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Projet Tallwood : Un immeuble en bois de 10 étages à l'épreuve des séismes

Lever Architectes - Tallwood Project

Le projet Tallwood

Le NHERI, qui signifie "Natural Hazards Engineering Research Infrastructure" en anglais est un institut de recherche aux États-Unis qui vise à améliorer la résilience des infrastructures et des communautés face aux catastrophes naturelles, telles que les tremblements de terre, les ouragans, les inondations, et d'autres événements similaires.

Le NHERI est soutenu par la National Science Foundation (NSF) et comprend un réseau de laboratoires de recherches et d'installations réparti sur tout le territoire américain. Ces installations sont conçues pour étudier les effets des catastrophes naturelles sur les infrastructures et développer des solutions pour les renforcer. Ces projets visent à améliorer la conception des bâtiments, des ponts, des barrages, et d'autres structures de bâtiments pour qu'ils résistent mieux aux forces destructrices des catastrophes naturelles.

En outre, le NHERI joue un rôle essentiel dans la collecte de données sur les catastrophes naturelles et dans la diffusion des connaissances pour améliorer la préparation et la réponse en cas de catastrophe.

Naissance du projet Tallwood

« La construction bois massif et CLT fait partie d'un mouvement architectural qui a le vent en poupe. Cependant, la performance sismique des grands bâtiments construits avec ces nouveaux systèmes n'est pas aussi bien appréhendée que celle des autres systèmes de construction existants" précise Shiling Pei, chercheur associé au projet Tallwood et professeur de génie civil et environnemental à l'École des mines du Colorado.

L'équipe de Pei, qui comprend à la fois des chercheurs et des professionnels du secteur, a conçu un bâtiment en CLT doté de systèmes de murs « basculables » en bois massif.  Cet immeuble de 10 étages en bois a été réalisé en échelle 1, faisant de lui le plus haut immeuble de test sismique jamais construit. Sa conception a été pensée et adaptée aux régions présentant un risque sismique élevé.

TALLWOOD est donc l’un des projets majeurs porté par le NEHRI depuis plus de 10 ans auquel les équipes R&D Simpson Strong-Tie participent. Il a été installé sur la table sismique géante de l'université de Californie à San Diego, l'un des deux plus grands simulateurs de tremblement de terre au monde. Elle peut en effet reproduire des secousses semblables aux plus forts séismes enregistrés au Japon, afin d’observer l’impact des techniques de construction utilisées sur la structure et la stabilité du bâtiment en cas de tremblements de terre.

La fable du chêne et du roseau

Le design de bâtiments pour zones à forte sismicité s’est longtemps orienté vers des assemblages d’acier et de béton intégrés à des structures surdimensionnées pour reprendre les efforts du tremblement de terre. L’objectif était alors de garantir l’évacuation des occupants sans prévenir des dommages irréversibles sur la structure du bâti.

De nos jours, on tend davantage à créer des structures de bâtiments qui absorbent et accompagnent les mouvements du séisme pour permettre l’évacuation tout en limitant les ruptures structurelles irréversibles du bâti.

Dans le Tallwood project, c’est une approche innovante qui a été choisie pour ce test grandeur nature : apporter de la souplesse aux connecteurs pour les rendre déformables, mais avec une réversibilité pour que la structure reste viable après le séisme.

Simpson Strong-Tie, par le biais de son service R&D, a travaillé main dans la main avec les chercheurs et a fourni les fixations, connexions et ancrages chimiques nécessaires à la structure de ce bâtiment en n+10.

Des résultats impressionnants

Au total, ce sont plus de 140 séismes que le bâtiment a subi. Pendant toute la durée de l’expérience, aucun connecteur ni pièce de la structure n’a été remplacé ou modifié. Malgré l’intensité de l’expérience, les chercheurs n’ont constaté aucun dommage structurel majeur à l’issue de ces nombreux tests. 

Ce système innovant ouvre une nouvelle porte vers des systèmes constructifs aux performances résilientes. Sur le long terme, il permettra de réaliser des structures dont les dommages seront minimes en cas de tremblement de terre et qui pourront être réparés rapidement après les séismes.

L’expérience s’oriente désormais vers une nouvelle phase. La structure, qui a été dévêtue de 4 étages cet automne, est désormais dotée Strong Frames, des portiques en acier conçus pas Simpson Strong-Tie, ainsi que de nouveaux systèmes de connexions plus standards. L’objectif in fine ; tendre vers des systèmes constructifs plus proches des méthodes traditionnelles de construction, pour proposer des solutions conventionnelles abordables et fiables pour les immeubles de moyenne hauteur situés en zones sismiques.

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