Une solution gain de surface utile Une solution gain de surface utile
En exploitant la solution mixte acier-béton des planchers collaborants, le gain de hauteur sous plafond est tel qu'il est possible d'optimiser les volumes déjà rendus remarquablement exploitables par les grandes portées possibles.
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GAIN DE BÉTON ET D'ARMATURE
facilité de mise en oeuvre, les planchers à bacs collaborants sont une solution séduisante face aux dalles pleines en béton armé et même aux prédalles, pour les étages courants de bâtiments. (Doc. Haironville.) |
«Pour un investisseur, explique Guillaume Maujean, ingénieur du bureau d'études Terrell et Associés, ce qui compte, c'est de rationaliser les espaces et les volumes. Rationaliser signifie offrir le volume le plus adaptable possible A un niveau de confort du meilleur rapport qualité/coût. C'est pourquoi, pour les immeubles de standing, les maîtres d'ouvrage font souvent le choix de l'acier. » En effet, grâce à l'acier, il est possible d'obtenir des constructions d'une trame supérieure à 12 m (souvent 18 m) sans structure intermédiaire, «ce que ne permet pas la construction en béton, qui impose des reprises de charges à 12 m ». Cette trame de grande portée autorise ensuite toutes les partitions sans la contrainte physique des alignements de poteaux aux deux tiers de chaque plateau.
A cet avantage horizontal, s'ajoutent les gains acquis en hauteur. « La structure acier permet d'optimiser aussi les épaisseurs de planchers, ajoute Guillaume Maujean. Lorsqu'on décompose un plénum "béton", on a environ 29 cm de dalle et jusqu'à 50 cm de poutre. Tandis que dans une structure acier, l'emploi de bacs collaborants qui n'exigent que 9 cm pour la dalle et dont les poutres n'excèdent pas les 40 cm, on gagne sans difficulté entre 10 et 20 cm, en tenant compte des 11 cm de faux plancher.»
« La construction métallique subit un frein lié à la méconnaissance de ce type d'ouvrage par certaines entreprises générales, affirme Peter Terrell. Il m'est facile de prouver que, dans le cas de bureaux en trame supérieure à 13 m, l'acier revient à un prix intéressant, en tout cas au moins identique à celui du même ouvrage construit en béton. Les avantages supplémentaires résident dans les arguments de commercialisation. Malheureusement, la culture de l'acier n'est pas passée dans les entreprises générales qui sous-traitent cette partie de la construction à des entreprises de charpente métallique qui en connaissent les techniques. Pour se protéger contre toute surprise, les mandataires des appels d'offres préfèrent surévaluer la prestation métallique. Ce que souhaitent les concepteurs, c'est que, soit les entreprises générales qui sont souvent issues du béton prennent connaissance de nos techniques et donc de leurs coûts de revient, soit que des entreprises de charpente métallique évoluent et n'hésitent pas à répondre en entreprise générale, surtout sur des projets de ce type.» |
Un avantage certes, mais aussi une nécessité car, pour des portées de 18 m de longueur, les hauteurs sous plafonds ne peuvent être inférieures à 2,80 m pour ne pas donner une impression d'écrasement.
La solution optimale permettra d'optimiser les espaces morts. Et le seul espace totalement inexploitable pour d'autres usages que le support est la dalle béton. II faut donc réduire l'épaisseur de la dalle autant que possible ou bien optimiser encore l'exploitation du complexe dalle-poutre. Le bac collaborant est une bonne réponse mais il est encore possible d'améliorer les avantages présentés par l'acier dans la hauteur gagnée. Pour ce faire, le bureau d'études Terrell utilise couramment, depuis le milieu des années 1990, une technique particulièrement efficace, celle des pots alvéolaires. Le premier intérêt, le plus évident pour le maître d'ouvrage, consiste à exploiter les vides des poutres pour passer l'ensemble des éléments techniques des fluides. Même si ce nombre de vides est réduit, il permet de s'affranchir de la création de faux plafonds techniques. Dans ce cas, le gain supplémentaire de hauteur sous plafond est d'environ 30 cm, ce qui est particulièrement significatif dans les volumes à longue portée. Toutefois le procédé est exigeant en études préalables pour optimiser les passages de fluides.
Le second intérêt du système est purement technique : c'est une optimisation des qualités des matériaux. II réside dans la façon dont on les fait travailler.
La solidarisation du béton de la dalle aux poutres à l'aide de connecteurs fait de l'ensemble un ouvrage unique dont le travail sera donc considéré comme tel. La partie haute travaille en compression, la partie basse en traction. La partie haute étant constituée (le béton et la basse d'acier, chacun de ces matériaux travaille dans le meilleur sens, celui de ses qualités de résistance optimales. A noter, le calcul d'un tel système est grandement facilité par l'apparition des Eurocodes. En effet, l'Eurocode 4 « Construction mixte » est, en France, le premier texte normatif dédié à ce type de construction.
Un gain de poids de 40 % comparé au béton
Avantage complémentaire du gain de hauteur : des surfaces de vitrage potentiellement plus riches et donc un confort de travail amélioré. Et la faiblesse de l'épaisseur du plancher ne devient pas, comme dans les logements, un handicap du point de vue isolation phonique, puisque dans les locaux tertiaires, les exigences sont bien moindres et satisfaites par des isolations sous planchers.
De leur côté les espacements entre poutres sont limités par les bacs collaborants et 3,70 m représentent la distance maximale envisageable. Au-delà un étai devient nécessaire.
Autre intérêt de l'acier, « son poids, très inférieur à celui du béton, souligne Guillaume Maujean. Rien qu'une dalle béton pèse 40 % de plus que son équivalent en système bac collaborant-béton. » Ce qui induit des séquences parfois importante dans les fondations, en général moins complexes, et en particulier dans les terrains difficiles. Une qualité que l'on mettra en rapport avec la souplesse de l'acier qui suporte mieux les déformations et se comportera parfaitement dans des zones sismiques.
Enfin, il faut rappeler que les avantages de l'acier résident comme pour les autres constructions, dans la préfabrication maximale possible avec ce matériau, dans la propreté des chantiers et la rapidité de montage.
Pour en savoir plus
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Peter Terrell et l'architecte Denis Sloan ont travaillé, avec Claude Delalande pour la sécurité, sur un concept unique de tour pouvant atteindre, voire dépasser les 600 m. Ces ouvrages, baptisés tours polycentriques, n'ont plus de noyau. Elles sont supportées et contreventées par des structures périphériques qui abritent les circulations et supportent les plateaux. «Un exo-squelette, en quelque sorte, explique Peter Terrell, dont la construction ne peut s'imaginer qu'en métal, notamment en raison des portées qu'il autorise et de sa légèreté. Dans ces constructions, le rapport surface utile sur surface nette avoisine les 97 % ! »
Un résultat obtenu grâce à la conception globale de l'édifice qui prévoit que des « blocs d'immeubles indépendants, légers » viennent s'accrocher sur la structure externe. De forme annulaire, ils bénéficient de la lumière extérieure mais aussi intérieure grâce au patio central qu'ils comportent. Dans ce projet, la structure mixte acier-béton est largement exploitée pour des bureaux dont la hauteur sous plafond est de 2,70 m et dont les planchers d'environ 0,80 m comportent un plénum technique.
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