Un toit en bois sans poutres pour le parlement cantonal à Lausanne
© 2016 EPFL – Alain Herzog
Tout en bois, mais pas de poutres: le parlement cantonal à Lausanne, qui est en cours de reconstruction, fera l’objet d’une couverture utilisant une nouvelle technologie de construction en bois développée à l’EPFL.
C’était un défi de taille: concevoir un toit pour une salle parlementaire de 290 m2 dans le parlement du Canton de Vaud, construit sur des ruines du 13e siècle, installé confortablement sur la ligne d’horizon de la Vieille Ville de Lausanne. Situé entre le Château Saint-Maire et la Cathédrale de Lausanne, le bâtiment du parlement, qui sera inauguré en 2017, sera doté d’un toit soutenu seulement par sa base, d’un atrium vitré laissant entrer la lumière naturelle, et d’une tribune dominant la salle pour les citoyens et les journalistes. L’originalité du toit, haut d’une quinzaine de mètres, réside dans sa conception sans poutres.
Yves Weinand est le directeur du Laboratoire de construction en bois de l’EPFL. Mais sur le chantier du centre historique de Lausanne, il est l’ingénieur civil en chef. Il représente sa propre société de génie civil qui, conjointement avec un bureau d’architecture lausannois et barcelonais, a remporté le concours d’architecture en vue de la rénovation. Yves Weinand est un avocat résolu de l’architecture en bois. «L’aspect boisé de la structure a fortement convaincu le jury en raison de la connivence directe entre la forme de la structure et les fonctions qu’elle assurera pour la grande salle du parlement», explique-t-il.
Transférer la technologie du laboratoire à la ville
La conception innovante du toit rend la structure remarquablement robuste, avec un minimum d’espace perdu. Normalement, les toits en bois sont supportés par une structure faite de poutres. Les points les plus faibles de ces structures se situent là où les poutres sont assemblées. Qu’une seule poutre vienne à céder, et c’est la stabilité de l’ensemble du toit qui peut être compromise. En travaillant avec de grands panneaux préassemblés qui constituent à la fois la surface de la structure et ses éléments supportant la charge, la proposition d’Yves Weinand et de son équipe répartit l’ensemble des forces le long de la surface entière du toit, plutôt que de la concentrer dans des points spécifiques.
La conception sans poutres du toit a été rendue possible par le développement de panneaux à stratification croisée, une innovation majeure dans la technologie du bois. En collant les éléments de bois de manière à ce que la direction de leurs fibres alterne couche après couche, les panneaux offrent une rigidité élevée, même pour des panneaux très minces. Mais sans des années de recherche menées par le groupe de chercheurs de l’EPFL sur la manière dont ces panneaux de bois répartissent les charges qu’ils supportent, Yves Weinand estime qu’il n’aurait peut-être pas obtenu le mandat avec un toit sans poutres de telles dimensions. «Des projets fondés sur des innovations technologiques reçoivent rarement des mandats publics, en raison des risques qui y sont associés. Le fait que nous ayons pu appuyer nos propositions sur une recherche approfondie a clairement joué en notre faveur», dit-il.
En concurrence avec des éléments de béton préfabriqués
Selon lui, travailler avec des éléments de bois préfabriqués offre de nombreux avantages, parallèlement à leur faible impact en carbone, et à une esthétique attrayante. Les structures peuvent être conçues à l’avance en usine, plutôt que d’être coupées sur place. Toutes les pièces arrivant sur le chantier sont numérotées et étiquetées, avec une seule position possible pour chaque pièce, ce qui laisse peu de place pour les erreurs et accélère grandement le processus de construction. «Avec une inauguration du bâtiment prévue en 2017, nous sommes heureux de voir la partie en bois de la rénovation prendre forme en termes de semaines, et non d’années», explique l’ingénieur.
Avec le temps, il aimerait voir son approche évoluer jusqu’au point où des éléments porteurs préfabriqués sur mesure et contrôlés numériquement offriront des solutions pour de vastes structures entièrement conçues et produites en bois. «Nous avons reçu ce mandat en 2009. Si nous l’avions reçu aujourd’hui, nous aurions peut-être pu proposer une conception capable de se passer complètement des connecteurs en métal utilisés pour tenir la structure ensemble», dit-il. Ceci dans une démarche de durabilité des structures construites, à la fois au moment de leur assemblage et lors de leur déconstruction : c’est la direction que Weinand et son équipe à iBois pensent que le secteur devrait prendre.
Ce projet a été mené par les architectes de l’Atelier Cube + Bonnel i Gil et le Bureau d’études Weinand.