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La digitalisation au service de la fixation sur acier dans la construction mixte

En quoi consiste la construction mixte ?

Introduction

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L’un des modes de construction qui était régulièrement utilisé pour la construction d’immeubles d’habitation à partir de la fin du XIXè siècle était constitué de poutres maîtresses appelées alors IAO (pour « I » à Ailes Normales).

L’espace entre deux poutres était alors comblé par différents matériaux comme la  brique ou les moellons.

Aujourd’hui, avec l’urbanisation grandissante et le manque de place de plus en plus marquant dans les villes, les maîtrises d’ouvrage et les architectes doivent adapter le bâti existant à leurs besoins.

Cela passe le plus souvent par la réhabilitation des ouvrages existants.

L’une des méthodes couramment utilisée dans le cas des structures citées ci-dessus sont les planchers collaborants.

Plusieurs outils numériques sont mis à disposition des ingénieurs et des bureaux d’étude, offrant un résultat toujours plus précis dans la construction mixte et la fixation sur acier grâce à la modélisation.

En quoi consiste la construction mixte ?

Dans le cadre du changement de destination d'une structure, les nouvelles charges à reprendre sont souvent plus importantes et les ingénieurs doivent renforcer les planchers existants.

Une méthode consiste à connecter une dalle de béton aux poutres d’acier afin d’augmenter à la fois la table de compression et l’inertie du plancher. Pour rendre ces deux matériaux solidaires entre eux, il est important d’ajouter des connecteurs travaillant essentiellement en cisaillement.

Grâce à cette plus grande épaisseur, la structure bénéficie ainsi d’inerties plus importantes et les planchers peuvent reprendre de plus grands efforts.

Dans les années 1980, cette technique de pont mixte a permis un essor considérable des ponts routiers, puis des ponts rails.

Aujourd’hui, le marché de la construction s’empare de cette construction mixte, avec envol des travaux de réhabilitation un peu partout dans le pays. 

Le calcul de ces structures mixtes est complexe et cette révolution n’a pu être transposée à grande échelle dans le secteur du bâtiment qu’avec l’émergence de l'informatique et la digitalisation de la construction.

L’importance des outils numériques dans la construction mixte

L’un des problèmes majeurs lié à la réhabilitation est que la construction mixte nécessite une parfaite maîtrise des matériaux constitutifs pour assurer la stabilité des édifices.  

Dans le cas d’un renforcement de la structure par la méthode du plancher collaborant, le béton est généralement parfaitement connu car il correspond à la norme EN-206.

 En revanche, les caractéristiques mécaniques des matériaux existants sont beaucoup plus complexes à connaitre : selon l’âge de la structure ou son emplacement géographique, les matériaux de construction n’étaient pas standardisés de façon homogène.

La complexité des projets impose de fournir aux ingénieurs des outils numériques efficaces et complets afin de dimensionner au mieux les futures réhabilitations.

Grâce à ces outils en perpétuelle amélioration, les bureaux d’études peuvent  concevoir des cas de plus en plus complexes en toute sécurité et assurer le flux de l’information grâce aux passerelles, clouds, etc, dans le contexte de la construction 2.0 (BIM).

Dans un secteur qui reste fragilisé par la crise de 2008, la digitalisation de la construction se révèle être une véritable opportunité pour les professionnels du bâtiment.

On estime en effet que l’industrie de la construction représentera un marché en 2030 de 17 500 milliards de dollars, soit 85 % de plus qu’en 2014.

Cependant, le secteur du bâtiment tarde à se tourner vers la numérisation et n’a pas encore déclenché une révolution qui pourrait lui apporter productivité et argent.

Les avantages de la digitalisation de la construction mixte

Au fil des années, la digitalisation de la construction mixte se révèle être un véritable atout auprès des bureaux d’étude et des différents intervenants des chantiers de réhabilitation. En plus de faciliter les fixations sur acier dans les structures anciennes, ces outils numériques offrent de nombreux avantages du point de vue de la productivité et de la sécurité.

Favorisation de la productivité par la digitalisation 

L’histoire de la digitalisation de la construction a commencé avec le dessin assisté par ordinateur (DAO), la numérisation des plans de projets en cours ou à venir.

Contrairement au papier, le plan numérique permet en effet d’intégrer en temps réel toutes les modifications, sans avoir à rectifier une dizaine de pages au moindre changement.

Ce gain de temps dans la conception ou la construction elle-même améliore grandement la productivité, faisant gagner des jours précieux et de l’argent sur la durée d’un chantier.

Cette révolution numérique entamée par les premiers logiciels de DAO continue encore aujourd’hui.

Nous en avons déjà parlé dans un article précédent « La Construction 2.0 ».

Elle devrait permettre selon les estimations, une économie de 30 à 40% du coût global de l’ouvrage.

Une sécurité accrue

La sécurité sur les chantiers est l’un des points pouvant être amélioré grâce à la robotisation.

Des drônes ou robots pour sites sensibles sont ainsi développés, notamment pour cartographier les zones complexes d’un site, permettant ainsi de prendre des décisions plus avisées et éviter les accidents humains.

De plus, la modélisation collaborative en trois dimensions des ouvrages permet de détecter les éventuels conflits entre différents lots avant même leur construction.

La possibilité de modéliser également les méthodes constructives permet de diminuer la co-activité, source potentielle d’accidents et augmente donc la sécurité des ouvriers et des personnes fréquentant le site.

Cela offre une véritable visualisation du futur, donne la possibilité de découvrir la construction étape par étape pour une meilleure personnalisation du bâtiment et une plus grande sécurité.

Amélioration des relations dans le BTP

En mai dernier, l’étude annuelle du bureau KPMG a analysé l’impact de la digitalisation de la construction sur les relations entre les entreprises du BTP et leurs clients.

Cette dernière a révélé que les rapports entre les différents intervenants étaient grandement facilités, offrant une meilleure communication et une meilleure visualisation des idées de chacun.

Le BIM et ses avancées technologiques

Limiter les innovations numériques dans le bâtiment aux logiciels de dessin en trois dimensions est une erreur.

La construction collaborative est la véritable avancée. Elle se traduit notamment par le BIM (Building Information Modeling, ou Modélisation des Informations du Bâtiment en français).

Lancé dans l’Hexagone il y a de nombreuses années, ce n’est vraiment qu’à partir de 2016 qu’elle rentre dans le langage courant du monde du bâtiment. Il permet à tous les acteurs d’un projet de construction de partager toutes leurs données techniques et leurs actions sur un même édifice.

Chaque élément est inscrit sur une maquette modélisée en 3D, qui peut ensuite être modifiée en temps réel au fur et à mesure de l’avancée du projet en cours.

Les éventuels risques ou erreurs sont ainsi observables avant d’être réels.

Ce projet a pour avantage de réduire les coûts et les délais de construction de l’ouvrage, facilitant ainsi le travail des bureaux d’étude ou des ingénieures eux-mêmes.

Si la maquette 3D n’est pas une nouveauté, la possibilité d’y inclure les données métaphysiques des objets composants le bâtiment, et les informations sur leurs caractéristiques physiques ou financières, représente un vrai changement dans la construction.

Afin de proposer des alternatives efficaces aux ingénieurs et d’encourager la digitalisation de la construction, Hilti propose désormais un logiciel permettant de calculer efficacement tous les types de constructions mixtes, offrant ainsi la possibilité de diminuer les risques potentiels et de projeter la construction avant sa réalisation.

Les qualités du logiciel X HVB design

En partenariat avec le CTICM, Centre Technique Industriel de la Construction Mécanique, Hilti a développé le logiciel X-HBV design.

Il a l’ambition de faciliter le passage à la digitalisation de la construction en permettant le dimensionnement des structures en construction mixte. Il offre la possibilité de numériser la connexion de planchers acier-béton en accord avec les Eurocodes actuels.

Plus rapide, le logiciel X-HVB s’adapte aux projets dans le neuf ou la rénovation, faisant gagner en productivité et en profit, notamment durant la phase du chantier.

Basé sur le principe de la technologie du clouage dans l’acier, le logiciel X-HVB assure un comportement monolithique du chantier et sa structure.

Nous aborderons dans un prochain article le fonctionnement du clouage dans l’acier, ainsi que les réactions des connecteurs lorsqu’ils sont soumis aux sollicitations extérieures.

Auteur : Gurvan Crocq

Blog ingénierie

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