Dans le secteur des bâtiments en bois massif, tout le monde vante leur hauteur. L’Academic Wood Tower de l’Université de Toronto est la dernière en date; avec ses 14 étages et ses 77 mètres de hauteur, le constructeur Pomerleau affirme qu’une fois achevée, la tour devrait être « la plus haute structure universitaire en bois du Canada » et l’un des plus hauts bâtiments hybrides en bois massif et en acier d’Amérique du Nord. Il est dommage que l’on accorde toujours autant d’importance à la hauteur, car ce bâtiment présente tant d’autres caractéristiques exceptionnelles. 

La tour en bois est située au sommet du Goldring Centre for High Performance Sport, conçu dans le cadre d’une collaboration entre Patkau Architects de Vancouver et MJMA Architecture and Design de Toronto, afin d’accueillir une future tour universitaire conventionnelle en acier. Lorsque le Goldring Centre a ouvert ses portes en 2014, les tours en bois n’étaient pas autorisées par le code du bâtiment. Après la réalisation d’une étude de faisabilité, l’université a décidé de changer la structure pour du bois massif, considéré comme un matériau plus durable. Comme l’a déclaré Meric Gertler, alors président de l’université en 2024 :« Cela témoignera du leadership mondial de l’Université de Toronto en matière de durabilité, ainsi que de notre engagement en faveur du développement urbain. » Cette construction mettra également en valeur le leadership du Canada dans les technologies de construction en bois et l’industrie des produits forestiers. »

L’équipe a toutefois dû répondre à de nombreuses questions afin de déterminer comment construire une structure en bois massive au sommet d’un bâtiment existant occupé. Les défis de conception auxquels ont été confrontés les architectes, Blackwell Engineering, et le constructeur, Pomerleau, étaient redoutables.

Le bois brûle; comment vous assurer que les personnes puissent évacuer le bâtiment en toute sécurité? Une méthode utilisée depuis cent ans consiste à fabriquer des colonnes et des poutres en bois plus épaisses que nécessaire, afin de créer une couche de charbon. Le bois va brûler jusqu’à ce que cette couche de charbon incombustible l’isole et ralentisse la vitesse de combustion. C’est l’une des raisons pour lesquelles toutes les colonnes et poutres sont si massives. Une autre solution consiste à le protéger avec des plaques de plâtre; les examinateurs du plan de la ville de Toronto ont limité la surface des dalles de bois pouvant être exposées à seulement 20 %. C’est regrettable; ces connecteurs géants en acier sont de véritables œuvres d’art et seront tous dissimulés derrière des revêtements en bois massif qui assurent également la protection contre les incendies de l’acier.

Comment reliez-vous tout cela latéralement? Avec des poutres en acier boulonnées aux planchers en lamellé-collé, transformant ainsi l’ensemble du plancher en un diaphragme pour résister au flambement des colonnes.

 C’est particulièrement difficile car la ville de Toronto n’autorise aucun soudage en raison du risque d’incendie. Par conséquent, tous les raccords sont boulonnés et vissés, avec 92 000 vis reliant 350 tonnes d’acier.    

L’acier non apprêté à droite de la structure est temporaire (photo : Université de Toronto)

Comment travailler avec une grille de colonnes conçue pour l’acier? Des poutres de transfert massives en acier de deux mètres de profondeur reposent sur les fermes extérieures en bois pour supporter les charges des étages supérieurs sous le cinquième étage. Simon Rayment de Blackwell explique : « La grille de colonnes a été optimisée pour l’acier avec cinq travées de colonnes espacées de manière régulière. La poutre en acier transfère la charge des colonnes intérieures situées au-dessus vers le mur extérieur. 

Les technologies de panneaux de bois massifs, comme le bois lamellé-croisé, fonctionnent le plus efficacement sur des portées courtes, comme six mètres; comment les utiliser pour des applications dans les universités?  En utilisant le bon vieux bois lamellé-collé (Glulam), inventé en 1901 en Allemagne et utilisé pour la première fois en Amérique du Nord en 1934. Western Archrib, le fournisseur de ce projet, fabrique ce produit à Edmonton depuis 1951. Pour les portées bidirectionnelles entre poutres, il est plus mince que le bois lamellé croisé (CLT). Il n’est toutefois pas aussi stable sur le plan dimensionnel; il se dilate et se contracte en fonction de l’humidité, ce qui explique pourquoi des joints de dilatation sont laissés entre chaque planche. 

Comment faites-vous pour qu’il reste sec pendant la construction? La surface noire est essentiellement une membrane adhésive pour toiture appliquée sur chaque étage immédiatement après l’installation. Des capteurs sont utilisés pour surveiller les niveaux d’humidité; Pomerleau a également mis en place des stratégies de gestion de l’humidité, en utilisant des humidificateurs, des déshumidificateurs et des unités CVC temporaires selon les besoins.

J’avais du mal à comprendre comment tout ça fonctionnait, alors le gestionnaire de projet Ryan Going m’a fait un schéma : chaque étage est suspendu à une grande poutre diagonale, tandis que tout le mur sud est transformé en une gigantesque charpente.

Comment réaliser un porte-à-faux d’une grande partie du nouveau bâtiment au-dessus du Goldring Centre existant? Vous construisez une structure métallique temporaire qui servira de plateforme de travail; vous suspendez la caisse en bois sur le côté du bâtiment, puis vous retirez la structure métallique.

Les architectes, ingénieurs et constructeurs sont confrontés à de nombreuses questions et défis dans ce nouveau monde du bois de grande hauteur. La réalisation de cantilevers massifs tout en travaillant sur un bâtiment occupé ajoute à la complexité du projet. Mais les avantages sont nombreux : chaque mètre cube de bois stocke environ une tonne de carbone. Les bienfaits biophiliques du bois pourraient bien contribuer au bonheur et à la santé des étudiants et du personnel enseignant. Comme l’a souligné Sandra Hannington, vice-présidente du conseil d’administration : « l’Academic Wood Tower de l’Université de Toronto prouve que nous pouvons réduire les émissions, construire de nouveaux bâtiments de manière responsable et contribuer au tissu architectural dynamique d’une ville dense comme Toronto. »

Dans les bâtiments en acier, la charpente est stable et les grues à tour sont soutenues par le bâtiment. Mais dans le bois massif de cette complexité structurelle, il faut être prudent et fixer jusqu’à ce que toutes ces dalles en lamellé-collé et ces plaques d’acier soient boulonnées ensemble, alors comment soutenir la grue? Vous ne le faites pas; à la place, vous utilisez la plus haute grue autoportante d’Amérique du Nord, qui n’est absolument pas reliée au bâtiment.