L'article ci-dessous provient de la Première Compagnie du Huitième Bureau d'ingénierie de China Construction et du portail Prefab Building Net  

         
Récemment, un nouveau système structurel préfabriqué proposé par l'académicien Xiao Xuwen conjointement avec l'Institut de recherche en ingénierie du Huitième Bureau de China Construction — le système de voiles en béton préfabriqué sans raccordement des aciers de répartition verticaux — a été mis en œuvre sur la parcelle B-11 du projet pilote de logements locatifs du quartier Wenzhuang à Jinan. Ce système supprime le processus complexe de raccordement par manchons à coulis des structures de voiles préfabriquées traditionnelles, ce qui améliore la qualité des travaux.

         

         

Parcelle B-11 du projet pilote de logements locatifs du quartier Wenzhuang

         

Dans ce système, les aciers de répartition verticaux des murs préfabriqués sont disposés conformément aux exigences constructives et sont interrompus au droit des niveaux ; la capacité portante est garantie en allongeant modérément les éléments de rive en béton coulé en place situés aux deux extrémités et en augmentant leur quantité d'armatures. Les panneaux muraux préfabriqués supérieurs et inférieurs sont reliés au droit des niveaux par écrasement d'un lit de mortier, ce qui assure le comportement global du système structurel à voiles. Pour les murs présentant un faible rapport d'élancement au cisaillement et de fortes exigences en matière d'effort tranchant, des armatures inclinées peuvent être ajoutées afin d'améliorer la ductilité, la résistance au cisaillement et la capacité de dissipation d'énergie du mur.

         

Système de voiles en béton préfabriqué sans raccordement des aciers de répartition verticaux

         

Des performances et une qualité fiables

         

Après des recherches théoriques systématiques, une étude des normes en vigueur et des analyses par éléments finis, l'équipe de recherche de l'académicien Xiao Xuwen a proposé la méthode de conception de ce système et en a vérifié expérimentalement la fiabilité structurelle : à taux de compression axiale identique, les performances sismiques des éprouvettes préfabriquées sont équivalentes à celles des éprouvettes de référence en béton coulé en place, et certains indicateurs, tels que la ductilité et la dissipation d'énergie, sont légèrement supérieurs à ceux des éprouvettes de référence.

         

         

Un procédé de construction simplifié

         

La zone sud du lot n° 2 du projet compte six bâtiments, tous en structure à voiles préfabriqués. Les voiles préfabriqués des niveaux 1 à 18 du bâtiment n° 3 ainsi que ceux des niveaux 1 à 16 des bâtiments n° 4 et n° 6 font appel à cette technologie. À ce jour, le bâtiment n° 3 a été construit jusqu'au 7e niveau et le bâtiment n° 4 jusqu'au 4e niveau. Dans la pratique, les composants de ce système technologique ne comportent aucun manchon : les travaux préparatoires se limitent au contrôle des niveaux et à la mise en place du lit de mortier, sans qu'il soit nécessaire de prévoir les aciers de positionnement traditionnels. Le procédé est simple et aucun coulage de coulis n'est requis sur site, ce qui garantit la qualité tout en offrant une meilleure efficacité de construction.

         

         

Une efficacité de construction accrue

         

Après l'adoption de ce système technologique, la mise en place par levage ne nécessite que le contrôle du niveau et du positionnement horizontal ; par rapport au système traditionnel de raccordement par manchons à coulis, la durée de levage est réduite de plus de moitié, le taux d'utilisation des coffrages diminue de 50 à 60 % et plus de 200 manchons à coulis sont supprimés par niveau. Les voiles ne nécessitant aucun coulage de coulis, une journée de travaux peut être économisée par niveau ; de plus, l'absence de nombreux orifices d'entrée et de sortie de coulis en pied de mur préfabriqué permet de réduire de 50 % le temps de réception des composants.

         

         

La réussite de cette application de voiles sans raccordement des aciers de répartition verticaux pose des bases solides pour sa généralisation ultérieure.

         

Système structurel de voiles monolithiques préfabriqués 

sans raccordement des aciers de répartition verticaux

         

Principaux contenus techniques

         

Actuellement, les formes de raccordement des aciers verticaux dans les structures de voiles en béton préfabriqué sont principalement le raccordement par manchons à coulis, le raccordement par ancrage au coulis et le raccordement boulonné. Bien qu'elles soient intégrées aux normes pertinentes, certains problèmes subsistent lors de la mise en œuvre de la construction :

         

(1) le nombre de raccordements est élevé et le coût des matériaux des pièces de raccordement est important ;

         

(2) les exigences de précision de fabrication et de construction sont élevées, la mise en place est difficile et l'efficacité de construction est faible ;

         

(3) la qualité des raccordements par coulage de coulis est difficile à garantir.

         

Pour résoudre ces problèmes, l'équipe de recherche a proposé un système structurel de voiles monolithiques préfabriqués à éléments de rive coulés en place et à panneaux muraux préfabriqués intermédiaires dont les aciers de répartition verticaux ne sont pas raccordés. Le développement de ce nouveau système a duré trois ans et a abouti à des avancées majeures en matière de théorie de la conception et de recherche expérimentale.

         

(1) élaboration de la méthode de calcul et de conception de ce système ;

         

(2) réalisation, pour ce système, de huit essais sur murs à l'échelle 1 ayant pour paramètres le taux de compression axiale et le rapport d'élancement au cisaillement ;

         

(3) réalisation d'essais sur table vibrante du système structurel à voiles à l'échelle 1/2 ;

         

(4) développement de la technologie intégrée de murs extérieurs préfabriqués haute performance « quatre en un ».

         

Ce nouveau système a produit des résultats de recherche abondants et, selon l'évaluation organisée par le Comité scientifique et technique de la Commission de la construction de Shanghai, la technologie atteint globalement un « niveau international avancé ». Les résultats de recherche correspondants ont été intégrés au règlement de l'Association chinoise de normalisation pour la construction — « Règlement technique des structures de voiles monolithiques en béton préfabriqué sans raccordement des aciers de répartition verticaux ».

         

Principaux indicateurs techniques

         

(1) Les performances sismiques de ce nouveau système sont équivalentes à celles d'un système de voiles en béton coulé en place, mais sa ductilité et sa capacité de dissipation d'énergie sont supérieures à celles de ce dernier.

         

(2) Les essais ont confirmé que la méthode de calcul et de conception est raisonnable et que la structure est sûre et fiable.

         

(3) Sous l'action d'un séisme rare d'intensité 9, les éléments de rive du niveau inférieur du modèle d'essai sur table vibrante ont subi une rupture en flexion, la déformation maximale entre étages étant inférieure à 1/120, ce qui satisfait aux exigences de la réglementation de conception parasismique.

         

(4) Un produit de mur extérieur préfabriqué haute performance « quatre en un » a été mis au point ; à exigences d'économie d'énergie équivalentes, son épaisseur peut être réduite des deux tiers, ce qui permet d'augmenter de 2 % la surface utile du bâtiment.

         

Analyse des bénéfices globaux

         

Bénéfices économiques

         

(1) Par rapport aux voiles préfabriqués traditionnels à raccordement par manchons à coulis, le coût d'investissement structurel est réduit d'environ 10 %.

         

(2) La construction traditionnelle de structures à voiles préfabriqués requiert 5 à 7 jours par niveau, tandis qu'avec des voiles préfabriqués sans raccordement des aciers de répartition verticaux, l'efficacité atteint 4 à 6 jours par niveau, soit une amélioration de 15 %.

         

(3) Le bénéfice global est amélioré d'environ 18 % par rapport aux structures traditionnelles de voiles préfabriqués.

         

Bénéfices sociaux

         

Par rapport aux formes de raccordement des murs extérieurs de voiles existant actuellement en Chine, l'avantage du système structurel de voiles monolithiques préfabriqués sans raccordement des aciers de répartition verticaux réside dans le fait que, par une équivalence de résistance à la flexion et une augmentation modérée de la section des aciers porteurs des éléments de rive, il supprime les raccordements par manchons à coulis, par ancrage au coulis ou boulonnés des aciers de répartition verticaux sans réduire les performances sismiques. Il diminue ainsi le coût des matériaux ainsi que les exigences de précision et la difficulté de production et de construction, améliore l'efficacité de construction et écarte les risques de sécurité inhérents à ces raccordements, ce qui lui confère une forte compétitivité sur le marché et de larges perspectives d'application. L'introduction de ce système écarte définitivement les inconvénients des formes traditionnelles de raccordement des voiles et revêt une importance historique pour le développement de l'industrie de la construction et du bâtiment préfabriqué.

         

Domaine d'application

         

(1) Applicable aux structures de voiles monolithiques préfabriqués sans raccordement des aciers de répartition verticaux situées dans les zones de protection sismique d'intensité 6 à 8.

         

(2) La hauteur maximale applicable doit satisfaire aux exigences du tableau ci-dessous.

         

         

(3) La classe de conception parasismique est déterminée comme indiqué dans le tableau ci-dessous :

         

         

         

(4) Voiles dont le taux de compression axiale n'excède pas 0,5.

         

(5) Lorsque des voiles préfabriqués sont utilisés dans la zone de renforcement en pied, leurs éléments de rive doivent faire l'objet de mesures de renforcement appropriées.

         

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