protection incendie à un hôpital ou à un établissement d’hébergement [a]*. La matérialisation, en particulier, devait par conséquent répondre à des exigences élevées. La réalisation des cinq étages selon un mode de construction bois ainsi que la prise en considération, lors de la conception, d’un éventuel sixième étage, ont également nécessité un grand savoir-faire.

Les exigences liées à la protection incendie concernent, outre la résistance au feu – c’est-à-dire le temps durant lequel un élément de construction doit résister au feu -, aussi la réaction au feu.

Les matériaux de construction sont répartis dans les groupes de réaction au feu RF1 à RF4. RF (réaction au feu) représente la classification des matériaux de construction en fonction de leur réaction en cas d’incendie, voir les détails dans «Produits de construction bénéficiant d’une reconnaissance générale de l’Association des établissements cantonaux d’assurance incendie». Alors que RF4 représente une réaction inadmissible au feu, on ne constate avec un matériau de construction de la catégorie RF1 aucune contribution au feu. Le bois de construction est généralement du bois résineux et fait donc partie du groupe RF3. Les groupes de réaction au feu suivants sont exigés pour les hôpitaux:

• Concept architectural: tous les murs et plafonds devant résister au feu sont réalisés avec des matériaux incombustibles de la catégorie RF1.
• Concept d’extinction: les plafonds et les murs peuvent être réalisés avec un matériau RF3. Les éléments de construction en bois des issues de secours verticales doivent toutefois être revêtus de panneaux de protection incendie 30 de la catégorie RF1. En outre, une installation d’extinction doit être intégrée.

Alors que l’on renonce en grande partie, dans un concept architectural, à l’aspect technique de la protection incendie, ce dernier représente l’élément central dans la conception de l’installation d’extinction. En nous basant sur la comparaison de coûts entre le concept architectural et celui relatif à l’installation d’extinction, nous avons opté pour ce dernier. C’est pourquoi nous avons intégré une installation sprinkler. Les installations d’extinction, ou installations sprinklers, présentent le grand avantage de détecter l’incendie assez tôt et d’intervenir immédiatement. Les incendies peuvent ainsi être combattus dès la phase de développement. Contrairement à ce que l’on voit dans les productions hollywoodiennes,seuls quelques sprinklers sont généralement déclenchés. Il n’y a donc pas de grandes surfaces arrosées.

Nous avons une grande expérience en matière de construction de bâtiments en bois de plusieurs étages. Documenter ce qui avait trait à la statique dans une construction d’une telle complexité a été à l’époque, en 2017, un défi lors de la conception. Une manière d’agir structurée ainsi que la régulation efficace des interfaces entre la constuction massive pour le sous-sol, la construction bois et divers autres travaux ont considérablement facilité le procédé.

Le système d’absorption des charges verticales a été assez simple à concevoir. Comme il s’agit, à partir de la dalle, d’une construction réalisée entièrement avec du bois, celle-ci doit se rigidifier elle-même. Cela signifie que les effets horizontaux du vent et des séismes doivent être absorbés de façon sûre. L’évaluation de la charge résulte d’un examen tridimensionnel du bâtiment. La géométrie et les effets excentriques de la charge ont donc pu être aisément étudiés. Les rigidités sont déterminées en fonction de la structure des parois et des dispositifs de fixation et peuvent être examinées avec précision, sur le plan géométrique, dans la maquette 3D. Ainsi, les plans irréguliers et un attique décalé dans le temps ont pu être pris en considération lors du raidissement.

Comme la maquette 3D est indéfinie sur le plan statique et que certaines adaptations locales ont une influence sur l’ensemble du système, l’élaboration d’un système est un processus iteratif. Les adaptations du renforcement, par exemple, génèrent une force portante accrue et ont en même temps pour conséquence une modification de la rigidité des murs. Avec cette méthode de travail itérative, nous avons pu déterminer et optimiser le système porteur horizontal. Un processus partiellement automatisé que nous avons conçu, caractérisé par son intelligibilité et son efficacité, a rendu cela possible.

Afin de pouvoir transférer d’étage en étage les forces de traction et de pression résultant des effets horizontaux, nous avons utilisé un type de lien particulier: l’assemblage bois-bois à quadruple cisaillement est en mesure de transférer sûrement les forces normales. Nous pouvons ainsi utiliser judicieusement les matériaux.

Le projet Aarhus est un bon exemple permettant de montrer de quelle façon des exigences complexes peuvent être satisfaites avec des bâtiments en bois, en particulier les grandes exigences en matière de protection incendie auxquelles nous avons su répondre avec des solutions intelligentes. L’atmosphère agréable au sein d’un bâtiment en bois ainsi que les surfaces visibles en bois produisent inconstestablement, de façon naturelle, un effet bénéfique sur la santé, selon une méta-étude de l’Université technique de Munich (en allemand) – la conception des hôpitaux ayant généralement un caractère plutôt aseptisé.

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