Rien n’est plus naturel que de construire un nouveau centre forestier en bois. C’est en tout cas ce qui s’est passé à Fribourg. Dès le départ, il était prévu que ce bâtiment administratif soit une construction en bois – idéalement avec du bois provenant de la forêt municipale. La proximité géographique et fonctionnelle avec la « Waldhaus », un centre de formation à l’éducation à l’environnement également construit en bois et achevé dès 2008, plaidait également en faveur d’un bâtiment réalisé à partir de cette matière première renouvelable.

De plus, la fondation Waldhaus, maître d’ouvrage des deux bâtiments, souhaitait, avec ce nouveau projet, postuler au programme « Holzbau Offensive Baden-Württemberg » destiné à soutenir des projets de construction individuels innovants. Pour cela, il fallait définir des axes prioritaires appropriés. Deux aspects de la conception se sont révélés particulièrement innovants : d’une part, l’utilisation de BauBuche pour l’ensemble de la structure porteuse, d’autre part, le système statique : le renforcement de ce bâtiment de forme presque cubique, dont le plan mesure 13,64 m x 14,14 m et qui culmine à 12,95 m de hauteur, s’effectue en effet exclusivement par le biais des murs extérieurs, qui font office de cadres multiples rigides. À l’intérieur, seuls six poteaux pendulaires assurent la transmission verticale des charges, ce qui permet d’aménager librement tous les plans d’étage. Même le noyau de circulation, avec sa cage d’escalier et sa cage d’ascenseur, n’a ici aucune fonction de renforcement.

Structure porteuse et contreventement assurés par la construction des murs extérieurs

Ce bâtiment de quatre étages se compose d’un socle en béton armé sur lequel reposent trois étages en bois. Outre les six poteaux intérieurs en BauBuche, les éléments essentiels de la structure porteuse sont constitués par les murs extérieurs, comportant trois traverses verticales de un mètre de large et de 10 cm d’épaisseur de chaque côté, qui font office de poteaux muraux, ainsi qu’un élément de parapet horizontal (h/l : 88 cm x 10 cm) par niveau. Ces derniers font à la fois office d’éléments de renfort et de revêtement de dalle. Les traverses horizontales et verticales s’entrecroisent et sont reliées entre elles aux points d’intersection par des goujons. Dans leur ensemble, les poteaux et les traverses forment aux nœuds des angles de cadre rigides en flexion, disposés en rangées, selon un principe similaire à celui d’une poutre de Vierendeel. Cela a permis de se passer des diagonales d’une charpente en treillis. « La grande rigidité des nœuds est obtenue grâce à l’utilisation du BauBuche comme élément porteur, en combinaison avec les assemblages par goujons », explique Johann Haker, ingénieur en structure du bureau d’études Wirth Haker, avant d’ajouter : « Grâce à cette “super-structure”, aucun mur intérieur n’a été nécessaire pour le renforcement, et les angles du bâtiment ont également pu rester sans poteaux. » Cela a permis d’obtenir une grande qualité esthétique tant au niveau de l’aspect extérieur que des espaces intérieurs, où les fenêtres d’angle sans piliers créent un effet d’élargissement de l’espace et offrent des vues imprenables. De plus, les nœuds de structure ont pu absorber sans difficulté les forces générées par les porte-à-faux. Johann Haker a cité, outre les forces du vent, les forces sismiques comme la plus grande charge horizontale s’exerçant sur le bâtiment. L’office des forêts est situé dans la zone sismique 1.

Grande stabilité des plafonds à nervures grâce à l’assemblage par vis et au collage

Une autre particularité du bâtiment de l’office des forêts réside dans la structure porteuse du plafond : les ingénieurs ont ici opté pour des plafonds à nervures très minces en BauBuche, qui répartissent les charges de l’intérieur vers les six poteaux pendulaires via deux poutres intégrées au plafond. Les éléments du plafond à nervures sont constitués de panneaux BauBuche-S de 4 cm d’épaisseur et de nervures de 8 cm x 16 cm, pouvant atteindre 4,72 m de long, vissées et collées au panneau (assemblage vissé et collé), également en BauBuche (GL 75). Les nervures, assemblées par adhérence et disposées à une distance de 16 cm les unes des autres, contrecarrent principalement la flexion du panneau. Le panneau lui-même peut transmettre les forces d’appui sans le soutien des nervures, ce qui a permis de faire aboutir les nervures juste avant l’appui sur la poutre ou les murs extérieurs. Deux vis par nervure et par côté transmettent ici les forces des nervures au panneau.

Enfin, la structure du plafond, composée d’un remblai de gravier, d’une isolation phonique contre les bruits d’impact, d’une chape chauffante et d’un revêtement de sol, assure une bonne isolation acoustique.

Une préfabrication précise de tous les éléments porteurs et non porteurs est requise

Les éléments de plafond et de toiture, mesurant jusqu’à 4,88 m de long et entre 1,66 m et 1,75 m de large, ainsi que les poteaux et les balustrades des murs extérieurs, hauts comme un étage, ont été préfabriqués dans l’usine d’Elztal Holzhaus GmbH puis livrés sur le chantier par transport exceptionnel. La structure porteuse en bois a pu être mise en place en seulement une semaine. L’entreprise de construction de façades Karl Burger a ensuite préfabriqué les éléments de façade non porteurs et les a montés en étroite collaboration avec le fabricant de fenêtres.

Les éléments de façade sont isolés avec un total de 34 cm de laine minérale et recouverts d’un lattis horizontal en sapin blanc disposé en losanges. Une fois finis, les éléments ont pu être insérés sur place dans l’ossature en bois et vissés à celle-ci. La collaboration étroite avec les fabricants de fenêtres était essentielle pour garantir une pose parfaite de celles-ci, non seulement parce qu’elles devaient être ajustées dans les éléments de façade, mais aussi parce que les évidements pratiqués dans les éléments devaient accueillir la protection solaire située derrière la façade.

Potentiel d’économies dans la construction avec BauBuche

La grande résistance du BauBuche permet de réaliser des constructions aux profilés élancés, même pour de grandes portées. Il faudrait par exemple prévoir jusqu’à un tiers de hauteur en plus pour une poutre en bois de conifères. Ainsi, les éléments horizontaux élancés, tels que les plafonds à nervures, permettent de réduire la hauteur des étages et, globalement, la hauteur du bâtiment, ce qui se traduit par une économie de nombreux autres matériaux de construction et une réduction des coûts.

Budget atteint grâce aux dons et aux subventions

La construction du nouveau bâtiment de l’office des forêts vise à mettre en avant le potentiel considérable de la construction en bois feuillu. C’est pourquoi les concepteurs ont opté pour un concept structurel qui met en valeur les avantages de l’utilisation du BauBuche. Outre une subvention aux frais de construction accordée par la ville de Fribourg, le maître d’ouvrage, la « Fondation Waldhaus », a bénéficié de fonds provenant du fonds de protection climatique de la ville, d’un don privé ainsi que d’une aide de 200 000 euros issue du programme « Holzinnovativ » (HIP) du Bade-Wurtemberg. Le coût de la nouvelle construction s’est élevé à environ 2,1 millions d’euros, conformément au budget prévu. Le calendrier a toutefois dû être adapté en raison de la pandémie de coronavirus. Entre-temps, l’emménagement dans le nouveau bureau forestier a été effectué, et le point de contact pour toutes les questions relatives à la forêt a commencé ses activités.