La Science mise à jour
Les résultats actualisés d’une ancienne étude Steligence® mettent en avant les opportunités.
Texte : Ian VanDuzer
Photographie : (Rendus) McCallumSather
Et si vous pouviez prendre quelque chose d’excellent et l’améliorer encore? De temps à autre, vous avez l’occasion rare de revenir en arrière, non pas pour refaire, mais pour repenser. N’auriez-vous pas envie de vous y remettre, d’intégrer les nouvelles informations ou le nouveau matériel, pour que votre projet soit le meilleur possible?
C’est une chance rare dans le secteur de la construction, où les projets sont plutôt permanents. C’est ce qui rend la dernière étude Steligence® – une révision d’un précédent article de 2022 – si enthousiasmante, explique Matthew Winters, chef de projet Steligence®. Heureusement, le bâtiment résidentiel de 12étages étudié est théorique et ne sera pas réellement construit. Malgré tout, M.Winters et l’équipe Steligence® avaient de nombreuses raisons de réexaminer l’étude, qui a révélé de légers avantages aux conceptions à base d’acier en termes de teneur en carbone incorporé.
«Beaucoup de choses ont changé depuis 2022, souligne M.Winters. Nous avons un nouveau Code du bâtiment de l’Ontario, qui a apporté des changements majeurs à la façon dont nous calculons les forces sismiques pour les bâtiments et autorise des constructions en bois massif plus hautes. De plus, nous avons de nouveaux produits qui devraient donner des résultats intéressants.»
«Ensemble, nous avons constaté suffisamment de changements pour justifier la mise à jour de ces études.»
Aperçu de l’étude : Que recherchons-nous?
Steligence® cherche à remettre en question les mythes et les idées reçues dans le secteur de la construction, notamment concernant l’utilisation de différents matériaux. « Il existe de nombreuses pratiques établies, comme celle selon laquelle, pour atteindre les objectifs en matière de carbone intrinsèque, on doit utiliser ceci plutôt que cela, explique M. Winters. Mais ces idées reçues peuvent être dépassées, ou tout simplement erronées. Et nous ne le saurions pas sans une analyse scientifique. »
Cette étude examine les impacts environnementaux, financiers et temporels de trois bâtiments fonctionnellement équivalents, chacun construit principalement avec un matériau différent : l’acier XCarb® recyclé et issu de sources renouvelables, le bois massif et le béton à faible teneur en carbone. En standardisant la conception, mais pas les matériaux, Steligence® cherche à comparer des éléments comparables, éliminant ainsi les variables afin de tirer des conclusions plus claires.
Ce qui change : hier et aujourd’hui
Selon M. Winters, l’émergence de matériaux de construction modernes et sobres en carbone a en partie motivé la refonte de l’étude. « Nous ne modifions pas vraiment les fondamentaux du bâtiment », déclare-t-il, précisant que la conception architecturale du bâtiment est restée inchangée par rapport à l’étude précédente. « Mais en 2022, nous n’avions pas envisagé le bois massif comme matériau. Et nous n’avions pas de XCarb®. »
L’émergence de l’acier à faible teneur en carbone d’ArcelorMittal Dofasco, dont les DEP ont été publiées en 2023, a des répercussions considérables sur l’impact de ce matériau sur un secteur de la construction de plus en plus soucieux de minimiser les émissions de carbone incorporé pour atteindre les objectifs gouvernementaux. Avant Steligence®, il était cependant impossible de comparer l’acier XCarb® à certains matériaux plus durables.
« Lorsque l’étude de cas a été réalisée initialement, elle se limitait à comparer le béton et l’acier, tous deux conformes à la moyenne du secteur, explique M. Winters. Mais aujourd’hui, le secteur a évolué au-delà de l’analyse des DEP, et nous disposons d’un produit en acier dont les performances sont bien supérieures à la moyenne du secteur. »
Cela a soulevé une autre question : que faire du modèle en béton ? « Si nous utilisons une solution en acier optimisée pour ses performances environnementales, il serait injuste de dire : “Regardez comme c’est mieux que le béton !”, alors que nous utilisons un béton standard du secteur », explique M. Winters.
L’équipe Steligence® a donc travaillé en étroite collaboration avec les consultants de WSP afin de trouver un mélange de béton optimisé, offrant des performances comparables à celles des autres matériaux spécialisés. Autre point à considérer : permettre des temps de durcissement plus longs pour tout ce qui n’est pas sur le chemin critique, ce qui a également permis de réduire la teneur en carbone du modèle.
Des considérations similaires ont été prises en compte pour le bois massif, explique M. Winters. « Nous avons privilégié une stratégie d’approvisionnement nationale afin de ne pas pénaliser injustement le produit [en le transportant sur plusieurs continents]. »
« Nous avons travaillé dur pour être équitables, explique M. Winters. Et nous avons fait confiance à nos partenaires consultants pour garantir des conditions de concurrence équitables. »
Les résultats (qui peuvent surprendre)
L’ensemble de ces considérations a donné des résultats surprenants. « Tous les matériaux étaient dans la même gamme en termes de performance environnementale, explique M. Winters. « L’acier arrivait en dernière position, suivi du bois, puis du béton. Mais il n’y avait pas d’écart important entre les deux, résultat qui a surpris tout le monde, y compris toute notre équipe de consultants. »
Les résultats étaient-ils proches ? À 5 % près. « Cela représente près de 150 000 kg d’équivalent CO2, entre l’acier et le bois, explique M. Winters. Mais si l’on considère les 6,5 millions de kg d’équivalent CO2, on est plutôt au coude à coude. »
Les coûts de construction étaient également étonnamment similaires. L’acier a une fois de plus obtenu les meilleurs résultats, tandis que le coût du bois massif ne cessait de croître. Malgré tout, les chiffres étaient relativement proches : une différence de 4 millions de dollars, pour une valeur de construction de 90 millions de dollars.
Au final, les seules différences majeures entre les conceptions résidaient dans le délai de construction. Le bois massif a pris le pas sur l’acier, tandis que le béton était à la traîne. La préfabrication de l’acier a permis de réduire considérablement le temps de construction sur le chantier, mais pas suffisamment pour compenser le bois massif.
L’étude, avec ses résultats détaillés et concrets, est disponible sur Architect’s Corner :
« C’est la réalité. »
Si les résultats étaient si proches, c’est en partie parce que les bâtiments ont été conçus de manière réaliste, explique M. Winters. « Il y a beaucoup de dispersion au niveau des matériaux, souligne-t-il. Chaque bâtiment est en béton. Chacun utilise des rails et des poteaux en acier. Ce n’est pas comme si nous avions un bâtiment 100 % béton, sans acier. Ce n’est pas réaliste. »
« Ce n’est pas tant le fait que le bâtiment soit entièrement en acier qui fait la différence, mais plutôt la quantité d’acier. »
Malgré tout, la parité des résultats est surprenante. « Quand j’ai vu les chiffres pour la première fois, je me suis dit : “Ça va surprendre”, tout simplement parce que je ne pense pas que l’on s’attende à ce que l’acier rivalise avec le bois massif en termes de carbone incorporé, de conclure M. Winters. »
« Mais nous avons présenté ces résultats à nos partenaires de projet et analysé les chiffres. Nous avons collaboré avec des ingénieurs et des consultants en développement durable. Nous nous sommes demandés : “Avons-nous raté quelque chose ? Y a-t-il une erreur ?” Parce que ces résultats s’écartent du consensus général du secteur. Et nous sommes finalement arrivés à la conclusion qu’il n’y avait rien d’anormal. Les résultats sont ce qu’ils sont.
C’est la réalité, ce qui est vraiment très stimulant pour nous ! »
Une opportunité d’apprendre
Si M. Winters a retenu quelque chose de l’étude, c’est que les architectes et les ingénieurs devraient être plus libres d’explorer différents matériaux dans leurs conceptions.
« Il n’y a aucune raison pour que nous ne constations pas une plus grande diversité dans la façon dont nos immeubles de moyenne et grande hauteur sont construits, affirme M. Winters. À l’heure actuelle, la plupart des constructions résidentielles de moyenne et grande hauteur dans la région du Grand Toronto sont en béton, mais nous démontrons qu’il existe trois options de matériaux viables. »
Et, du point de vue de l’acier, c’était une bonne chose de voir les chiffres concernant XCarb®. « C’est là que nous avons trouvé une certaine satisfaction, sourit M. Winters. Nous pouvons maintenant dire : "Hé, nous avons un excellent produit, et les résultats le prouvent.” »
Caractéristiques
Étude de cas d’un immeuble résidentiel de 12 étages
WSP, MTE et RJC Engineers ont été les cabinets de conseil externes en ingénierie structurelle qui ont contribué à cette étude de cas. McCallumSather Architects a été le partenaire architectural externe. Mantle Developments a fourni l’analyse indépendante de l’analyse du cycle de vie, et Hanscomb a fourni le calendrier de construction et les estimations de coûts.
