Un incendie domestique ne se déroule pas toujours de la même manière. La matière combustible prend feu, la température augmente, l’incendie se développe et se propage. Le volume de la pièce, la charge calorifique, la température et la concentration d’oxygène dans la pièce en feu influencent son évolution. La dernière acquisition de l’Institut de statique et de construction du Département de construction, d’environnement et de géomatique de l’EPF de Zurich vise à montrer comment les structures en bois se comportent dans différents scénarios d’incendie. Les connaissances ainsi acquises permettront à leur tour d’élargir les possibilités d’utilisation du bois, un matériau de construction sûr et durable.
Simuler avec précision le déroulement d’un incendie
Le four spécialement conçu pour les simulations d’incendie a coûté environ 2,5 millions de francs, mesures de transformation comprises ; il a l’air robuste et se trouve dans la centrale de chauffage du Campus Hönggerberg. Il s’agit d’un cube métallique renforcé par des poutres en acier et doté d’une chambre de combustion d’un mètre de haut, d’un mètre de large et d’à peine 1,7 mètre de long. Elle est alimentée par 10 brûleurs à gaz, placés pour moitié sur chacun des deux côtés longs. Ils peuvent chauffer le four à plus de 1 400 degrés. Plusieurs caméras placées à l’extérieur de la chambre de combustion enregistrent les tests et permettent également d’analyser la composition des gaz de combustion.
« Nous pouvons régler avec précision la température dans le four et la teneur en oxygène », explique fièrement Andrea Frangi. En outre, les éléments en bois ou d’autres matériaux de construction courants peuvent être chargés jusqu’à 50 tonnes pendant les tests. Le professeur de construction en bois est à l’origine de l’acquisition du simulateur d’incendie et a participé à la définition de ses spécifications. « Le four nous permet de simuler différentes évolutions du feu et de tester leur impact sur les structures en bois »
Le bois comme matériau de construction est durable et sûr
La construction en bois est en plein essor en Suisse. Et les bâtiments se multiplient. Des tours en bois de 75 à 108 mètres de haut sont actuellement en projet ou en construction à Regensdorf, Zoug, Winterthour et Zurich. Si cela est possible, c’est aussi grâce à des décennies de recherche, comme celle que le groupe Frangis mène dans le simulateur d’incendie. Les nouveaux produits de construction et les nouvelles technologies d’assemblage des éléments en bois permettent en outre des constructions toujours plus grandes et plus originales.
Jusqu’en 2004, seuls les bâtiments de un à deux étages avec une structure porteuse en bois étaient autorisés dans notre pays. A partir de 2005, la limite était de six étages et depuis 2015, il n’y a en fait plus de limite supérieure. « Dans le cas des immeubles de grande hauteur prévus, il s’agit certainement de projets phares », explique Frangi. « Mais pour les bâtiments de hauteur moyenne, le bois s’est établi depuis longtemps comme matériau de construction et convainc par son bon rapport qualité-prix, sa durabilité et sa sécurité ». Ce dernier point peut paraître surprenant, mais alors que les poutres en acier peuvent se déformer en cas d’incendie et devenir ainsi instables, les structures en bois peuvent conserver leur intégrité structurelle plus longtemps.
La capacité de charge d’une poutre en bois en cas d’incendie est essentiellement déterminée par sa taille. Lorsque la poutre brûle, environ quatre centimètres de bois sont transformés en charbon de bois par heure sur les côtés exposés au feu. Les points faibles possibles sont les éléments d’assemblage et les détails de construction. Afin d’élargir les possibilités d’utilisation de la construction moderne en bois, Andrea Frangi et son équipe souhaitent poursuivre leurs recherches sur le comportement au feu des éléments de construction en bois et des assemblages dans des conditions réalistes. « Le secteur de la construction est à l’origine d’une grande partie des émissions nocives pour le climat. Grâce à nos recherches, nous pouvons contribuer à ce que le bois, une ressource renouvelable qui stocke le CO2, soit encore plus utilisé comme matériau de construction », affirme Frangi avec conviction.
