Une tour en bois massif a subi un test de secousse pour étudier sa résistance sismique

Jul 10, 2023

Le 9 mai, des dizaines de personnes se sont rassemblées pour regarder une tour de dix étages dans le nord-est de San Diego trembler et se balancer sous les forces de tremblements de terre simulés consécutifs. Le bâtiment, une maquette expérimentale d'un grand bâtiment en bois massif, a été construit au sommet de la grande table à secousses extérieure haute performance de l'UC San Diego. La soi-disant table à laquelle le bâtiment est boulonné est un plateau en nid d'abeille en acier de 3 pieds d'épaisseur et de 25 pieds sur 40 pieds monté sur des actionneurs hydrauliques. Il se déplace avec six degrés de liberté pour simuler avec précision les tremblements de terre selon les enregistrements sismiques. Lors du test ce jour-là, il a effectué des simulations des principaux tremblements de terre de 1994 à Northridge, Californie (magnitude 6,7) et de 1999 à Chi-Chi, Taïwan (magnitude 7,7). Les deux fois, après un vacillement effrayant, le bâtiment a retrouvé sa forme et sa position initiales, sans aucun dommage apparent causé par la secousse.

Lors des tests, en plus des inspections visuelles, quelque 750 capteurs ont enregistré des données dans tout le bâtiment. Les tests ont été une démonstration notable de la construction résiliente et une étape majeure pour le projet Tall Wood, une large collaboration sous les auspices de l'infrastructure de recherche en ingénierie des risques naturels (NHERI) de la National Science Foundation.

Le projet NHERI Tall Wood, qui étudie la résilience sismique des constructions en bois de grande hauteur, est dirigé par le Dr Shiling Pei de la Colorado School of Mines et implique des chercheurs d'institutions universitaires du monde entier et de nombreux partenaires industriels. Parmi ceux-ci se trouve LEVER Architecture, basé à Portland, dont le rôle en tant qu'architectes du projet poursuit l'engagement profond de l'entreprise dans la construction en bois massif. Le bâtiment d'essai peut être considéré comme une modification du projet de cadre non construit de LEVER, qui a remporté le prix américain du bâtiment en bois haut en 2015. Au cœur des deux conceptions se trouve ce qu'on appelle un système de murs à bascule : des murs en bois massif ancrés par des poteaux des tiges tendues ou des câbles descendant en leur centre. Thomas Robinson, cofondateur et directeur de LEVER, a expliqué le concept sur place : "Un mur à pic typique est ancré aux deux coins de la base. Sur ces murs, seuls les câbles sont ancrés à la fondation. Cela permet à l'ensemble du mur de basculer vers l'arrière. d'avant en arrière, puis le câble le ramène au centre. »

En raison du rapport résistance/poids élevé du bois, la stratégie structurelle ici n'est pas simplement de résister à la force sismique, mais plutôt de concevoir des moyens de se déplacer avec et de dissiper cette force à travers un système structurel moins massif. L'idée est qu'un tel système subirait des dommages minimes lors d'un tremblement de terre et serait immédiatement utilisable et rapidement réparable. Comme l'a dit Robinson, "Nous pensons toujours, 'Qu'est-ce que le bois peut potentiellement faire que d'autres matériaux ne peuvent pas faire aussi bien ?'"

Avec la stratégie de résilience du mouvement en jeu, différents types de bois massif - lamellé-croisé (CLT), placage lamellé (VLT), clou/goujon laminé (NLT/DLT), panneau de contreplaqué massif (MPP), lamellé-collé (glulam )—sont utilisés dans toute la tour pour maximiser les conditions évaluées. La conception intègre également une gamme de systèmes non structuraux destinés à se déplacer de concert avec les murs à bascule, y compris un escalier coupe-feu qui accueille la dérive, les joints de dilatation et les rails de tête de déviation imbriqués aux cloisons intérieures, et des systèmes de murs-rideaux uniques avec expansion - des panneaux joints accrochés aux niveaux inférieurs de chacun des quatre angles du bâtiment.

La tour est le plus haut bâtiment grandeur nature jamais testé sur une table vibrante, un fait qui indique la portée de l'ambition du projet. Alors que les preuves et les données déjà produites par le projet Tall Wood augmenteront probablement la visibilité et la mise en œuvre du bois massif résilient, l'objectif de l'équipe du projet est de codifier les connaissances qu'elle a produites. "Ce travail est en cours", a expliqué Pei. "Nous essayons de travailler avec l'USDA, le service forestier et les praticiens pour essayer de passer à l'étape suivante, d'introduire cela dans notre code du bâtiment lors du prochain cycle de mise à jour. J'espère que nous aurons un système de mur à bascule dans notre code d'ici 2028."

Luke Studebaker est un écrivain et un architecte vivant à Los Angeles.