Trophées Valorisation : Hugues Somja, lauréat du prix Énergies, chimie, matériaux et structures innovants

Des planchers bois-béton pour décarboner le BTP

La réduction de l’impact carbone dans le domaine de la construction nécessite une innovation constante et sur tous les fronts. Le plancher composite bois-béton, fruit d’une collaboration entre le LGCGM et le groupe rennais Legendre, illustre cette quête d’innovation durable.


« Il faut revoir complètement la façon de construire les bâtiments ». Le laboratoire de Génie Civil et Génie Mécanique* (LGCGM), dirigé par Hugues Somja, n’en finit plus d’innover. En ligne de mire : le respect de la Réglementation environnementale 2020 par le secteur, qui impose la décarbonation complète des bâtiments en 2050. Pas à pas, le laboratoire s’est lié au groupe rennais Legendre. Sa dernière innovation en cours : un système de plancher bois-béton audacieux, mais Hugues Somja préfère taire pour l’instant la singularité de ce dispositif… « La première collaboration avec le Groupe Legendre remonte à 2011. Nous avions participé à la caractérisation d’un rupteur thermique*, le seul à ce jour qui puisse être utilisé dans les constructions parasismiques », se rappelle-t-il. Cette coopération a abouti en 2017 à la création de Cohb Industrie, qui compte aujourd’hui plus de 50 salariés.

 

Une chaire ANR tournée vers la minimisation de l'impact environnemental

Une nouvelle étape a ensuite été franchie : « Avec Ingenova, l'entité innovation du groupe Legendre, nous nous sommes lancés dans la mise en place d’un laboratoire commun (un LabCom nommé B-Hybrid) afin de créer une équipe de recherche intégrée. Il s’agissait à l’époque de l’unique LabCom dédié au génie civil. », poursuit Hugues Somja. « Nous avons porté plusieurs projets. En premier lieu, nous avons fabriqué une poutre à coffrage structurel : une poutre en acier, en forme de U, remplie de béton. Elle permet de combiner les avantages de la construction métallique et ceux de la construction béton. » Ce système est notamment utilisé aujourd’hui pour construire des immeubles de grande hauteur par-dessus des voies RER.  

En 2022, les partenaires (Cohb Industrie, Ingenova et le LGCGM) ont initié une chaire ANR nommée FreeINBTP, financée à moitié par l’Agence nationale de la recherche, à moitié par l’entreprise, à hauteur d'un million d’euros sur 4 ans. « Cette nouvelle chaire vise à accompagner la transition environnementale », commente celui qui en est le porteur. « Sur ce projet précis, nous avons donc réfléchi à substituer à l’acier et au béton d’autres matériaux, dont le bois, afin de minimiser les impacts environnementaux de la construction. »
 

Un système pensé « pour le chantier »

Le plancher composite sur lequel l’équipe travaille, remarquable par son système de connexion entre le bois et le béton, offre de nombreux avantages : efficacité opérationnelle, coûts réduits, meilleures performances acoustiques et thermiques, légèreté. Mais le bois est un matériau vivant, donc particulièrement difficile à maîtriser. Le laboratoire a disposé un système de 8 poutres innovantes en son sein afin de suivre sa déformation au cours du temps et ajuster la manière de le travailler. Hugues Somja complète : « Ce système, comme tous ceux que nous avons développés avec le groupe Legendre, est d’abord pensé pour le chantier : il est déployable par des compagnons même quand ils sont habitués aux constructions en béton armé. Ce sont des modules préfabriqués. » Deux chantiers expérimentaux au sud de Nantes illustrent cette approche.
 

De quel accompagnement avez-vous bénéficié ?

« Nous nous appuyons sur la SATT Ouest-valorisation pour la contractualisation », détaille Hugues Somja. « Mais la SATT a aussi joué un rôle moteur, car c'est suite à une de ses sollicitations que nous avons déposé le projet de chaire ANR et que nous l'avons obtenue. Par ailleurs, notre collaboration avec nos partenaires s'appuie aussi sur des recherches en amont, au travers de contrats doctoraux établissements ou sur bourse. Ensuite, nous codéveloppons nos innovations et transférons nos brevets à Ingenova. Il faut souligner que, dans notre secteur, le brevet ne garantit pas une protection de la propriété intellectuelle forte : c’est surtout le savoir-faire et la maîtrise du procédé qui comptent et font la différence. Nous orientons nos travaux académiques dès le début pour qu’ils soient applicables sur le terrain. » Sur ces six dernières années, le laboratoire a contractualisé plus de 20 partenariats industriels pour un montant de 2,5 millions d’euros et réalisé 3 transferts de technologie.

   

 

© Alexis Chézière

Enfin, dernier exemple de collaboration, Cohb Industrie et le laboratoire ont instrumenté des immeubles à Paris pour comprendre comment se comporte, sur 5 ans, un bâtiment équipé de rupteurs thermiques : sa température interne, l’effet des différentiels de température entre façade et planchers ainsi que ses mouvements relatifs induits. « C’est une démarche assez originale », souligne Hugues Somja. « Nous ne disposons actuellement pas de calculs totalement fiables sur ces questions. Les résultats seront d’intérêt général. »

Le chercheur conclut : « La quasi-totalité des travaux de notre unité de recherche sont destinés à décarboner l’industrie du bâtiment : utilisation de matériaux en béton bas-carbone, en bois ou en terre crue (qui n’a pas fait l’objet d’une cuisson, NDLR), réhabilitation et restauration des bâtiments, développement d’une économie circulaire. Comme l’ensemble du secteur est en train de faire sa transition énergétique, cela devrait motiver les doctorants et les élèves ingénieurs à s’engager dans le BTP, car c’est un domaine où les résultats de recherche transférés sont visibles, lorsque l’innovation est intégrée sur le terrain. Au niveau de la chaire ANR, nous avons quatre doctorants qui travaillent actuellement sur nos projets. Adam Al-Rahim, le doctorant qui s’affaire sur le plancher bois-béton, est ainsi épaulé par Clémence Nicolet, qui travaille chez Ingenova et qui est une de nos anciennes doctorantes. »

 

Que représente ce trophée pour votre équipe ?

« Ce prix représente une reconnaissance par le monde de la recherche académique de l'Université de Rennes et couronne un long travail de collaboration avec l’industrie », résume Hugues Somja.

 

 

* Le LGCGM est une Équipe d'Accueil (ex EA 3913) regroupant des enseignants-chercheurs et personnels techniques de l'INSA de Rennes et de l'Université de Rennes  (IUT de Rennes et Saint-Malo).
** Un rupteur de point thermique permet de désolidariser le plancher d’une façade, afin d’éviter que le plancher, par son poids, ne rompe la continuité de l’isolation.