Avantages de la charpente métallique légère

Jul 17, 2023

L'un des principaux avantages de la charpente métallique légère est sa polyvalence et la gamme de types de bâtiments pour lesquels elle peut être utilisée.

Les applications de la charpente en acier léger vont des logements de faible hauteur aux développements à plusieurs étages et à plusieurs occupants, y compris les charpentes structurelles en panneaux, les systèmes de murs de remplissage externes et la construction modulaire hors site entièrement finie. La gamme des types de bâtiments est indiquée par les projets illustrés aux figures 1 à 4.

Le large éventail d'applications s'ajoute aux avantages que l'on peut attendre d'une méthode de construction moderne : rapidité de construction, haute qualité et performances, excellente sécurité et rentabilité. Un secteur important pour les charpentes métalliques légères est celui des immeubles résidentiels de quatre à huit étages et des immeubles à usage mixte comprenant souvent des espaces commerciaux et des parkings aux niveaux inférieurs. Dans ces cas, la caractéristique de légèreté du système de construction est cruciale pour minimiser les charges sur la structure porteuse.

La charpente en acier léger comprend des sections en C galvanisées formées à froid de 70 mm à 100 mm de profondeur dans les panneaux muraux et des sections en C de 150 mm à 300 mm de profondeur ou des solives en treillis dans les planchers. Des portées allant jusqu'à 6 m peuvent être atteintes, ce qui peut éliminer les murs porteurs internes et donc conduire à une flexibilité dans la planification de l'espace interne.

Les panneaux muraux préfabriqués ont généralement une hauteur d'étage (c'est-à-dire de 2,7 m à 3,2 m) et jusqu'à 8 m de long, selon le transport et le levage.

Une maison peut être construite à partir de 12 panneaux muraux seulement et jusqu'à quatre maisons ou grands appartements peuvent être livrés par camion. Les planchers peuvent être installés sous forme de cassettes de plancher préfabriquées ou de solives individuelles. Un projet typique d'acier léger pendant la construction est illustré à la figure 5.

L'option d'utiliser des dalles de plancher composites soutenues par des murs en acier léger (comme illustré à la figure 6) est populaire dans certains secteurs. Dans ce cas, la dalle de plancher a généralement une profondeur de 150 mm à 180 mm à l'aide d'un platelage en acier profilé avec du béton coulé sur place et s'étend jusqu'à 5,5 m lorsqu'elle est calée temporairement pendant la construction. Non seulement le poids propre est la moitié de celui d'une dalle plate en béton, mais il est moins profond et permet l'acheminement des conduits suspendus au platelage.

Les planchers à solives et composites utilisent souvent des poutres de plancher minces qui sont intégrées dans la zone de plancher pour créer un espace plus ouvert, ce qui est particulièrement utile dans les maisons de soins et dans les halls. Les escaliers en béton et en acier sont généralement livrés dans le cadre du package en acier léger et sont intégrés dans le modèle d'information sur le bâtiment (BIM) fourni par le fournisseur d'acier léger.

Les performances structurelles des profilés formés à froid permettent leur utilisation dans une grande variété d'applications. Une section en C en acier léger de seulement 1,5 mm d'épaisseur peut supporter jusqu'à 50 kN en compression. Le contreventement structurel est intégré dans les murs pour plus de stabilité afin que les bâtiments de hauteur moyenne ne nécessitent pas de noyaux supplémentaires. Des solutions de conception efficaces sont obtenues en sélectionnant l'épaisseur d'acier et la configuration des sections en fonction des conditions de charge spécifiques.

Les avantages de la fabrication hors site et de la charpente métallique légère en particulier sont mis en évidence dans les projets résidentiels urbains qui impliquent souvent un mélange de maisons en rangée et de grands immeubles d'habitation. La figure 7 montre un hôtel du centre-ville utilisant une construction à ossature métallique légère. Les avantages recherchés par le client et l'entrepreneur sont les suivants :

Les développements à usage mixte comprennent généralement des espaces commerciaux ou de vente au détail aux niveaux inférieurs et des unités résidentielles au-dessus. Un bon exemple est celui où des logements de trois ou quatre étages sont construits sur des espaces commerciaux, comme les supermarchés dans les zones urbaines. La nature mixte du projet peut être nécessaire pour des raisons de planification ou pour maximiser le rendement de l'utilisation des terres.

L'exigence clé est une superstructure légère avec la capacité de s'étendre entre les poutres de transfert et d'être suffisamment robuste pour tolérer les déviations différentielles des supports. La charpente métallique légère s'est avérée être la solution parfaite car elle pèse moins de 100 kg/m2 par étage tout en atteignant des portées allant jusqu'à 6 m entre les poutres.

L'industrie de la charpente métallique légère ouvre la voie au BIM, qui est essentiel au processus de fabrication et élimine les problèmes sur site, en particulier avec les interfaces avec d'autres composants. En charpente métallique légère, un modèle BIM 3D de la structure du bâtiment est créé au format IFC et est partagé avec l'architecte du projet pendant les étapes formatives de la conception.

Il est important que le fournisseur d'acier léger soit nommé tôt afin de pouvoir maximiser les avantages d'un modèle BIM intégré (voir Figure 8).

À partir de là, le fournisseur d'acier léger produit des dessins de panneaux pour leur fabrication ainsi que pour les autres composants, tels que les poutres en acier et les escaliers, qui sont intégrés dans le modèle. Cela permet une géométrie cohérente et des interfaces avec d'autres éléments clés du bâtiment, tels que les façades et les services. Les conflits sont identifiés et résolus à ce stade. L'entrepreneur principal ou l'architecte du projet prenait souvent en charge le modèle BIM et gérait les mises à jour ultérieures afin qu'il soit disponible pour le client et le gestionnaire des installations.

Le Steel Construction Institute (SCI) a plus de 25 ans d'expérience en R&D dans le secteur de l'acier léger et travaille avec les principaux fournisseurs de charpentes en acier léger pour préparer des conseils de conception sur la conception structurelle, l'acoustique, la résistance au feu, les performances thermiques et la durabilité. Le SCI a publié une série de fiches d'information technique pour fournir des conseils techniques au secteur.

Il ressort clairement du marché que l'avenir de la charpente métallique légère repose sur les avantages de valeur offerts par l'approvisionnement à point unique et la conception intégrée et sur la réponse aux moteurs des clients pour des bâtiments à construction rapide, légers et adaptables.

La certification de produit SCI indépendante est bénéfique pour que les nouveaux systèmes soient acceptés par le marché et est adaptée aux systèmes de construction en acier léger typiques, notamment : revêtement et toiture, systèmes de murs extérieurs, charpente en acier léger et modulaire.

L'Institut de la construction en acier tient à remercier les membres du Forum de l'acier léger (énumérés ci-dessous) pour leur collaboration et pour avoir fourni des images et des informations.

Métaux Ayrshire

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Systèmes de construction de fusion

Encadrement en acier Hadley

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