Les tests sismiques sur les bâtiments en bois lamellé-croisé fournissent des données précieuses

La construction bois est en plein essor – pourtant des lacunes dans les connaissances en matière de sécurité sismique demeurent. La raison? La période fondamentale d’oscillation, une des grandeurs les plus importantes en génie parasismique, est difficile à estimer et les méthodes existantes pour la déterminer donnent des résultats souvent d’une grande disparité. Afin de disposer de données univoques sur la période fondamentale d’oscillation des constructions en bois lamellé-croisé, des chercheurs et chercheuses de l’Institut de la construction bois, des structures et de l’architecture IHTA de la Haute école spécialisée bernoise BFH ont effectué une série de tests sur un bâtiment de quatre étages en bois suisse, construit spécialement à cet effet. «Les résultats de ces essais permettent aux ingénieur-e-s de déterminer de manière plus fiable les propriétés dynamiques, notamment la période d’oscillation fondamentale, des constructions en bois», explique Martin Geiser, responsable de projet. «Cela permet de planifier plus efficacement les mesures de construction en matière de sécurité parasismique et ainsi de diminuer les couts.»

Essais sur les bâtiments en bois lamellé-croisé

Après avoir examiné les parois en bois lamellé-croisé destinés à la construction en laboratoire, sur le banc d’essai, les chercheurs et chercheuses ont construit par étapes le bâtiment test de 4x5 m sur le site de la BFH à Vauffelin (BE). Après chaque nouvel étage, ils et elles ont mesuré les vibrations naturelles du bâtiment, dues par exemple au vent, à l’aide d’accéléromètres. Pour les tests suivants, ils et elles ont simulé des forces plus importantes agissant horizontalement sur le bâtiment. Lors de ces essais d’oscillation, la structure en bois a été déviée horizontalement puis relâchée au moyen d’un câble en acier fixé chaque fois à l’étage supérieur. Lors d’un dernier essai réalisé le 21 mai devant le public, les chercheurs et chercheuses ont fait s’effondrer le bâtiment pour vérifier si le point de rupture prévu pouvait développer sa ductilité.

Comparaison avec les constructions à ossature bois

Ces essais sont déjà les troisièmes du genre menés par la BFH. En 2019, les scientifiques de l’IHTA avaient déjà testé les propriétés dynamiques d’un bâtiment en bois; il s’agissait alors d’une construction à ossature bois. En 2021, des études ont été menées sur des bâtiments en bois massif valaisans. «Comme prévu, la période d’oscillation de base des bâtiments en bois lamellé-croisé est plus courte que celle des bâtiments à ossature bois ou en bois massif», explique Martin Geiser. «Cela s’explique par le fait que les murs de contreventement en bois lamellé-croisé sont nettement plus rigides.» Pour les ingénieur-e-s, cela signifie d’une part que les murs en bois lamellé-croisé peuvent être utilisés de manière idéale pour le renforcement des bâtiments et d’autre part qu’il peut être intéressant de réduire les forces sismiques élevées par un dimensionnement ductile.
Les connaissances ainsi acquises permettent de lancer une campagne de mesures sur des bâtiments existants, qui permettra notamment d’étudier l’influence des éléments de construction secondaires tels que les fenêtres ou les portes. Leur influence n’a pas encore été couverte par les projets menés jusqu’à présent.

Le projet de recherche a bénéficié du soutien de l’Office fédéral de l’environnement OFEV, de l’Association Jurassienne des Menuisiers, Charpentiers et Ébénistes AJMCE ainsi que d’un grand nombre d’autres partenaires de projet.