Guide à l'intention du client : Valeur économique de la construction en acier pour les bâtiments commerciaux

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Guide à l'intention du client : Valeur économique de la construction en acier pour les bâtiments commerciaux

Ce guide présente de manière concise les avantages de l'acier dans la construction de bâtiments commerciaux, à la fois sur le plan financier et sur le plan des autres performances.

Sommaire

1. Introduction 2

2. Valeur économique maximale de la construction en acier 2

3. Les systèmes de construction et leurs applications 4

4. Les techniques spécifiques aux bâtiments commerciaux 7

5. Références 12

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1. Introduction Les bâtiments commerciaux (bureaux, magasins, etc.) et les bâtiments à usage mixte, commercial et résidentiel, représentent 20 % des projets de construction en UE, soit 20 millions de mètres carrés de superficie par an. Le secteur commercial exige des bâtiments qui soient rapides à construire, de haute qualité, souples, adaptables et efficaces sur le plan énergétique.

La construction en acier et la construction mixte ont atteint, une part de marché de 60 % dans ce secteur, dans certains pays d'Europe, où les avantages des grandes portées, la vitesse de construction, l'amélioration de la qualité et la réduction de l'impact environnemental ont été reconnus.

Un large éventail de technologies de l'acier peut être utilisé dans les bâtiments commerciaux. Des technologies spécifiques sont choisies en fonction des exigences du client. De nombreuses solutions acier à grandes portées permettent l'intégration des réseaux et équipements techniques dans l'épaisseur de la structure des planchers, permettant ainsi d'économiser sur la hauteur du bâtiment. Les poutres alvéolaires allient efficacité du procédé de fabrication et possibilités d'intégration des réseaux et équipements techniques. Les poutres intégrées minimisent l'épaisseur des planchers.

2. Valeur économique maximale de la construction en acier

Les avantages liés à la rapidité de la construction en acier sont bien compris dans le secteur de la construction commerciale. Les avantages de l'acier dans les bâtiments commerciaux sur le plan financier et sur le plan des autres performances sont répertoriés ci-dessous :

Vitesse de construction Toute construction en acier emploie des composants préfabriqués qui sont rapidement installés sur le chantier. Dans les projets commerciaux, les périodes de construction peuvent être réduites d'au moins 30 % par rapport à la construction en béton, ce qui entraîne :

Des économies d’installation de chantier. Une rentabilisation plus rapide Des taux d'intérêt réduits

Les économies liées au temps peuvent facilement représenter 3 à 5 % de la valeur globale du projet, ce qui réduit les fonds de roulement et la trésorerie du client.

Souplesse et adaptabilité La construction en acier permet : de grandes portées pour la réalisation de bureaux paysagers, des agencements divers de bureaux cellulaires et diverses variations d'aménagement sur toute la hauteur du bâtiment. La construction avec poutres intégrées donne un intrados plat avec une totale souplesse d'agencement. Toutes les cloisons intérieures peuvent être déplacées pour un maximum d'adaptabilité des bâtiments. Les poutres à âme ajourée permettent la réhabilitation future des réseaux et services techniques.

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La construction en acier est adaptable car elle permet d'agrandir ou de modifier facilement les bâtiments, en fonction des besoins futurs.

Intégration des réseaux et équipements techniques Comme nous le verrons plus en détail dans la section 4, les structures en acier et les structures mixtes peuvent être étudiées de manière à réduire la hauteur de plancher à plancher en intégrant les principaux réseaux et équipements techniques dans l'épaisseur de la structure ou en réalisant l'épaisseur de structure minimum. Ceci est important dans les cas où la hauteur du bâtiment est limitée pour des raisons de planification ou dans les projets de rénovation. Une réduction de 300 mm de la hauteur de plancher à plancher peut entraîner des économies de l'ordre de 20 à 30 euros par mètre carré de superficie de plancher.

Perturbations réduites pour la localité Dans de nombreux projets urbains, il est important de réduire les perturbations occasionnées au niveau des bâtiments et des routes avoisinants en :

Programmant les livraisons sur le chantier en fonction de la circulation Réduisant l'utilisation de matériaux et la création de déchets Réduisant le stockage de matériaux sur le chantier Minimisant le bruit et la poussière Réduisant la période de construction.

La construction en acier, notamment les systèmes à haut niveau de préfabrication, réduit considérablement l'impact des travaux sur la localité.

Qualité La préfabrication hors-chantier améliore la qualité grâce à des méthodes de fabrication contrôlée en usine. Elle dépend également moins des divers corps de métier et des conditions météorologiques. D'autre part, l'acier ne subit ni fluage ni retrait. L'acier peut être utilisé avec un large éventail de matériaux de façade, y compris le vitrage intégral.

Sécurité Travailler dans un environnement de fabrication contrôlé offre considérablement plus de sécurité que le travail sur chantier. L'utilisation de composants préfabriqués réduit l'activité de construction de la structure sur le chantier jusqu'à 75 %, contribuant ainsi considérablement à la sécurité générale du projet.

Avantages environnementaux De nombreuses propriétés intrinsèques à l'utilisation de l'acier dans la construction constituent d'importants avantages pour l’environnement.

La structure métallique est 100 % recyclable, à perpétuité et sans aucune dégradation. L'acier incorporé dans la structure contient jusqu'à 45 % de matériaux recyclés.

La vitesse de construction et la réduction des perturbations causées par le chantier ont des avantages environnementaux à l'échelle locale.

La souplesse et l'adaptabilité des structures métalliques maximisent la vie économique du bâtiment car il peut accepter des changements d'utilisation radicaux.

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La production et la fabrication en acier sont des procédés efficaces, générant un minimum de déchets. La petite quantité de chutes est recyclée à 100 %.

Les structures métalliques peuvent être conçues ergonomiquement, de manière à dépasser les points de référence actuels en matière de consommation d'énergie à l'utilisation.

3. Les systèmes de construction et leurs applications

Construction mixte avec bac acier

Gamme de portées 6 à 15 m

Epaisseur de structure 400 à 800 mm

Poutres alvéolaires dans la construction mixte

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Gamme de portées 9 à 18 m

Epaisseur de structure 600 à 1000 mm

Poutres préfabriquées ou laminées avec grandes ouvertures dans l'âme

Gamme de portées 9 à 20 m

Epaisseur de structure 600 à 1200 mm

Poutres intégrées avec bac à nervures profondes

Gamme de portées 5 à 9 m

Epaisseur de structure 300 à 350 mm

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Poutres intégrées supportant des dalles préfabriquées en béton

Gamme de portées 5 à 9 m

Epaisseur de structure 300 à 400 mm

Poutres métalliques supportant des dalles préfabriquées en béton

Gamme de portées 5 à 10 m

Epaisseur de structure 500 à 900 mm

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4. Les techniques spécifiques aux bâtiments commerciaux

Les bâtiments commerciaux exigent diverses techniques spécifiques qui ont été mises au point afin de répondre aux besoins des clients. Les plus importantes sont répertoriées ci-dessous :

Intégration des réseaux et équipements techniques L'intégration des réseaux et équipements techniques peut être effectuée par diverses méthodes, selon la forme de la construction. Les poutres alvéolaires sont fabriquées avec des ouvertures circulaires régulièrement espacées permettant le passage de conduites circulaires. Les conduites principales peuvent être incorporées dans des ouvertures allongées situées à proximité de la mi-portée, où les efforts de cisaillement sont faibles. Les unités terminales et les plots d'éclairages peuvent être positionnés entre les poutres. Les poutres alvéolaires sont généralement conçues en tant que poutres secondaires à grande portée.

Des poutres métalliques préfabriquées peuvent être efficacement conçues en tant que poutres principales à grande portée dans lesquelles des ouvertures circulaires, oblongues ou rectangulaires peuvent être prévues. La conception de la section transversale peut également être optimisée vis à vis de la résistance au feu.

Figure 4.1 Poutres alvéolaires avec ouvertures régulières pour les réseaux et équipements techniques

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Figure 4.2 Poutres préfabriquées avec diverses formes d'ouvertures

Dans les systèmes à plancher mince ou poutres intégrées, les réseaux et équipements techniques peuvent soit être placés entièrement sous la structure de plancher, soit être partiellement intégrés entre les nervures profondes du bac. Des ouvertures jusqu'à 160 mm de hauteur et 320 mm de largeur peuvent être pratiquées dans l'âme des poutres métalliques.

Figure 4.3 Intégration des réseaux et équipements techniques dans des poutres intégrées

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Résistance au feu L'industrie de l'acier a considérablement investi dans l'étude du comportement au feu des structures et dans le développement de solutions robustes pour cet état limite accidentel. De nombreuses stratégies économiques ont maintenant été mises au point. Ces dernières ont été rendues disponibles, dans certains pays pour la première fois dans la pratique, grâce aux Eurocodes.

Par exemple, l'étude du comportement au feu des structures à plancher mixte non protégées a démontré une résistance au feu effective de 60 minutes (pour des portées jusqu'à 10 m). Une protection incendie complémentaire peut être assurée par des produits cimentiers projetés ou en plaques ou par des revêtements intumescents. Certains éléments métalliques peuvent être partiellement enrobés de béton, et les poteaux tubulaires peuvent être remplis de béton pour une résistance au feu de jusqu'à 90 minutes. Les revêtements intumescents des éléments métalliques peuvent être appliqués hors-chantier en une seule couche régulière, pour une résistance au feu de 60 à 90 minutes. Cette technique a gagné en popularité au cours des quelques dernières années.

Figure 4.4 Poteaux mixtes tubulaires non protégés pour la résistance au feu

Efficacité énergétique La directive européenne sur la performance énergétique des bâtiments exige que l'utilisation de combustibles primaires et d'électricité soit minimisée. Cela demandera une évaluation plus holistique de la consommation d'énergie dans les bâtiments, y compris la chaleur générée par les activités professionnelles, l'énergie solaire et autres gains de chaleur, ainsi que les pertes

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de chaleur journalières ou saisonnières. La capacité thermique de la structure mixte peut être utilisée dans le cadre cette évaluation holistique de la consommation d'énergie. Certaines formes de construction, telles que les dalles régulées thermiquement à l'eau ou à l'air, ont été mises au point afin de réguler les températures et de fournir un refroidissement complémentaire.

Figure 4.5 Efficacité énergétique du bâtiment GLA à Londres

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Figure 4.6 Double façade du Kone Building, Finlande

Bardage et murs de remplissage Divers systèmes de bardage peuvent être employés dans la construction en acier, y compris la brique conventionnelle, les façades-rideau et le vitrage. Des murs de remplissage légers en acier peuvent être utilisés comme sous-structure pour tous types de façades. Des façades à double vitrage peuvent être prévues pour réduire les apports solaires.

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Figure 4.7 Murs de remplissage légers en acier utilisés dans des bâtiments à structure métallique

5. Références Ces informations peuvent être trouvées dans un fascicule intitulé Bâtiments commerciaux utilisant l'acier, publié en anglais, français, allemand et suédois, dans le cadre du projet RFCS Eurobuild. Des exemplaires peuvent être obtenus auprès de :

Arcelor-ProfilArbed Recherches

The Steel Construction Institute (SCI)

Forschungvereinigung Stahlanwendung e.V.

Stålbyggnadsinstitutet (SBI)

Centre Technique Industriel de la Construction Métallique (CTICM)

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Enregistrement de la qualité TITRE DE LA RESSOURCE Guide à l'intention du client : Valeur économique de la construction

en acier pour les bâtiments commerciaux

Référence(s)

DOCUMENT ORIGINAL

Nom Société Date

Créé par Dr. Graham Owens SCI

Contenu technique vérifié par SCI

Contenu rédactionnel vérifié par

Contenu technique approuvé par les partenaires :

1. Royaume-Uni G W Owens SCI 27/1/06

2. France A Bureau CTICM 27/1/06

3. Suède A Olsson SBI 27/1/06

4. Allemagne C Müller RWTH 27/1/06

5. Espagne J Chica Labein 27/1/06

6. Luxembourg M Haller PARE 27/1/06

Ressource approuvée par le Coordonnateur technique

G W Owens SCI 21/6/06

DOCUMENT TRADUIT

Traduction réalisée et vérifiée par : eTeams International Ltd. 16/05/06

Ressource traduite approuvée par : A. Bureau CTICM 31/05/06

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