L'article suivant provient de China Construction Eighth Engineering Division First Company et Precast Building Network  

         
Récemment, un nouveau système structurel préfabriqué proposé par l'académicien Xiao Xuwen conjointement avec l'Institut de recherche en ingénierie de China Construction Eighth Engineering Division — le système de voile en béton préfabriqué à armatures de répartition verticales non raccordées — a été mis en application 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 préfabriquées en voile traditionnelles et améliore la qualité des travaux.

         

         

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

         

Dans ce système, les armatures de répartition verticales des voiles préfabriqués sont disposées selon les exigences constructives et interrompues au droit des planchers ; parallèlement, la longueur et la quantité d'armatures des éléments de rive coulés en place aux deux extrémités sont quelque peu augmentées afin de garantir la capacité portante. Les panneaux de voile préfabriqués supérieurs et inférieurs sont raccordés au droit des planchers par écrasement d'un lit de mortier, ce qui assure le comportement global du système de structure en voile. Pour les voiles à faible élancement au cisaillement et à fortes exigences de résistance à l'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 voile.

         

Système de voile en béton préfabriqué à armatures de répartition verticales non raccordées

         

Performances et qualité fiables

         

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

         

         

Procédé de construction simplifié

         

Le lot 2 du projet, dans sa zone sud, comprend 6 unités de construction, toutes en structure préfabriquée en voile. Les voiles préfabriqués des niveaux 1 à 18 du bâtiment n° 3 et des niveaux 1 à 16 des bâtiments n° 4 et n° 6 utilisent cette technique. Actuellement, 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 technique sont dépourvus de manchons : les travaux préparatoires se limitent à la vérification des niveaux et à la mise en place du lit de mortier, sans avoir à prévoir les barres de positionnement traditionnelles. Le procédé est simple et aucun coulis n'est à injecter sur site, ce qui garantit la qualité tout en offrant une efficacité de construction supérieure.

         

         

Amélioration de l'efficacité de la construction

         

Après l'application de ce système technique, la mise en place des éléments ne requiert que le contrôle du niveau et du positionnement horizontal. La vitesse de levage est plus de deux fois supérieure à celle du système traditionnel à manchons de coulis, le taux d'utilisation des coffrages diminue de 50 à 60 % et le nombre de manchons de coulis est réduit de plus de 200 unités par niveau. Comme les voiles ne nécessitent aucune injection de coulis, une journée de chantier peut être économisée par niveau ; de plus, l'absence de nombreux trous d'entrée et de sortie de coulis en pied de voile préfabriqué réduit de 50 % le temps de réception des composants.

         

         

La réussite de cette application du voile à armatures de répartition verticales non raccordées pose des bases solides pour sa généralisation future.

         

Système de structure en voile monolithique préfabriqué 

à armatures de répartition verticales non raccordées

         

Principaux contenus techniques

         

Actuellement, les modes de raccordement des armatures verticales des structures en voile de béton préfabriqué sont principalement le raccordement par manchons à coulis, le raccordement par ancrage au coulis et le raccordement boulonné. Bien qu'ils soient intégrés dans les normes correspondantes, certains problèmes subsistent lors de la réalisation des travaux :

         

(1) le nombre de raccordements est élevé et le coût des matériaux d'assemblage est important ;

         

(2) les exigences de précision de fabrication et de mise en œuvre sont élevées, l'installation et le positionnement sont difficiles et l'efficacité de la construction est faible ;

         

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

         

Pour résoudre ces problèmes, l'équipe de recherche a proposé un système de structure en voile monolithique préfabriqué comportant des éléments de rive coulés en place et des panneaux de voile préfabriqués intermédiaires dont les armatures de répartition verticales ne sont pas raccordées. 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) la méthode de calcul et de conception de ce système a été établie ;

         

(2) huit essais à l'échelle 1 sur des voiles de ce système, ayant pour paramètres le taux de compression axiale et l'élancement au cisaillement, ont été réalisés ;

         

(3) un essai sur table vibrante du système de structure en voile à l'échelle 1/2 a été réalisé ;

         

(4) une technologie intégrée de façade préfabriquée haute performance « quatre en un » a été développée.

         

Ce nouveau système a produit des résultats de recherche abondants et, lors de l'évaluation organisée par la Commission scientifique et technique de la Commission de la construction de Shanghai, la technologie dans son ensemble a atteint un « niveau avancé international ». Les résultats de recherche correspondants ont déjà été intégrés dans la règle technique de l'Association chinoise de normalisation de l'ingénierie de la construction, intitulée « Règle technique relative aux structures en voile de béton monolithiques préfabriquées à armatures de répartition verticales non raccordées ».

         

Principaux indicateurs techniques

         

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

         

(2) Les essais ont confirmé que la méthode de calcul de conception est rationnelle 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 des normes de conception parasismique.

         

(4) Un produit de façade préfabriquée haute performance « quatre en un » a été mis au point ; pour des exigences d'efficacité énergétique identiques, son épaisseur peut être réduite de 2/3 et la surface utile du bâtiment augmente de 2 %.

         

Analyse des bénéfices globaux

         

Bénéfices économiques

         

(1) Par rapport à un voile préfabriqué traditionnel à raccordement par manchons à coulis, le coût d'investissement de la structure est réduit d'environ 10 %.

         

(2) La construction d'une structure traditionnelle en voile préfabriqué demande 5 à 7 jours par niveau, tandis qu'avec le voile préfabriqué à armatures de répartition verticales non raccordées, l'efficacité atteint 4 à 6 jours par niveau, soit un gain d'efficacité de 15 %.

         

(3) Le bénéfice global progresse d'environ 18 % par rapport à une structure traditionnelle en voile préfabriqué.

         

Bénéfices sociaux

         

Par rapport aux modes de raccordement des voiles de façade existant actuellement en Chine, le système de structure en voile monolithique préfabriqué à armatures de répartition verticales non raccordées présente les avantages suivants : grâce à une résistance en flexion équivalente et à une augmentation modérée de la section des armatures des éléments de rive, il supprime — sans réduction des performances sismiques — les raccordements par manchons à coulis, par ancrage au coulis ou boulonnés des armatures de répartition verticales. Il réduit ainsi le coût des matériaux, les exigences de précision et la difficulté de production et de mise en œuvre, améliore l'efficacité de la construction et écarte les risques pour la sécurité inhérents à ces raccordements ; il dispose donc d'une forte compétitivité sur le marché et de perspectives d'application considérables. Le lancement de ce système élimine complètement les défauts des modes de raccordement traditionnels des voiles et revêt une importance historique pour le développement de l'industrie de la construction et du bâtiment préfabriqué.

         

Domaine d'application

         

(1) S'applique aux structures en voile monolithiques préfabriquées à armatures de répartition verticales non raccordées situées dans des zones d'intensité sismique de calcul de 6 à 8.

         

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

         

         

(3) La classe parasismique est déterminée conformément au tableau ci-dessous :

         

         

         

(4) Voiles dont le taux de compression axiale ne dépasse pas 0,5.

         

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

         

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