Construction : les systèmes préfabriqués ont de beaux jours devant eux

Construction : les systèmes préfabriqués ont de beaux jours devant eux

Le marché des systèmes de préfabrication sur mesure se développe, apportant de nombreux gains, en qualité, précision et rapidité d'exécution sur chantier, ce qui demande une préparation précise en amont.




Légende : Campus Cougnaud de 5000 m2, situé à Mouilleron-le-Captif en Vendée (85) a été réalisé en 8 mois en hors-site par Cougnaud Construction avec des modules 2D et 3D, et une mixité des matériaux acier, bois, béton. © Cougnaud Construction

 

Le marché des systèmes de préfabrication sur mesure se développe, apportant de nombreux gains, en qualité, précision et rapidité d'exécution sur chantier mais ce mode constructif demande une préparation précise en amont.

 

Le secteur de la construction est confronté à de nombreux défis, avec une performance réglementaire accrue, un marché très concurrentiel avec des délais et budgets serrés, un foncier de plus en plus compliqué en zone urbaine, avec des accès difficiles.

 

Dans ce contexte, la construction de chantiers par filière sèche et en hors site se développe. Des éléments du bâtiment de plus en plus grands et complexes sont usinés et assemblés au sein d’un atelier ou usine, allant jusqu'à des modules 3D prééquipés complets.

 

Les bénéfices sont nombreux. Le travail en atelier est plus facile à contrôler en qualité et en précision, génère moins de chutes et de déchets qui peuvent être valorisés et les conditions de travail sont améliorées. Les chantiers sont plus propres, moins bruyants, plus minutieux et le gain en délais peut se compter en mois.

 

Une architecture variée

 

La préfabrication peut être employée aussi bien pour générer des formes complexes comme des coques ou des voiles béton avec des formes courbes ou organiques, que pour travailler certains matériaux dans de bonnes conditions de reproductibilité comme les bétons architectoniques ou matricés, les matériaux composites ou les matériaux imprimés.

 

La modularité permet d'industrialiser donc de réduire les coûts pour les planchers (dalles alvéolaires par exemple) ou les panneaux de façades qui intègrent de nombreuses couches d'isolation et d'étanchéité ainsi que les menuiseries.

 

Les modules 3D de chambres, cuisines ou salles de bain déjà équipées, trouvent un marché pour les surélévations mais aussi des résidences collectives, foyers de travailleurs ou de migrants, maisons de retraite. La préfabrication se développe aussi pour les pieuvres électriques et hydrauliques.

 

Des chantiers bien préparés

 

La préfabrication demande en amont une préparation minutieuse du chantier et une coopération des entreprises, afin d'anticiper le passage des réseaux et des câbles, les réservations et les ouvertures. Le recours à une méthodologie collaborative BIM autour d'une maquette numérique s'avère particulièrement justifié en hors site.

 

La fabrication en atelier ou en usine, réalisée en atmosphère contrôlée, permet d'industrialiser le process et d'automatiser avec des machines à commande numérique, des robots ou des imprimantes 3D...

 

La qualité est reproductible plus aisément pour des opérations aussi diverses que le soudage, le moulage de béton blanc, la qualité de l'étanchéité des panneaux de façades, etc. Concernant le béton, un enjeu actuel de la préfabrication est aussi le bas carbone.

 

Le fabricant Rector a annoncé en début d'année la commercialisation d'un Prémur bas carbone par substitution d'une partie du ciment. Cette avancée technique devrait être généralisée tout d'abord aux Prédalles puis à l’ensemble de ses produits en béton.

 

             

    

Une réglementation à réviser

 

 

 La résidence Etoile des Sybelles au Corbier (73) pour la société Maulin-Ski, fabriquée avec des modules Ossabois, le hors-site a permis de monter de R0 à R+8 à raison d’un étage par semaine. @Manu Reboz

 

L'usage d'éléments préfabriqués en usine ne relève pas toujours de techniques traditionnelles. Un cas extrême est l'impression 3D ou fabrication additive de béton ou d'un autre matériau comme la terre, une technique qui ne relève d'aucun DTU et pour laquelle il n'existe ni Règles professionnelles ni Guide de Bonnes pratiques.

 

Concernant les Prémurs, en l'absence de DTU, il faut se référer aux Avis Techniques ou DTA des fabricants et la profession a édité en Janvier 2017, un Guide des Bonnes pratiques Qualiprémur. En revanche pour les Prédalles, les règles professionnelles de mai 2020 couvrent les techniques anciennement sous ATec ou DTA, et considérées désormais comme faisant partie des techniques traditionnelles. Sa publication est maintenue dans l'attente de la publication du NF DTU 23.4, « Planchers à prédalles industrialisées en béton », qui est prévue en juin 2021.

 

Quelle assurance construction ?

 

Les modules 2D (panneaux de façades) ou modules 3D, quant à eux, respectent les réglementations en vigueur. Ainsi les caissons ou modules 3D à ossature bois suivent les prescriptions du DTU 31.2.

 

Néanmoins la préfabrication, en se développant, pose la question de l'adaptation des réglementations, de la durabilité d'un ouvrage hors-site pour la prise en compte dans la loi assurance construction et des missions externes de contrôle qualité du process industriel.

 

Il faut aussi veiller au contrôle des conditions de transport, de stockage et de manutention des pièces préfabriquées avec des points de vigilance comme éviter de déformer lors du levage la structure d'un module 3D ou ne pas endommager l'étanchéité de panneaux façades. Enfin l'adaptation à terme de la coordination SPS (santé, protection, sécurité) est à envisager pour ces phases de manutention.

   

 

  Solution 1 : Mur à coffrage intégré ou Prémur

 

Alternative aux systèmes de banches, le MCI (Mur à coffrage intégré), de son nom commercial Prémur, est une technique de coffrage perdu pour les voiles en béton

 

 

Usine prémurs KP1 Vernouillet - retournement ©kp1-Ludovic Loudiere

 

Quelles sont les caractéristiques du système ?

 

Élément de structure vertical préfabriqué en usine, le Prémur se compose de deux parois de béton minces assemblées et reliées entre elles par des raidisseurs métalliques ou en fibres qui les maintiennent espacées.

 

Les parois peuvent être de dimensions différentes pour le traitement des liaisons ou des points singuliers. Une fois transportés sur chantier, positionnés et stabilisés, les panneaux de Prémur font office de coffrage. Après pose des armatures, un béton prêt à l'emploi (BPE) est coulé sans vibrations.

 

Dans quelle configuration peut-on mettre en œuvre la solution ?

 

L'usage du Prémur est adapté à des configurations variées de chantiers. Les réservations et ouvertures sont intégrées dès la préfabrication et les liaisons sont préparées. Une famille de Prémur est à isolation intégrée en face interne de la paroi extérieure. Nommés MCII (mur à coffrage et isolant intégrés), ces produits répondent à un besoin d'ITE sur un projet. Autre point, la fabrication en usine permet d'obtenir une excellente qualité de parement avec une face extérieure architectonique qui peut être matricée, lasurée, brute...

 

Quelles particularités de la mise en œuvre ?

 

Le chantier doit être minutieusement préparé en amont avec le calepinage, les ouvertures et réservations. Il faut fixer et positionner avec précision les panneaux de Prémurs, utiliser un béton auto-plaçant, non vibré répondant à l'ATec du produit et faire vérifier par un géomètre. Suite au coulage, le Prémur est liaisonné aux éléments en attente.

 

Avantages : dimensionnement adapté au chantier, rapidité et facilité de pose, amélioration des conditions de travail et de sécurité.;

Limites : prévoir une bonne planification du chantier, surcoût ;

 

 

 

 

    

Solution 2 : La Construction Bois

 

La construction bois se met en oeuvre majoritairement en hors site. La préfabrication concerne aussi bien les éléments de charpente, les planchers ou les panneaux de façades que les modules 3D prééquipés

 

 

 Ossabois Balbigny @Lotfi Dakhli

 

Quelles sont les caractéristiques du système ?

 

La préfabrication bois évolue ces dernières années vers des éléments de dimensions de plus en plus grandes mais aussi vers des systèmes de plus en plus complets intégrant plusieurs couches. L'offre comprend aussi bien des panneaux de façades (à ossature bois et remplissage, avec isolant et étanchéité), des planchers et des modules 3D complets. Les panneaux de façades comme les planchers peuvent aussi être en CLT (Cross-Laminated Timber).

 

Dans quelle configuration peut-on mettre en œuvre la solution ?

 

Ces dernières années, la filière a mobilisé des moyens importants afin de prouver la pertinence de la construction bois dans des hauteurs de plus en plus importantes (2e et 3e  famille d'immeubles), en particulier au travers d'une série d'essais au feu en façades (essais LEPIR II). Par sa légèreté, le bois structurel est une bonne réponse aux opérations de surélévation. Pour les maisons individuelles en ossature bois, Facibloc propose un système constructif sous forme de blocs, prêts à être assemblés et rapide de mise en oeuvre.

 

Quelles sont les particularités de la mise en œuvre ?

 

La mise en œuvre du bois en structurel, que ce soit en ossature ou en panneaux, présente des spécificités dont une vigilance sur les fixations, sur le contrôle de l'humidité y compris en phase chantier et sur le traitement de l'acoustique et de la protection incendie. La mixité des matériaux est courante, comme des planchers préfabriqués mixtes bois et béton, ou des ossatures mixtes bois et acier qui assurent de grandes portées des planchers avec une meilleure rigidité et des sections réduites.

 

Avantages : filière sèche, bilan carbone favorable, grande souplesse de la mise en œuvre, légèreté, bon isolant thermique ;

Limites : tenir compte des spécificités du comportement au feu et de la transmission des bruits ;

 

            

    

Solution 3 : La charpente métallique

 

L'acier en préfabrication est apprécié en charpente en particulier pour de grandes portées ou de grandes dimensions, atriums, verrières, entrepôts, etc. Il est aussi utilisé pour les modules 3D, parfois en mixité avec le bois.

 

 

Erbalad©Arcora

 

Quelles sont les caractéristiques du système ?

 

La charpente métallique en acier et plus rarement en aluminium, combine légèreté avec une grande résistance. Ce matériau est apprécié pour créer des structures de grande portée ou de grande hauteur avec une finesse des sections d'autant plus grande que la classe de l'acier choisie est haute résistance. Les poutres et poutrelles sont liaisonnées entre elles essentiellement par soudure ou boulonnage.

 

Dans quelle configuration peut-on mettre en œuvre la solution ?

 

La structure tridimensionnelle de la charpente métallique permet de créer des formes variées, des résilles, des coques en particulier en ossature de verrières ou de mur-rideaux, où la finesse des profils permet de conserver une grande luminosité dans les espaces intérieurs. Une structure métallique en support de planchers ou cachée sous un habillage (par exemple un placo) doit être stabilisée au feu (flocage, peinture intumescente, remplissage par du béton...). Ce n'est pas le cas par exemple d'une charpente visible supportant une verrière ou une couverture.

 

Quelles sont les particularités de la mise en œuvre ?

 

Des structures métalliques complexes sont assemblées à blanc en atelier, avant d'être transportées sur site en éléments le plus grand possible (en fonction des contraintes logistiques) pour être levés, positionnés puis liaisonnés entre eux. Rarement choisie pour les logements, la charpente métallique est appréciée pour les ouvrages techniques ou de grandes dimensions comme les Tours, les entrepôts logistiques ou industriels, les gares et aérogares, les centres commerciaux, etc.

 

Avantages : filière sèche, légèreté et résistance, permettant de grande hauteur et grande portée ;

Limites : absence d'inertie thermique, dilatation thermique, tenir compte de la souplesse et de l'entretien ;

  




Source : batirama.com/ François Ploye

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