Ce bâtiment de bureaux modulaires, construit en Finlande par la société Finnforest pour le groupe Tapiola, a été détaillé et modélisé grâce aux techniques avancées de modélisation et de planification 3D développées par la société Tekla. Ce bâtiment unique de 5 étages occupant une superficie de 13 000 mètres carrés, est le plus haut bâtiment en bois d’Europe. Constitué de milliers de pièces en bois à la fois préfabriquées et ouvragées séparément, il intègre également tout un maillage de fils d’acier servant de renfort ainsi que des éléments en béton préfabriqué.

Cet immeuble de bureaux modulaire construit pour le groupe Tapiola, se trouve à Espoo, une ville proche de la capitale finlandaise, et c’est le plus haut bâtiment en bois d’Europe. La réalisation de ce projet représentant un investissement de 20 millions d’euros a été confiée à la société Finnforest plc (groupe Metsäliitto), la plus grande entreprise d’Europe dans le secteur des produits en bois. Le bâtiment a été inauguré en septembre 2005. Le but du projet était d’apporter la preuve qu’un matériau aussi ancien que le bois pouvait être un matériau de construction compétitif, et cette preuve a été apportée avec brio. La conception des structures du bâtiment a été réalisée à l’aide du logiciel Tekla Structures.

Le bois : un matériau séduisant et compétitif

Terminé dans le courant de l’été 2005, le plus haut immeuble de bureaux en bois, réalisé en Europe, constitue un véritable tour de force dans le domaine de la construction d’ouvrages en bois et capte et l’attention. Le secteur du bâtiment en général a suivi de près ce projet qui a suscité également un grand intérêt de la part du public. En dehors de son aspect écologique, cette solution modulaire offre un cadre de travail qui tout en étant proche de la nature, sain et sûr, reste moderne. Le projet reposait en effet au départ sur un certain nombre d’éléments comme la volonté de faire une utilisation non conventionnelle du bois, la prise en compte des propriétés des matériaux en termes de cycle de vie et d’impact sur l’environnement, les économies d’énergie, l’ambiance à l’intérieur du bâtiment ainsi que les effets sur le plan de l’éclairage et de l’acoustique. Ce projet a servi de projet pilote dans le cadre d’un programme de développement immobilier mis en place par la Confédération Finlandaise des Industries du Bâtiment et visant à développer une classification des bâtiments, baptisée « PromiseE », effectuée sur la base de l’évaluation de certains paramètres comme les économies d’énergie et le cycle de vie.
 
Ce projet donne non seulement une excellente idée du degré d’expertise des Finlandais dans le domaine des produits en bois mais est également très instructif quant au degré de compétitivité du bois pour les ouvrages d’une hauteur moyenne. Le concept sur lequel est basé le projet permet à partir d’un système de structures modulaires de concevoir des immeubles de bureaux personnalisés à structures en bois, démontrant ainsi de façon convaincante les possibilités offertes par le bois, notamment en tant que matériau utilisé pour la construction de façades et des charpentes structurelles d’un bâtiment.

Cette approche couvre tous les aspects de la construction en s’étendant jusqu’aux aménagements des espaces intérieurs qui peuvent être fractionnés et adaptés grâce à un système souple de cloisons et de structures acoustiques. L’immeuble de bureaux modulaire construit par Finnforest répond aux demandes de plus en plus exigeantes du secteur en termes de cycles de vie et d’économies d’énergie. Par ailleurs, le bois est le seul matériau de construction au monde qui soit renouvelable.

Un projet associant le bois et la modélisation en 3D

Le bâtiment a été conçu par le cabinet d’architectes Helin & Co Architects dont la solution baptisée Sydänpuu (le cœur du bois) a remporté le concours d’architecture organisé pour ce projet. C’est la société WSP ConsultingKORTES Ltd qui s’est chargée du calcul des structures du bâtiment dont la construction a été confiée à la société PEAB Seicon. Les façades et les planchers sont constitués à partir d’éléments fabriqués par Finnforest, qu’il s’agisse de panneaux en bois lamellé-collé, de parements en bois traités à chaud selon le procédé ThermoWood® ou de panneaux à couche de surface sous contrainte réalisés en Kerto.

L’intégralité du projet a été documentée du début jusqu’à la fin, fournissant ainsi une mine d’informations pour les projets futurs. La difficulté n’est pas tant de savoir comment l’on peut construire un immeuble de bureaux en bois mais comment l’on doit procéder pour obtenir une entité fonctionnelle à partir de différents éléments auxquels on doit donner une forme. La mise en place de solutions à base de bois intégrant également des éléments en béton et en acier exige une expertise spécifique. Dans la mesure où il n’existait aucune base technologique pour la réalisation d’un projet en bois d’une telle envergure, celui-ci a été une source d’apprentissage pour l’ensemble des parties impliquées. Il a été fait appel à un grand nombre de sous-traitants et le travail de coordination a été énorme.

Toutefois, l’utilisation du logiciel Tekla Structures pour la conception des détails du bâtiment et sa modélisation a quelque peu facilité les choses. Dans un projet de ce type, la modélisation en 3D a nécessité un travail de développement important afin de pouvoir modéliser d’une manière efficace les nouveaux types d’éléments en bois et leurs points d’assemblage. Ce travail de modélisation a été réalisé par les ingénieurs issus de deux bureaux différents de la société WSP Kortes et ils ont particulièrement apprécié la fonction multi-utilisateur du logiciel Tekla Structures. Ils ont su utiliser efficacement la solution avancée de modélisation de bâtiments en 3D développée par Tekla qui est une solution de gestion de projet grâce à laquelle n’importe quel bâtiment, quelle que soit sa taille, les matériaux utilisés et sa complexité, peut être modélisé en détail au boulon près.

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En dehors des possibilités complètes qu’elle offre en termes de modélisation virtuelle, la solution développée par Tekla repose sur un engagement et une collaboration interdisciplinaire ainsi que sur son interopérabilité avec les applications reliées telles que les logiciels de création architecturale, d’analyse et de conception. Ce sont là quelques-uns des facteurs qui peuvent concourir à la réussite des projets les plus ardus, à l’image de cet immeuble de bureaux en bois construit par Finnforest pour le groupe Tapiola. Les données sur les structures n’ont besoin d’être saisies qu’une seule fois, ce après quoi le logiciel permet d’utiliser efficacement des éléments personnalisés, de vérifier la présence éventuelle de collisions et de gérer les modifications tout en permettant à l’ensemble des parties impliquées dans le projet de partager toutes les informations nécessaires sous la forme d’un modèle 3D tout à fait représentatif.

Des bâtiments d’une plus grande qualité grâce au logiciel Tekla Structures

La conception des structures du bâtiment construit pour le groupe Tapiola a été le premier projet en bois à avoir été modélisé en 3D par la société WSP Kortes. Le projet de conception réalisé à l’aide du logiciel Tekla Sructures a été lancé vers la fin de l’année 2003.

« Nous utilisions déjà le logiciel Tekla Structures depuis plusieurs années pour modéliser toutes nos structures en acier et nous l’utilisons également de plus en plus pour modéliser nos structures en béton. C’était la première fois que nous l’utilisions pour un projet de construction en bois. » a déclaré Ville Jaatinen, l’ingénieur de projet en charge du projet de conception du bâtiment. D’après Ville Jaatinen, la conception de structures en bois complexes n’a posé aucun problème. La modélisation en 3D a pu également être utilisée sans problèmes pour produire des dessins de pièces et d’assemblages, des dessins au format dxf ainsi qu’un nombre considérable de rapports ayant permis d’améliorer la production.

« Je crois que la modélisation en 3D nous a permis de réduire fortement le nombre d’erreurs et d’améliorer la qualité du bâtiment par rapport à ce qu’elle aurait été si nous avions fait le choix d’utiliser un logiciel traditionnel de conception en 2D. Même si nous avons été parfois confrontés à de réelles difficultés sur le plan de la conception de certaines structures et détails d’une grande complexité, on ne m’a jamais signalé le moindre problème sur le site. » a déclaré Ville Jaatinen.

De nouvelles fonctionnalités pleinement exploitées

Ville Jaatinen considère que par rapport à d’autres matériaux de construction traditionnels, le bois occupe une place à part. Dans le cadre du projet de conception, il a introduit un changement de perspective qui s’est tout d’abord vérifié au niveau de la cotation.

« C’est quelque chose qui nous est clairement apparu avec certaines structures comme celles en lamellé-collé que l’on peut considérer à la fois comme un seul ou plusieurs objets. Par exemple, nous avons fini par définir deux types de perforations pour les pièces servant à effectuer les jonctions, à savoir des perforations avec une tolérance d’un millimètre pour les pièces en acier et une tolérance nulle pour les pièces en bois. » a déclaré Ville Jaatinen.

Un important travail de réflexion a été engagé sur la meilleure façon de visualiser les différentes entités et sous-entités. Il a été fait un usage intensif des toutes dernières fonctionnalités du logiciel Tekla Structures comme le classeur de dessins et l’assistant d’impression. « Les tenons et mortaises par exemple ont été modélisées sous la forme de matériaux correctement cotés et les textes associés ont été importés dans les dessins d’assemblages en fonction des matériaux utilisés et de leur longueur. De plus, l’assistant a été utilisé pour importer un grand nombre de pièces voisines dans les dessins d’assemblages afin de faciliter la mise en place des pièces de jonction à l’usine. » a expliqué Ville Jaatinen.

Un outil en perpétuel développement

Ville Jaatinen s’est rendu compte que les versions plus récentes du logiciel Tekla Structures offrent des fonctionnalités de plus en plus efficaces permettant de résoudre une grande partie des problèmes rencontrés au cours de la réalisation de l’immeuble destiné au groupe Tapiola.

Il a déclaré à ce propos : « Nous aurons certainement fait un grand usage de l’option permettant de définir les finitions des différentes surfaces d’une pièce comme on peut le faire maintenant avec les versions plus récentes. Cela aurait considérablement amélioré notre travail au niveau des poutres lamellées. Une autre amélioration utile est la fonction de création de composants personnalisés qui était en cours de développement lorsque nous avons utilisé le logiciel Tekla Structures pour réaliser le projet. Je suis sûr que les composants personnalisés actuellement disponibles peuvent aussi être utilisés pour réaliser des connexions. »

Les ingénieurs de calcul de structures qui ont participé au projet l’ont vécu comme une aventure fascinante qui leur a permis d’acquérir des compétences nouvelles et variées dans le domaine des structures en bois et de leur modélisation. « Nous serons nettement mieux équipés pour le prochain projet. Si des projets similaires sont mis en oeuvre, je ne doute pas que Tekla Structures aura à nouveau son rôle à jouer » a déclaré Ville Jaatinen.

La société Finnforest

Finnforest, la société qui a développé le projet, fait partie du groupe Metsäliitto qui est le dixième groupe le plus important au monde dans l’industrie forestière. Il est présent dans cinq secteurs d’activité : la fourniture du bois, la fabrication des produits en bois, la production de pâte à papier, la production de papiers et cartons et enfin la production de mouchoirs en papier. Il génère un chiffre d’affaires de 8,6 milliards d’euros. Comptant au total 30 000 employés, la société mère et ses filiales sont présentes dans 30 pays. Pour obtenir davantage d’informations, vous pouvez consulter le site www.finnforest.com

WSP Finland

WSP ConsultingKORTES Ltd, la société chargée de la conception des structures dans le cadre du projet est présente dans ce secteur d’activité depuis 1963. Elle a su se développer pour devenir l’un des plus importants bureaux d’études de Finlande spécialisés dans ce secteur avec un effectif de 100 employés et des bureaux à Helsinki, Tampere et Oulu. La société WSP ConsultingKORTES excelle dans la conception de ponts, de bâtiments à usage industriel, commercial ou public, et aussi dans la conception d’ouvrages de réhabilitation et dans le contrôle de structures. Plus d'information à www.wspgroup.fi