Exemple d’analyse Gestimat : le cas de l’École Fernand-Seguin

Afin de démontrer les bénéfices environnementaux associés à l’utilisation du bois comme matériau de structure pour le bâtiment, une analyse comparative des émissions de GES du projet d’agrandissement du pavillon Hubert-Reeves de l’école Fernand-Seguin du Centre de services scolaire de Montréal a été réalisée à l’aide de l’outil Gestimat. Cette analyse a été effectuée en comparant les émissions de GES associées à la fabrication des matériaux de structure de ce projet à celles des matériaux de structure qui auraient été requis si le projet avait été conçu entièrement avec une structure en acier comme c’est habituellement le cas dans des projets semblables.

D’une superficie totale de plancher estimée à 2 425 m², il permettra de pratiquement doubler la capacité de ce pavillon en ajoutant principalement sept classes, trois maternelles, un service de garde, une salle polyvalente, un gymnase et une salle de lecture. Ces nouveaux espaces ont été disposés sur deux étages. L’agrandissement a été relié au bâtiment existant à l’aide d’une agora sur deux étages qui longe le gymnase existant.

Dans l’optique d’optimiser les coûts en profitant des avantages de la construction en bois, les concepteurs ont opté pour un système structural mixte conjuguant l’ossature légère et la construction massive en bois. Ainsi, la construction massive en bois a été mise en valeur dans les lieux accessibles à un plus grand nombre d’utilisateurs, c’est-à-dire dans le gymnase, une partie de la salle de lecture et dans l’agora.

L’ossature légère en bois a quant à elle été utilisée pour les espaces de plus petites dimensions comme les classes, les vestiaires et les toilettes. Pour les fins de cette analyse comparative, les quantités de matériaux de structure d’un scénario comparable en acier ont été estimées par la même firme d’ingénierie qui a réalisé la conception de la structure du projet.

Description des structures analysées pour le projet en bois et le scénario comparable en acier

Pour bien comprendre la portée de l’analyse, les systèmes structuraux du projet d’agrandissement du pavillon Hubert-Reeves de l’école Fernand-Seguin et de son comparable en acier ont été définis par type d’espaces. Le projet a été segmenté en quatre principaux secteurs, soit les classes, le gymnase, l’agora et la bibliothèque. Le secteur de la bibliothèque comprend également les autres espaces à proximité, soit les toilettes, les vestiaires, l’escalier et l’ascenseur.

Les quantités de matériaux pour les fondations et la dalle sur sol du scénario comparable en acier ont été considérées comme similaires à celles du projet. De plus, les matériaux autres que ceux de la structure du bâtiment, tels que ceux pour l’enveloppe, la mécanique du bâtiment, les finitions intérieures et extérieures et la plupart des murs non structuraux ont été exclus de la portée de l’analyse. Dans l’optique de simplifier l’analyse, il a aussi été jugé acceptable d’en exclure la structure des escaliers intérieurs, qui représente près de 40 m² de superficie, les murs de maçonnerie, la marquise extérieure et les parapets. Dans la plupart des cas, ces éléments seraient similaires pour le projet et son comparable en acier ou les émissions de GES étant associées à ces éléments seraient négligeables comparativement aux émissions de GES totales des autres matériaux de structure.

Analyse Gestimat du scénario en bois et du scénario en acier

La quantification des matériaux de structure du projet pour le scénario en bois a majoritairement été réalisée par Cecobois à partir des plans d’architecture et d’ingénierie du projet. Certaines quantités ont été directement fournies par les fournisseurs, soit par Charpentes Montmorency pour la structure en bois lamellé-collé du gymnase, de la bibliothèque et de l’agora, et par Barrette Structural pour les poutrelles ajourées du plancher du deuxième étage et de la toiture des différents secteurs. La quantité de béton et d’armatures des fondations a été estimée par la firme d’ingénierie EXP. Au total, il a été estimé qu’approximativement 257 m³ de bois ont été utilisés pour la structure de l’agrandissement, soit 181 m³ pour la partie en ossature légère en bois et 76 m³ pour la partie en poteaux-poutres et le platelage en bois lamellé-collé (BLC).

L’analyse GES réalisée à l’aide de Gestimat a révélé que 249 tonnes d’équivalent de dioxyde de carbone (t éq. CO²) seraient attribuables à la fabrication des matériaux de structure du projet, soit approximativement 103 kg éq. CO²/m² de plancher du projet d’agrandissement.

Les fondations en béton armé et les planchers représentent 80 % des émissions de GES de la fabrication des matériaux de structure du projet. La majorité de ces émissions sont attribuables au béton renforcé de fibres synthétiques de la dalle sur sol (un peu plus de 70 % des émissions des planchers) et de la chape de béton du deuxième étage (un peu moins de 15 % de ces émissions).

Le reste des émissions des planchers est attribuable aux éléments structuraux en bois et à leur assemblage. Les poutres et colonnes, les murs intérieurs, les murs extérieurs et la toiture, composés principalement de bois et de connecteurs en acier, représentent ensemble un peu moins des 20 % restants d’émissions de GES de la fabrication des matériaux de structure du projet, dont les poutres et colonnes comptent pour la moitié.

L’analyse par matériau révèle que le béton représente près de 60 % des émissions de GES estimées, suivi de l’acier à environ 25 % (dont près de la moitié des émissions proviennent de l’armature des fondations) et du bois à un peu plus de 10 %. Les fibres synthétiques utilisées pour renforcer le béton des planchers sont catégorisées dans le type de matériau « Autres » et représentent le dernier pourcentage restant.

La quantification des matériaux de structure du comparable en acier du projet a quant à elle été réalisée par un ingénieur de la firme EXP. Il a été estimé qu’approximativement 125 tonnes d’acier auraient été nécessaires pour la structure de l’agrandissement s’il avait été construit en structure d’acier.

Les émissions de GES qui auraient pu être attribuables à la fabrication des matériaux de structure auraient été de 503 tonnes d’équivalent de dioxyde de carbone (t éq. CO2), soit approximativement 207 kg éq. CO2/m² de plancher du projet d’agrandissement.

La structure en acier de ce scénario étant plus émettrice de GES que la structure en bois du projet, la proportion des émissions attribuées aux fondations est donc moins élevée par rapport au scénario en bois. Elles représentent environ 20 % des émissions pour le scénario comparable en acier.

Les planchers, les poutres et les colonnes deviennent quant à eux les plus grands émetteurs d’émissions (environ deux tiers des émissions). Les murs extérieurs et la toiture, composés principalement de structures en acier, représentent ensemble un peu moins de 20 % des émissions de GES de la fabrication des matériaux de structure du scénario comparable en acier.

Côté matériaux, la structure en acier, excluant l’armature des fondations, représente près de 60 % des émissions de GES estimées, suivi du béton à 33 %, réparties de façon équivalente entre les fondations et les planchers. Les barres d’armature représentent environ 7 % des émissions. Les fibres synthétiques utilisées pour renforcer le béton des planchers, catégorisées dans le type de matériau « Autres », représentent moins de 1 % des émissions.

À la lumière de cette analyse, l’agrandissement en bois permettrait ainsi d’éviter près de la moitié des émissions de GES liées à la fabrication des matériaux de structure, soit une réduction de 254 t éq. CO₂ ou de 104 kg éq. CO2/m² de plancher. Cette quantité de GES évitée est l’équivalent de 200 voitures en moins sur la route pendant un an.