Innovation et Écologie : Comment le CLT réinvente l'industrie du bois

Le CLT (Cross-Laminated Timber) est la dénomination anglaise du bois lamellé-croisé.  Un bois d’ingénierie aujourd’hui utilisé dans le secteur de la construction, tant pour réaliser des maisons individuelles que des immeubles de grande hauteur. 

Écologique, énergétiquement performant et léger, le CLT s’impose comme l’un des meilleurs matériaux de construction. En voici les raisons.

Fabrication et caractéristiques du bois lamellé-croisé 

Fiche technique du CLT

Quel bois pour le lamellé-croisé : caractéristiques

Le bois lamellé-croisé est un élément structurel obtenu par le collage de couches de bois qui se superposent en croix, contrairement au lamellé-collé dont les couches de bois se superposent dans le sens du grain.

Les lamelles de bois peuvent provenir du : 

• Sapin; 

• Sapin de Douglas; 

• Epicéa; 

• Mélèze; 

• Pin Sylvestre.

Les lamelles de bois massif utilisées peuvent être de classes mécaniques identiques ou différentes et leur aboutage peut tout autant être réalisé verticalement qu'horizontalement. On parle alors de lamellé-collé homogène (classe identique) ou panaché (classes différentes). 

Nous verrons dans la partie consacrée aux certifications, quels bois sont utilisés pour réaliser les couches transversales et longitudinales. 

Dimensions standard

Les poutres de bois lamellé-croisé peuvent atteindre : 

• 2.4 à 4.8 po de largeur (60 à 210 mm); 

• 3.9 à 79 po de hauteur (100 à 2 000 mm); 

• 131 pi de longueur (40 m). 

Épaisseur

Le CLT possède généralement une épaisseur maximale de 45 mm. Autrement, il entrera plutôt dans la classification des bois massifs reconstitués (BMR). Toutefois, l’ANSI/APA PRG 320-2018 fixe cette limite à 20 po (508 mm). 

Capacité de charge

Ce qui importe pour un matériau de construction, c’est sa résistance au fluage sur le long-terme. C’est-à-dire sa capacité à résister à toute déformation, même lorsqu’il est soumis à de fortes pressions. 

Cette question est d’autant plus importante que le CLT est généralement utilisé pour réaliser des toitures et des sols qui doivent supporter une charge continue. Les ingénieurs doivent ainsi trouver des solutions pour les éléments d’une dalle en CLT. 

En effet, si le joint du panneau n’est pas assez rigide, il peut avoir des conséquences négatives sur le comportement structurel de la dalle. C’est particulièrement le cas en ce qui concerne la vibration et la déformation. 

Toutefois, ce qui pose le plus grand défi aux ingénieurs concerne ce qui s’appelle, pour les structures en béton, la zone de poinçonnage. C’est-à-dire la zone dans laquelle le cisaillement par roulement est le plus important. 

Pour les panneaux CLT, cette contrainte est d’autant plus importante qu’elle s’applique dans la direction perpendiculaire au grain du bois. Pour assurer une capacité de charge optimale et de long-terme, des solutions ont notamment été développées sur les connecteurs. 

Ainsi, certains connecteurs, comme le connecteur « Spider », augmentent la capacité de charge de 82%.

Certifications

Tout matériau de construction en bois peut être certifié FSC. Le bois lamellé-croisé n’y fait pas exception. Il s’agit d’une certification délivrée par le Forest Stewardship Council. Il garantit que le bois utilisé provient d’une forêt exploitée pour être bénéfique sur les plans : 

• Sociaux; 

• Environnementaux; 

• Économiques. 

Si vous réalisez votre bâtiment avec du bois lamellé-croisé, vous pourrez peut-être accéder à la certification LEED, qui évalue le caractère durable d’un bâtiment. Bien sûr, l’utilisation de ce matériau n’est qu’un élément parmi de nombreux autres pour disposer d’une maison durable. 

Normes de qualité

7 classes de contraintes regroupent les bois lamellé-croisés. Elles sont détaillées dans le Standard for Performance-Rated Cross-Laminated Timber, sachant que la classe de contrainte E1 est la plus commune : 

La résistance mécanique de chaque classe est déterminée en mesurant la résistance à : 

• La contrainte de flexion; 

• La contrainte de compression parallèle au grain; 

• La force de tension; 

• La contrainte de cisaillement.

À ces classes, s’ajoute la norme canadienne CSA 086, qui porte sur les règles de calcul applicables aux charpentes en bois.

Le guide de conception et de construction du NLT permet, quant à lui, de connaître les utilisations architecturales et structurelles du bois lamellé-croisé. 

Performance acoustique et thermique du CLT (Cross laminated timber) 

Les mesures les plus optimistes font part d’un coefficient d’absorption des sons de 0.21 pour un panneau en CLT. Toutefois, d’autres études affichent plutôt un coefficient compris entre 0.02 et 0.13. 

À titre de comparaison, les matériaux spécialement utilisés pour l’isolation phonique d’un lieu, possèdent des coefficients de 0.65 à 1 pour la laine de verre ou encore 0.20 à 0.70 pour le polyuréthane. 

La valeur 1 correspondant à une absorption complète des sons, le CLT est certes un matériau intéressant, mais il ne permet en aucun cas de faire l’économie d’une isolation phonique supplémentaire.  

Il en va de même en ce qui concerne l’isolation thermique du CLT. Certes, son lambda est de 0.13 W/m.K, ce qui en fait un bien meilleur isolant que le béton armé (2.3 W/m.K), mais il ne dépasse pas le pouvoir isolant du béton cellulaire (0.13 W/m.K). Il est donc un bon matériau structurel, mais il n’est pas exceptionnel du point de vue de l'isolation thermique.

Résistance au feu des structures en bois lamellé-croisé 

Dans un incendie, une dalle de plancher en CLT doit être capable de supporter la charge durant au moins 240 minutes. Pour qu’une telle résistance au feu soit validée, il faut que la température de la pièce atteigne au moins une fois 950°F (510°C) avant la fin du test. 

Lorsque le panneau de CLT est brûlé, une couche carbonisée s’y forme, protégeant la structure en bois de dégradations plus importantes. 

Utilisations courantes du bois massif lamellé-croisé

Les avantages d'une construction en bois lamellé-croisé 

Légèreté

80% plus léger que le béton, le CLT propose une masse volumique de 470 kg/m³, contre 2 700 kg/m³ pour le premier. La portée du lamellé-croisé peut être égale à celle du béton, tout en demandant des fondations et des éléments de planchers bien moins épais. 

Rapidité de construction

Avec des longueurs pouvant atteindre les 131 pi (40 m), les éléments structuraux en CLT permettent de monter plus d’un étage en même temps sur les chantiers avec une meilleure stabilité dimensionnelle. 

Pour aller encore plus vite, des sangles de levage sont préinstallées sur les panneaux de CLT. C’est un gain de 60% sur chaque chantier. 

Utilisés dans la méthode dite du « juste-à-temps », les éléments en CLT sont amenés sur le chantier et mis en place quasiment immédiatement, évitant ainsi l’entreposage. 

Les fabricants prennent aussi soin de réaliser des attaches qui correspondent à l’environnement dans lequel le CLT doit être intégré : 

• Éléments en bois; 

• Éléments en acier;

• Éléments en béton. 

Pour fixer deux panneaux de CLT ensemble, des vis auto-taraudeuses suffisent à garantir une résistance adéquate aux charges axiales et latérales. 

Durabilité

La durée de vie de référence des panneaux en bois lamellé-croisé est de 100 ans. Durant cette période, les panneaux sont capables d’assurer leur fonction structurelle.  

Sur le long terme, les panneaux sont capables de stocker 826 kg de CO2 éq. / UF de carbone biogénique. Il contribue donc largement à l’atténuation du changement climatique. 

Impact environnemental

Sur le plan environnemental, l'impact du CLT est très positif. Pourquoi? Parce que les panneaux de CLT étant composés de bois, ils sont capables de stocker jusqu’à 1 tonne de carbone par mètre cube.

De plus, utiliser le bois lamellé-croisé à la place du béton et de l’acier permet de ne pas avoir recours à des matériaux qui comptent pour 50% des émissions de CO2 dans le domaine de la construction. 

Ainsi, des études ont démontré que l’utilisation du CLT peut diminuer l’impact environnemental des grands bâtiments de près de 40% par rapport aux matériaux traditionnels. 

Flexibilité architecturale

« Versatilité », voici le mot qui convient le mieux au lamellé-croisé. Ses propriétés sont très proches des panneaux de béton préfabriqués, mais pour un poids bien inférieur. 

La préfabrication des panneaux de CLT permet de placer toutes les ouvertures avec une très grande précision.

Efficacité énergétique

Les panneaux de CLT, qui forment l’enveloppe du bâtiment ont deux avantages puisqu’ils sont : 

• Massifs; 

• Très étanches à l’air. 

Ils permettent donc de réaliser des économies d’énergie par rapport aux matériaux classiques. Toutefois, le CLT est surtout efficace dans les régions froides, comme le Québec. 

En effet, une étude chinoise a déterminé que le CLT gardait très bien la chaleur durant l’hiver, limitant ainsi la consommation d’énergie de 11% à 23% selon la région. Par contre, le CLT n’est pas performant pour laisser le bâtiment se refroidir durant l’été. Autrement dit, construire une maison en CLT au Québec est bien plus avisé qu’au sud de l’Amérique du Nord. 

Confort

Dans un climat rigoureux comme celui de notre province, le CLT permet de garder la chaleur de nos radiateurs à l’intérieur de la maison. Parce qu’il est hygroscopique, il régule en plus l’humidité à l’intérieur des pièces. 

Ses parois perspirantes résistent bien à la diffusivité de la vapeur d’eau, limitant ainsi les problèmes de condensation dans la maison. 

Panneaux et planchers en bois lamellé-croisé

Les panneaux de bois lamellé-croisé simplifient les chantiers en ouvrant la voie aux planchers de grande portée avec une performance mécanique élevée. Leur composition assure une répartition idéale des charges dans l’ensemble de la structure. 

En fonction de leur classe, les méthodes de calcul de la résistance mécanique des panneaux sont adaptées pour tenir compte des essences de bois utilisées.

Lamellé-collé versus lamellé-croisé (CLT) : fabrication et application

Le CLT est un assemblage d’au moins 3 panneaux stratifiés. Pour assurer une meilleure stabilité dimensionnelle, ces panneaux sont encollés en croix. Ainsi, cet agencement empêche l’humidité de produire des déformations dans le panneau.

Le bois lamellé-croisé est utilisé dans de nombreux secteurs : 

• Infrastructures d’extraction pétrolière et gazière; 

• Routes temporaires; 

• Construction résidentielle, industrielle et commerciale. 

Plus précisément, le CLT permet la construction de : 

• Murs; 

• Plafonds; 

• Dalles de plancher; 

• Charpentes; 

• Balcons; 

• Escaliers. 

Parce qu’il peut notamment se combiner avec le béton, il est possible d’utiliser le CLT pour construire des bâtiments de grande hauteur. Nous en parlerons un peu plus loin. 

De son côté, le lamellé-collé est avant tout utilisé comme structure portante. Son but est de remplacer des poutres massives. 

Quelles différences entre le CLT et le lamellé-collé? 

Le lamellé-croisé a fait des faiblesses du lamellé-collé sa force. Ainsi, il a bien moins de problèmes de : 

• Retrait; 

• Fractures; 

• Fissures. 

Sa résistance et sa stabilité sont également améliorées par rapport au lamellé-collé. Si le problème du retrait existe également avec le lamellé-croisé, sa meilleure stabilité structurelle est indéniable. 

Ainsi, les structures réalisées avec le lamellé-croisé ouvrent la possibilité aux architectes de créer des structures non seulement plus grandes, mais également plus profondes.  

Les plus grands immeubles en CLT et lamellé-collé

Dans le Wisconsin, un cabinet d’architectes a construit un immeuble en CLT et en lamellé-collé d’une hauteur de 282 pi (86.6 mètres). Il est, à l’heure actuelle, le plus haut immeuble en CLT au monde. 

En Hollande, un immeuble de 21 étages en CLT a été posé sur des fondations en béton. Cerise sur le gâteau, le toit comporte un jardin, des citernes pour le stockage de l’eau de pluie, ainsi que 4 921 pi² (1 500 m²) de panneaux solaires. 

La palme de la performance environnementale revient à un immeuble suédois, réalisé par le cabinet d’architecture White Arkitekter. Fabriqué en CLT et en lamellé-collé, son impact environnemental sera négatif au cours de sa durée de vie. 

Maison bois lamellé-croisé

Le CLT, créé il y a une trentaine d'années en Allemagne et en Autriche, commence seulement à faire son entrée dans le secteur Nord-Américain de la construction. Par contre, en changeant leur législation en 2018, les états de l’Oregon et de Washington ont déjà autorisé les constructions en CLT sur leur territoire respectif. 

En juillet 2022, c’est la Californie qui a suivi, autorisant un produit incorporé dans l’IBC (International Building Code) dès 2015 par l’American National Standards Institute.

De son côté, le Québec a été bien plus rapide, puisque la réglementation a été assouplie dès 2015, suivant l’adoption de la Charte du bois d’avril 2013. Dès lors, vous pouvez construire sans problème votre maison en CLT, et même un immeuble de plusieurs étages.

La réduction des émissions de CO2, rendue possible par l’utilisation du CLT, de même que sa capacité à conserver la chaleur durant l’hiver, fait de ce type de bois un matériau d’avenir pour la construction résidentielle.

CLT : Quand fonctionnalité et durabilité redéfinissent la construction

Le bois lamellé-croisé se distingue comme un matériau fonctionnel et durable qui répond aux exigences contemporaines de la construction. Les avantages évoqués, tels que la solidité structurelle, la polyvalence architecturale, la durabilité environnementale et la facilité de construction, en font une option exceptionnelle. Que ce soit pour des projets résidentiels, commerciaux ou industriels, le CLT offre une alternative esthétique et performante aux méthodes de construction traditionnelles. En choisissant le bois lamellé croisé, vous investissez dans un matériau qui allie modernité, efficacité énergétique et respect de l'environnement.

L'avènement du CLT marque une véritable révolution durable dans l'industrie du bois, ouvrant la voie à des pratiques de construction plus respectueuses de l'environnement et répondant aux exigences croissantes de durabilité. Ce matériau novateur, issu de la technologie du bois lamellé-croisé, offre une alternative prometteuse aux méthodes de construction traditionnelles, favorisant la réduction des émissions de carbone, la préservation des ressources naturelles et la création d'infrastructures plus écologiques. En investissant dans le CLT, l'industrie du bois démontre sa capacité à évoluer vers des pratiques plus durables, contribuant ainsi de manière significative à la lutte contre le changement climatique.