Dans le centre-ville de Saskatoon, une nouvelle école s’inspire du patrimoine bâti des Prairies. L’école Misiwe-kisik | One Sky (prononciation : mis-ih-wee kee-sik), dont l’ouverture des portes est prévue en 2027, n’a pas seulement la vocation de remplacer trois écoles primaires vieillissantes. C’est un projet dont les racines puisent dans la réconciliation, la réutilisation et une approche régionale de la construction en bois.

L’école de trois étages, dont la structure a été conçue par ISL Engineering and Land Services en collaboration avec Kindrachuk Agrey Architecture (expert-conseil principal), accueillera des élèves de la maternelle à la huitième année. Celle-ci combine des systèmes modernes en bois massif à des panneaux en bois lamellé-cloué récupérés dans des silos à grains centenaires. Le résultat est un bâtiment en bois moderne, à la conception hautement technique, mais qui est profondément ancré dans la culture et le patrimoine de la Saskatchewan.

Panneau de bois lamellé-cloué remis à neuf dans l’atelier

Récupération du bois lamellé-cloué en cours

Cellule à grains

Une des caractéristiques architecturales les plus distinctives se trouve dans le service de garde. De longues poutres de bois lamellé-collé sont orientées horizontalement, au lieu d’être orientées verticalement comme c’est normalement le cas. Cette approche a permis de réduire la profondeur des plafonds, de simplifier la coordination avec les systèmes mécaniques et de
laisser de grandes surfaces de bois exposées visibles dans les classes.

Des éléments de bois massif récupérés dans les trémies à la base des silos à grains ont aussi été utilisés. Les énormes poutres de sapin de Douglas ont été recyclées pour créer une ferme surmontant la scène de l’école, faisant ainsi un lien avec le patrimoine fermier de la Saskatchewan.

L’équilibre entre l’innovation et la fiabilité

Même si l’innovation est au cœur du projet, l’équipe de conception tenait à tout prix à éviter les risques liés à la structure.

« Nous tenions à présenter des systèmes qui ont fait leurs preuves », insiste David Wing. « Les matériaux recyclés sont utilisés dans les éléments secondaires de la structure, mais la structure primaire de poutres et de colonnes et les murs porteurs misent sur des produits en bois massif de fabrication classique. »

L’école utilise notamment du bois lamellé-collé et du bois lamellé-croisé fabriqué par Western Archrib. La structure en bois massif comprend des noyaux d’ascenseurs et des cages d’escaliers en bois lamellé-croisé, une charpente en bois lamellé-collé et une charpente contreventée en bois lamellé-croisé exposé. Ces systèmes ont été retenus en raison des conditions de faible aléa sismique de Saskatoon.

Élément architectural en sapin de Douglas

Section inférieure de la trémie

Longues poutres en bois lamellé-collé de l’aile du service de garde

Charpentes contreventées en bois

Panneaux d’enveloppe préfabriqués

Panneaux de bois lamellé-cloué remis à neuf et prêts à être installés

Sections de bois lamellé-cloué récupérées

Transport des sections vers l’atelier de fabrication

Démontage de la structure

Récupération des panneaux de bois lamellé-cloué

Silo à grains hors service avant le démontage

L’école misiwe-kisik | One Sky est construite à partir de matériaux récupérés dans quatre silos à grains des villages de Kenaston, Milden, Simpson et Domremy, situés à environ 90 minutes de Saskatoon. En tout, l’école est composée de 315 000 pieds-planches de bois lamellé-cloué répartis sur plus de 800 panneaux. La majeure partie du bois lamellé-cloué est recyclé, mais il a tout de même fallu en fabriquer du neuf pour répondre aux exigences de résistance plus élevées des couloirs, mais aussi pour accélérer les livraisons.

Les panneaux recyclés ont principalement servi dans la construction des planchers, des toits et des murs du bâtiment, tandis que les éléments neufs de bois lamellé-collé et de bois lamellé-croisé se sont retrouvés dans le système structural.

Pour David Wing, le projet représente une convergence unique de la culture de construction ancienne et moderne. D’une part, la très fine précision de l’ingénierie moderne du bois massif a été nécessaire pour calculer la tolérance de l’assemblage, coordonner la modélisation et s’adapter aux rigoureuses normes de fabrication actuelles. D’autre part, l’aspect pratique des silos à grains centenaires, dont beaucoup ont été construits avec un minimum de dessins et peu de supervision technique, est entré en jeu.

Le rapprochement de ces deux mondes est devenu une partie de l’identité du projet.

« Il n’existait probablement aucun dessin d’atelier pour ces silos à grains, mais pour l’école, nous en avons des milliers », conclut-il.

Même si un siècle les sépare, les deux systèmes sont une preuve évidente de la durabilité, de l’adaptabilité et du potentiel structurel du bois.

Le projet pouvait aussi compter sur une forme inédite de test de charge à long terme et à échelle réelle. Pendant plus d’un siècle, les murs des silos avaient déjà résisté sans problème à d’importantes pressions latérales exercées par les grains.

« En réalité, chacun de ces panneaux subissait un test de charge depuis cent ans, et avec des charges nettement supérieures aux besoins de l’école. Nous avions l’assurance que l’assemblage était sécuritaire », note-t-il.

L’équipe de conception a combiné les données de charge historiques, la modélisation analytique moderne et la recherche empirique à partir des guides de conception en bois lamellé-cloué existants pour établir des paramètres de conception sûrs et prudents pour les panneaux recyclés.

Une école en bois moderne

Au-delà de l’histoire du recyclage des matériaux qui la compose, l’école misiwe-kisik | One Sky fait la preuve que le bois massif répond aux contraintes budgétaires de la construction pour le secteur public.

Son enveloppe est composée de panneaux de béton manufacturé avec un fini effet bois, ce qui a permis de la monter rapidement une fois la structure en bois d’œuvre terminée. L’équipe a également réduit la hauteur d’étage en intégrant les services mécaniques dans les plafonds flottant entre les poutres, diminuant ainsi les coûts de l’enveloppe et l’espace climatisé.

Le séquencement de la construction a également été à l’avantage du projet. Le montage a commencé pendant l’hiver alors que le temps est froid et sec, et ceci a permis d’éviter beaucoup des problèmes de gestion de l’humidité associés à la construction en bois dans un climat plus humide.

Il est particulièrement important de souligner que le projet a été efficace par rapport au coût.

« Comparativement à une école traditionnelle en acier et en béton, le projet a coûté seulement 2 % plus cher. Comme il s’agit d’une première dans la province, on s’attend à pouvoir réduire ou éliminer l’écart de coût en appliquant les leçons qui pourront être tirées de ce projet. Il nous a montré que c’est possible de le faire et d’être rentable. »

Le génie de l’inconnu

L’utilisation de bois recyclé représentait un défi technique unique en son genre : comme le matériau n’avait pas de classification, et il n’y avait donc pas de documentation correspondante.

Pour pouvoir utiliser le bois recyclé à l’intérieur des paramètres du code du bâtiment, l’équipe de projet a mis au point une solution étayée par des essais et des analyses.

Des chercheurs de l’université de la Saskatchewan ont identifié des échantillons d’essences de bois provenant de chaque silo, puis ont effectué des essais mécaniques en suivant une méthodologie similaire à celle employée pour déterminer les valeurs de classification du bois d’œuvre. Les résultats ont étonné l’équipe de conception.

« Il n’y avait pas vraiment de problèmes. Le matériau a bien réagi aux tests, si bien qu’on a pu lui donner une qualité de charpente avec des résultats extrêmement satisfaisants. Il s’agit essentiellement d’un matériau de qualité structurelle ou de grade n° 1. La question était de savoir si les propriétés de résistance du bois soumis à des charges à répétition étaient réduites, mais ce n’était pas le cas », se souvient David Wing.

La récupération du bois des Prairies

Le bois lamellé-cloué récupéré dans des silos à grains désaffectés près de Saskatoon est au cœur du projet. David Wing était déjà en contact avec ABMT Wood Solutions, qui mène ses activités sous le nom de Heritage Mass Timber, pour explorer la réutilisation du bois des vieux silos qui parsèment les Prairies, avant même le début du projet de l’école.

Ces silos à grains, dont beaucoup ont été construits au début des années 1900, sont des structures en bois massif. Pour fabriquer les cribs à maïs, du bois de construction de dimensions courantes était empilé et fixé par des clous. Même s’ils sont rarement évoqués dans les milieux de la construction moderne, ces silos sont une des premières formes de construction en bois massif.

« À leur apogée, dans les années 1960, il y avait près de 6 000 silos en bois en Saskatchewan », souligne l’ingénieur. « Mais si quelqu’un en construisait un aujourd’hui, on parlerait d’une structure de bois de grande hauteur et la nouvelle se répandrait comme une trainée de poudre dans l’industrie. »

La plupart de ces silos ont été démolis quand les fermes ont adopté les silos en béton, plus grands. Aujourd’hui, il en reste moins de 300 dans la province.

Au lieu de laisser ces structures disparaître, Heritage Mass Timber a mis au point un processus de démantèlement par section et de remise en état en vue d’une réutilisation. De grands cubes de mur en bois sont découpés à l’aide de tronçonneuses et de grues, puis transportés vers un atelier de fabrication où ils sont transformés en panneaux muraux de bois lamellé-cloué.

Pour l’ingénieur en structure David Wing, le projet a d’abord été un défi pratique. Le réseau des écoles publiques de Saskatoon avait besoin de remplacer un grand nombre d’écoles vieillissantes, dont deux bâtiments en maçonnerie du début du vingtième siècle qui n’étaient plus accessibles, ou dont le coût de rénovation était trop élevé. L’équipe de projet a saisi l’occasion pour créer un bâtiment représentatif de la communauté environnante, dont environ 70 % des étudiants sont autochtones.

« Nous avions envie de construire une école spéciale. L’idée n’était pas de bâtir un établissement scolaire comme les autres, mais un endroit accueillant, chaleureux et ancré dans la communauté », expliquait-il lors d’une entrevue à propos du projet. Le nom cri de l’école, misiwe-kisik, qui signifie « sous un même ciel » traduit parfaitement cette ambition.

La réussite du projet est étroitement liée à l’appui du programme fédéral CVBois, sans lequel l’utilisation du bois recyclé et du bois massif aurait difficilement été réalisable, tant sur le plan financier que technique. Les fonds ont permis de financer des travaux importants de recherche et de développement pour les codes, ainsi que des essais portant sur les panneaux de bois lamellé-cloué recyclés. Cet apport a permis à l’équipe du projet de ne pas se limiter à une structure conventionnelle en acier et d’opter pour une solution novatrice à base de bois. Selon David Wing, sans cette subvention, le bois massif n’aurait probablement pas été retenu.