Extrêmement résistantes, les poutres en béton armé sont aussi très lourdes et difficiles à transporter. En cause, les pesantes et encombrantes traverses de métal qui les composent. Pour changer cela, des chercheurs de l’université polytechnique de Valence (UPV, Espagne) ont imprimé en 3D des structures en plastique recyclé, assemblables à la manière de briques de Lego.
Destinées à être assemblées sur site avant d’être recouvertes de béton, ces briques, dont la structure est inspirée des os humains, permettent une économie de poids de 80 % par rapport à leurs alternatives conventionnelles, en béton armé.
Réduire le poids, le coût... et l'empreinte environnementale
Pour garantir une solidité comparable à celle des structures métalliques, la forme des blocs est inspirée de l’épiphyse : l’extrémité des os. Dite trabéculaire, cette architecture comparable à celle d’une éponge est entourée d’une enveloppe plus compacte. Une géométrie complexe, permise par les libertés de fabrication de l’impression 3D.
"C’est une structure de ruche, qui permet de réduire la quantité de matériau utilisée – et donc son poids – tout en maintenant la rigidité structurelle, détaille José Ramon Albiol, professeur de l’école technique supérieure de l’ingénierie du bâtiment de l’UPV, sur le site de l’université. C’est un système naturel très intelligent et sa reproduction dans ces poutres leur donne, avec un faible poids structurel, de très hautes capacités mécaniques."
UPV Une fois assemblés et recouverts de bétons, les blocs forment une poutre solide comme du béton armé. (crédit : UPV)
Breveté en octobre 2020 après trois ans de recherche, le système permet donc de gagner du poids, mais aussi de simplifier le transport : plus besoin de manipuler de longues tiges métalliques. Les blocs s’assemblent sur place, avant d’être unis par une couche de béton. Evitant dans le même temps l’usage de coffrages, tout en réduisant la pénibilité, le temps et le coût de son installation.
Les chercheurs mettent aussi en avant la modularité de la solution, adaptable aux spécificités de chaque construction. "Être capable de customiser in situ les poutres permet d’adapter les caractéristiques de chacune aux besoins structurels de chaque point d’application, estime Miguel Sanchez, de l’UPV. La possibilité d’utiliser des matériaux polymères recyclés permet aussi de réduire significativement l’empreinte carbone." Autant d’avantages qui pourraient faire fleurir ces Lego bio-inspirés sur les chantiers de demain.
