Choix des solutions de préfabrication

Choix du schéma de préfabrication

Ces dernières années, le gouvernement et les autorités compétentes à tous les niveaux ont successivement publié plusieurs documents visant à promouvoir vigoureusement le bâtiment préfabriqué :          
      En 2017, diverses politiques relatives au bâtiment préfabriqué ont été progressivement publiées dans tout le pays. Le 23 février 2017, les « Avis d'application du gouvernement municipal de Zhengzhou sur la promotion vigoureuse du développement du bâtiment préfabriqué » ont été publiés sur le site de la municipalité. Ces « Avis d'application » détaillent les objectifs, les tâches prioritaires et les mesures de soutien du gouvernement en matière de bâtiment préfabriqué. La part du bâtiment préfabriqué dans la surface des constructions neuves doit atteindre au moins 20 %. Le bâtiment préfabriqué doit satisfaire aux dispositions fondamentales de la « Norme d'évaluation des bâtiments préfabriqués » nationale et provinciale (GB/T 51129-2017), le taux de préfabrication de chaque ouvrage en béton devant atteindre au moins 50 %. Le 7 décembre 2017, la province du Henan a publié les « Avis d'application sur le développement vigoureux du bâtiment préfabriqué », qui précisent comme objectif qu'à la fin de 2020 la part du bâtiment préfabriqué (taux de préfabrication d'au moins 50 %, idem ci-après) dans la surface des constructions neuves atteigne 20 % dans toute la province et 50 % pour les projets financés ou pilotés par le gouvernement ; pour la ville de Zhengzhou, cette part doit atteindre au moins 30 % de la surface des constructions neuves et au moins 60 % pour les projets financés ou pilotés par le gouvernement ; la construction d'une zone de démonstration de bâtiment préfabriqué dans le secteur de Xianghu du nouveau district de Zhengdong, à Zhengzhou, est soutenue. À la fin de 2025, la province vise à ce que la part du bâtiment préfabriqué dans la surface des constructions neuves atteigne 40 %, la totalité des projets d'investissement public remplissant les conditions recourant à une construction préfabriquée ; pour la ville de Zhengzhou, cette part doit atteindre au moins 50 % de la surface des constructions neuves et, en principe, 100 % pour les projets financés ou pilotés par le gouvernement. Le 12 décembre 2017, le ministère du Logement et du Développement urbain-rural (MOHURD) a publié la norme nationale « Norme d'évaluation des bâtiments préfabriqu

és ».

         

Le projet de cas se situe dans une ville du centre du pays. La conception de bâtiments préfabriqués en est encore à ses débuts et le maître d'ouvrage, l'institut de conception et l'entreprise générale manquent quelque peu d'expérience.

         

I. Présentation du projet Le projet de cas se situe dans une ville du centre du pays ; la superficie du terrain dépasse 110 000 m² et la surface de plancher totale dépasse 300 000 m², dont : (1) la surface de plancher totale des logements (tous types confondus) est de 226 000 m² et celle des sous-sols d'environ 69 000 m² ; (2) la surface de plancher totale en superstructure du bâtiment préfabriqué est de 47 000 m² ; la part de la surface de plancher totale en superstructure réalisée en bâtiment préfabriqué représente 20,08 % de la surface de plancher totale en superstructure du projet, ce qui satisfait à l'exigence d'une proportion de surface d'au moins 20 % pour le bâtiment préfabriqué.

         

II. Contexte du cas (1) Situation du site : quatre immeubles de moyenne hauteur recourent au bâtiment préfabriqué, avec une hauteur de bâtiment < 50 m (17 niveaux), une proportion de surface de plancher ≥ 20 %, une finition complète et un taux de préfabrication ≥ 50 % ; (2) Rythme de développement : actuellement, les bâtiments préfabriqués n'ont pas encore démarré ;

(3) Points d'optimisation correspondants : sélectionner, parmi les combinaisons de composants préfabriqués, celle qui satisfait aux exigences de taux de préfabrication (atteindre les 50 points requis) tout en étant économique.

         

III. Problème à résoudre

En l'absence de plans détaillés en phase amont, sélectionner, parmi les différentes combinaisons de composants préfabriqués, celle qui satisfait aux exigences de taux de préfabrication (atteindre les 50 points requis) tout en étant économique.

         

IV. Comparaison de plusieurs options Option 1 (taux de préfabrication des composants verticaux de la structure principale de 44 % + taux de préfabrication des composants horizontaux de la structure principale de 73 % + cloisons intérieures + finition complète) — logique de calcul : obtenir le maximum de points pour la partie structure principale. Compte tenu de la faible maturité du marché de la préfabrication dans le Henan, les poutres horizontales ne sont plus envisagées en préfabriqué ; les dalles, les escaliers et les dalles de balcon utilisent des composants préfabriqués, ce qui permet d'atteindre un taux de préfabrication de 73 % pour les composants horizontaux de la structure principale, dont 70,75 % de dalles préfabriquées, soit 13 points. Pour garantir la qualité et la sécurité, la structure verticale portante existante reste coulée en place ; la totalité des composants verticaux préfabriqués est obtenue par ajout, c'est-à-dire par l'adjonction de panneaux de façade préfabriqués ductiles, ce qui permet d'atteindre un taux de préfabrication de 44 %, soit 22 points. À ce stade, les panneaux de façade préfabriqués ductiles de la partie structure sont suffisamment nombreux pour couvrir entièrement les composants verticaux de la façade, ce qui inclut la non-maçonnerie des murs d'enveloppe non porteurs et rapporte 5 points supplémentaires. Les cloisons intérieures non maçonnées utilisent des panneaux ALC, avec un taux de préfabrication de 50 %, soit 5 points ; la finition complète rapporte 6 points. (Cliquez pour afficher l'image en grand)

Avantages et inconvénients de l'option : le surcoût est faible, mais le nombre de panneaux de façade ductiles ajoutés est important, les exigences techniques sont élevées, la mise en œuvre est assez difficile et le délai de chantier est plus long.

Option 2 (taux de préfabrication des composants verticaux de la structure principale de 48 % + cloisons intérieures + finition complète + cuisines et salles de bains intégrées) — logique de calcul : sur la base de l'option 1, la partie structure principale est scindée en composants verticaux et composants horizontaux, calculés séparément. Dans cette option, les composants horizontaux n'utilisent pas de composants préfabriqués ; les composants verticaux continuent d'ajouter des panneaux de façade préfabriqués ductiles, ce qui porte le taux de préfabrication à 48 %, soit 23 points. Les cloisons intérieures non maçonnées utilisent des panneaux ALC, avec un taux de préfabrication de 50 %, soit 5 points ; la finition complète rapporte 6 points. Les points perdus sur les composants horizontaux sont récupérés du côté de la finition : l'adoption de cuisines et salles de bains intégrées rapporte 6 points chacune. (Cliquez pour afficher l'image en grand)

Avantages et inconvénients de l'option : le nombre de panneaux de façade ductiles ajoutés est important, les exigences techniques sont élevées et la mise en œuvre est assez difficile ; en revanche, les cuisines et salles de bains intégrées de la partie finition sont plus faciles à poser, ce qui peut raccourcir relativement le délai de chantier.

Option 3 (taux de préfabrication des composants verticaux de la structure principale de 35 % + taux de préfabrication des murs d'enveloppe de 80 % + taux de préfabrication de l'isolation intégrée de 80 % + cloisons intérieures + finition complète + cuisines et salles de bains intégrées) — logique de calcul : sur la base de l'option 2, l'utilisation de panneaux de façade préfabriqués ductiles pour les composants verticaux est réduite, le taux de préfabrication étant ramené à 35 %, soit 20 points. Les parties non maçonnées des murs d'enveloppe non porteurs utilisent des composants préfabriqués, avec un taux de préfabrication de 80 %, soit 5 points. L'intégration du mur d'enveloppe avec l'isolation, la protection thermique et la décoration atteint un taux de préfabrication de 80 %, soit 5 points. Les cloisons intérieures non maçonnées utilisent des panneaux ALC, avec un taux de préfabrication de 50 %, soit 5 points ; la finition complète rapporte 6 points et l'adoption de cuisines et salles de bains intégrées rapporte 6 points chacune. (Cliquez pour afficher l'image en grand)

Avantages et inconvénients de l'option : les panneaux de façade ductiles ajoutés entraînent des exigences techniques élevées et une mise en œuvre assez difficile, avec un délai de chantier plus long ; l'intégration du mur d'enveloppe avec l'isolation, la protection thermique et la décoration génère un surcoût important.

Option 4 (taux de préfabrication des composants horizontaux de la structure principale de 80 % + taux de préfabrication des murs d'enveloppe de 80 % + cloisons intérieures + finition complète + planchers en procédé sec + cuisines et salles de bains intégrées) — logique de calcul : sur la base de l'option 1, le taux de préfabrication des dalles mixtes est porté à 78,33 %, ce qui permet d'atteindre 80 % pour les composants horizontaux de la structure principale, soit 20 points ; aucun panneau de façade préfabriqué ductile n'est ajouté. Les parties non maçonnées des murs d'enveloppe non porteurs utilisent des composants préfabriqués, avec un taux de préfabrication de 80 %, soit 5 points. Les cloisons intérieures non maçonnées utilisent des panneaux ALC, avec un taux de préfabrication de 50 %, soit 5 points ; la finition complète rapporte 6 points. Les points perdus sur les composants verticaux de la structure principale sont récupérés du côté de la finition : l'ajout de planchers en procédé sec rapporte 5 points et l'adoption de cuisines et salles de bains intégrées rapporte 6 points chacune. (Cliquez pour afficher l'image en grand) Avantages et inconvénients de l'option : les composants verticaux de la structure principale n'utilisent pas de composants préfabriqués et les parties non maçonnées des murs d'enveloppe non porteurs utilisent des panneaux ALC, ce qui réduit la difficulté de mise en œuvre et améliore la sécurité. Les composants horizontaux en préfabriqué sont plus faciles à mettre en œuvre, la partie finition est encore plus simple à réaliser, le délai de chantier est raccourci et le surcoût est faible. Synthèse comparative (Cliquez pour afficher l'image en grand)

Après les calculs comparatifs réalisés en phase amont, l'optimisation de la conception préfabriquée a finalement retenu la quatrième option : taux de préfabrication des composants horizontaux de la structure principale de 80 % + taux de préfabrication des murs d'enveloppe de 80 % + cloisons intérieures + finition complète + planchers en procédé sec + cuisines et salles de bains intégrées. Cette option obtient un score élevé et laisse une grande marge de modification ultérieure. La réduction de la préfabrication des composants verticaux de la structure principale et l'augmentation du taux de préfabrication des composants horizontaux permettent de diminuer relativement la fréquence d'utilisation des grues à tour et d'exiger des modèles de grue à tour moins puissants, de limiter la hausse des coûts, tout en facilitant la construction, en améliorant la sécurité, en étant plus facilement acceptées par le client et en raccourcissant le délai de chantier.

         

V. Conclusion du cas Dans les villes où la technologie préfabriquée n'est pas encore très mature, lors du choix du schéma de préfabrication, il convient de privilégier autant que possible les éléments dont la technologie est relativement mature et dont l'impact sur la sécurité structurelle est faible, par exemple les dalles mixtes et les escaliers des composants horizontaux, les cloisons non porteuses intérieures et extérieures, les finitions intérieures, etc. Il faut également choisir des entreprises de construction relativement expérimentées, multiplier les vérifications et les investigations en phase de conception et suivre attentivement le chantier en phase de construction, afin de maîtriser les risques du maître d'ouvrage et de réduire les coûts. La réduction du taux de préfabrication des composants verticaux de la structure principale, l'augmentation du taux de préfabrication des éléments d'enveloppe non porteurs non maçonnés, l'augmentation du taux de préfabrication des composants horizontaux et le recours aux cuisines et salles de bains intégrées permettent d'atteindre l'exigence de taux de préfabrication global, tout en réduisant relativement la fréquence d'utilisation des grues à tour, en exigeant des modèles de grue à tour moins puissants et en limitant la hausse des coûts.

         

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