Design for Disassembly : une nouvelle approche à la durabilité environnementale dans les constructions en bois

Le Design for Disassembly (DfD) est une approche conceptuelle qui vise à faciliter le démontage et la réutilisation des éléments de construction, en favorisant la durabilité environnementale et l’économie circulaire dans le secteur du bâtiment. Cette méthode permet de prolonger la durée de vie utile des matériaux, de réduire les déchets et de faciliter l’entretien des bâtiments.

Afin d’approfondir l’application du DfD dans les structures en bois, nous avons interviewé Andrea Polastri, ingénieur en structure et chercheur de l’Institut italien pour la bioéconomie Istituto per la BioEconomia (IBE) du Consiglio Nazionale delle Ricerche (CNR), où il dirige le laboratoire d’essais mécaniques.

1. Pouvez-vous nous expliquer brièvement de quoi s’occupe l’Istituto di Bioeconomia (IBE) et son rôle spécifique au sein du conseil italien des recherches Consiglio Nazionale delle Ricerche (CNR) ?

L’IBE est un institut du CNR qui s’occupe de recherches dans différents secteurs, entre autres ceux de l’agrométéorologie, des changements climatiques et de l’étude du bois. Le siège de San Michele all’Adige et, en particulier, le laboratoire d’essais mécaniques, sont spécialisés dans la caractérisation mécanique du bois structurel et dans la réalisation de tests pour la certification des produits, tels que le CLT et les éléments qui y sont associés. Un aspect fondamental de notre travail est la collaboration avec les entreprises, qui nous permet de développer et de tester des solutions de nouvelle génération dans le domaine des constructions en bois.

2. Votre dernière recherche se concentre sur RING, un nouveau connecteur pour les structures en CLT. Quels objectifs vous êtes-vous fixés dès le début et pourquoi l’étude sur les assemblages en bois revêt-elle tant d’importance aujourd’hui, en particulier dans une optique d’écodurabilité ?

L’objectif de la recherche était de développer un connecteur qui assure des performances mécaniques élevées, tout en étant facile à monter et à démonter. Le marché offre de nombreuses solutions, mais la plupart prévoient des plaques clouées ou vissées, ce qui rend les processus d’assemblage et de démontage complexes.

Nous avons misé sur la préfabrication, en créant un système qui permet le pré-assemblage en atelier et une pose simplifiée sur le site de construction. Le connecteur devait permettre de diminuer le risque d’erreur, d’être installé par un seul technicien et de réaliser un assemblage intégré dans le mur, en améliorant la résistance structurelle et en réduisant l’excentricité des sollicitations.

De ces exigences sont nés RING60T et RING90C.

• RING60T est un connecteur en forme de tube conçu pour assembler les éléments en bois selon différentes configurations (mur-mur, mur-plancher, etc.). Il a été développé pour assurer polyvalence et résistance dans les applications structurelles.

• RING90C est une version optimisée pour le design for disassembly, qui utilise un seul boulon pour les assemblages bois-bois, bois-béton et bois-acier, en rendant le démontage simple et rapide.

Le Design for Disassembly répond à la demande croissante de bâtiments préfabriqués et temporaires, comme ceux construits pour les Jeux olympiques ou d’autres évènements sportifs semblables. Il est donc essentiel de disposer de systèmes d’assemblage qui permettent un montage et un démontage rapides et efficaces. Le Design for Disassembly représente le futur.

3. Qu’est-ce que le Design for Assembly ? Pourriez-vous nous donner une définition claire de ce concept et expliquer pourquoi il est crucial pour l’avenir des constructions en bois ?

Le Design for Disassembly est une approche conceptuelle qui prévoit la réalisation de bâtiments, dont les éléments peuvent être facilement démontés, récupérés et réutilisés.

Ce concept est crucial pour l’avenir des constructions en bois, parce qu’il favorise la durabilité environnementale, réduit les déchets liés à la démolition et facilite l’adaptabilité et l’entretien des bâtiments dans le temps.

4. « RING » a donc été conçu pour répondre aux principes du Design for Disassembly. Quelles caractéristiques rendent ce connecteur particulièrement adapté ?

Le connecteur RING, en particulier le RING90C, a été conçu pour être facile à installer et à enlever, en réduisant les risques d’erreurs pendant le montage. Des guides ont été intégrés dans le connecteur, pour faciliter l’installation des vis, ce qui permet à une seule personne d’effectuer l’assemblage, en travaillant d’un seul côté de la paroi. De plus, le connecteur étant intégré à l’intérieur de la paroi, il offre une plus grande résistance mécanique et réduit l’excentricité des sollicitations. Un boulon suffit pour le fixer.

5. Préfabrication et montage : dans votre article, il est souligné que le connecteur RING est conçu pour simplifier aussi bien les opérations en usine que celles menées sur le site de construction. De quelle façon ces aspects sont-ils liés au Design for Disassembly ?

La préfabrication permet d’assembler des éléments dans un environnement contrôlé, en assurant une plus grande précision et qualité. Un projet qui suit les principes du DfD doit prévoir, dès sa conception, des connecteurs adaptés au démontage. La préfabrication permet d’installer le connecteur de façon précise en atelier, en assurant une plus grande qualité et en réduisant les délais d’assemblage et la durée d’exposition des éléments en bois aux intempéries. L’utilisation d’éléments standardisés facilite encore davantage le montage et le démontage.

6. Vous avez conduit plus de 100 essais expérimentaux pour cette recherche. Pouvez-vous nous donner un aperçu des résultats les plus intéressants ?

Les tests ont démontré que le connecteur RING offre une résistance comparable à celle des connecteurs traditionnels, mais avec un encombrement moindre. De plus, le comportement du connecteur s’est révélé ductile, sans ruptures fragiles ou soudaines, ce qui permet d’obtenir une meilleure sécurité structurelle.

La rupture se vérifie à un niveau de déformation élevé et en mobilisant une ductilité remarquable. Une rupture de type ductile a pour conséquence que le connecteur se déforme sans sauter soudainement, ce qui permet d’éviter un effet domino et d’améliorer le comportement mécanique du joint.

7. Le connecteur RING se prête également à une utilisation dans des structures hybrides alliant le bois à d’autres matériaux. Pouvez-vous nous expliquer de quelle façon ?

Le connecteur RING a été testé dans différentes configurations, entre autres dans des assemblages bois-bois, bois-acier et acier-béton, en appliquant différents types de sollicitations, comme le cisaillement, la traction et les forces inclinées.
Le comportement structurel ne change pas, y compris quand le connecteur est installé pour assembler le bois à d’autres matériaux.
Cela signifie que les certifications étayées d’essais expérimentaux et d’une méthode de calcul claire et détaillée pourront également être appliquées à des configurations hybrides, par exemple à des structures bois-acier. Ce projet est né de la collaboration entre la recherche et l’industrie, en unissant des compétences et des objectifs communs pour améliorer les solutions existantes et en développer de nouvelles. Grâce à la synergie avec Rothoblaas, ce parcours a mené à la création, non pas d’un connecteur, mais du connecteur spécifique pour le design for disassembly.

8. Vous avez mentionné une synergie avec Rothoblaas. Combien le soutien industriel est-il important pour répandre la philosophie du Design for Disassembly à grande échelle ?

Le développement de produits tels que RING, mais aussi d’autres solutions présentes dans le catalogue Rothoblaas, est essentiel pour favoriser cette méthode de construction. Dans certains cas, l’industrie devance les besoins du secteur, en offrant des outils grâce auxquels le design for disassembly devient un choix concret et applicable. Le fait d’investir dans cette philosophie entraine un développement constant de la gamme de connecteurs conçus pour le DfD, avec des solutions telles que SLOT, RADIAL et RING.