Les immeubles de bureaux à plateaux libres. Des investissements rentables. Des portées optimisées. Des hauteurs de plancher réduites

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1 Les immeubles de bureaux à plateaux libres Des investissements rentables 4 Des portées optimisées 8 Des hauteurs de plancher réduites 0 Des poutres et des dalles composites 3 Des chantiers rationnalisés 4 La sécurité incendie maîtrisée Les Carnets de l acier Conception éditoriale Cedam 30, avenue de Versailles 7506 Paris Tél. : Fax : assocedam@wanadoo.fr Direction éditoriale Bertrand Lemoine Coordination Ève Jouannais Nathalie Tournillon Rédaction Christine Desmoulins Ève Jouannais Conception graphique Atelier Rosier, d après une maquette originale de François Caracache Tous droits de reproduction, de traduction et d adaptation réservés pour tous pays. Dépôt légal : août 003 Impression : Blanchard Printing Le Plessis-Robinson Le Colisée Paris XVII e Le siège social du Crédit Lyonnais Paris II e L ancien siège de la Seita Paris VII e 7 place d Iéna Paris XVI e La Chambre de commerce Luxembourg Le siège social de l entreprise Scotts Écully Le siège social de l Équipe Issy-les-Moulineaux Le bâtiment L-, Toronto Orly-Rungis Crédits photographiques Couverture : DR / p.-3 : DR / p.4-5 : G. Marot / p.6-7 : Archimage, DR / p. : DR / p. : DR, A. Jonquières / p.4 : DR, B. Lemoine / p.6-7 : DR, A. Jonquières / p.9 : A. Jonquières, Les films 3 univers, DR / p.0- : DR / p.- 3 : DR, K. Kalfi / p.4-5 : DR / p.7 : DR, F.Y. Urquijo / p.8-9 : DR / p.3-3 : DR, B. Lemoine / p.3-33 : B. Lemoine, Agence C. Vasconi, DR / p : DR, N. Robin / p.37 : N. Robin / p : M. Moch / p.40 : St. Lucas.

2 LES IMMEUBLES DE BUREAUX À PLATEAUX LIBRES APRÈS LE DÉVELOPPEMENT du câblage informatique et de la climatisation, les grands plateaux libres sans poteaux sont devenus un enjeu majeur dans l immobilier de bureau en raison de l évolution des méthodes de travail. Favorisant l adaptation des locaux au fonctionnement des équipes, ils répondent aux nouveaux besoins d entreprises en perpétuelle mutation et aux attentes des utilisateurs en termes de facilité d innervation, de flexibilité et de confort des espaces. Issues de l architecture industrielle où l ossature de l édifice répond aux contraintes du process, les structures à grande portée satisfont les exigences fonctionnelles et ergonomiques des espaces de travail les plus modernes. Dans ce contexte, les planchers mixtes acier-béton apportent des solutions nouvelles auxquelles les investisseurs sont de plus en plus attentifs pour mettre sur le marché ces vastes plateaux libres modulables, sans place perdue, faciles à louer et à réadapter. Depuis plus d une trentaine d années, ce système constructif, caractérisé par des portées pouvant atteindre 8 mètres sans poteaux et des planchers minces, n est plus l apanage des halles et des usines, et les promoteurs anglo-saxons l utilisent couramment dans des immeubles tertiaires. Ce système optimise chaque élément structurel. Il repose essentiellement sur la finesse du plancher, la dalle étant elle-même solidaire d une poutre alvéolaire qui permet d intégrer tous les équipements techniques et bureautiques. Dans le cas de portées plus faibles, une variante du système consiste à intégrer la dalle dans la hauteur de poutre et à faire passer les réseaux sous la dalle sans faux plafond. À travers quelques études de cas, ce Carnet de l acier rassemble des exemples significatifs de l utilisation de cette solution, accompagnés d un résumé de ses caractéristiques techniques et économiques. Les carnets de l acier / Les immeubles de bureaux à plateaux libres

3 DES INVESTISSEMENTS RENTABLES Fondé sur l affirmation d une logique constructive et d une rationalisation de l économie de la construction, le principe des plateaux libres facilite l utilisation des matériaux et le passage des réseaux. Comparé à une poutraison simple, il maximise le ratio portée/épaisseur structurelle. La hauteur sous plafond devenant plus confortable, l apport de lumière naturelle peut être accru dans les espaces de travail. L utilisateur en tire une flexibilité immédiate. Il peut cloisonner ou décloisonner à son gré et percer aisément des trémies dans le plancher pour relier, par exemple, deux étages par un nouvel escalier. Au-delà des mutations faciles autorisées par les locaux, les utilisateurs bénéficient d une meilleure habitabilité avec un taux d occupation d une personne pour 8 à mètres carrés contre 5 à 0 mètres carrés dans un immeuble traditionnel. La rentabilité s avère donc attractive pour l occupant qui raisonne aujourd hui de plus en plus souvent en coût d investissement par poste de travail. L investisseur tire parti d une facilité de mise en œuvre reposant sur la légèreté des éléments structurels. La durée des chantiers est réduite en conséquence, ce qui a une incidence aussi sur leur économie ; la réduction des frais financiers est d autant plus appréciable que les taux d intérêt sont élevés. La location ou la vente des locaux intervenant plus tôt, le retour sur investissement est également plus rapide. Au-delà de l économie liée à l optimisation du matériau acier, ce système permet dans certains cas d abaisser les coûts de construction dans leur globalité ; ainsi diminuer la hauteur totale du bâtiment entraîne des économies de voiles et de façades. Les coûts de restructuration d un immeuble de ce type sont aussi inférieurs à ceux d un immeuble traditionnel. Les planchers mixtes, moins contraignants que des planchers en béton précontraint, facilitent en effet les interventions ultérieures. Déterminant sur le plan structurel, ce système l est aussi en termes financiers. Sur le chantier, il fait gagner un temps considérable puisqu une dizaine de jours de chantier par étage suffisent quand deux ou trois semaines seraient nécessaires avec d autres matériaux structurels. En raison de ces performances, ce système qui répond à des objectifs très divers, ouvre des voies alternatives pour concevoir et mettre en œuvre les programmes tertiaires. Couramment mis en œuvre en Grande-Bretagne, il a été utilisé ces dernières années sur de nombreux grands chantiers en France, notamment à Paris et à Lyon. Il s agit aussi bien de constructions neuves que d opérations lourdes de façadisme ou de curetage d îlot. Plutôt concentrées vers les solutions traditionnelles en béton, les entreprises françaises sont historiquement moins habituées aux chantiers acier que leurs homologues anglo-saxonnes. Cela les a donc conduites à adapter leur méthodologie de construction en formant leurs chefs de chantier aux différentes séquences indispensables à la mise en œuvre de ces charpentes en acier. Les carnets de l acier / Les immeubles de bureaux à plateaux libres

4 LE POINT DE VUE D UN INVESTISSEUR Graham Spensley, directeur commercial de Capital et Continental, promoteur immobilier «Sur le chantier de Colisée II, nous avons renoncé à la structure en béton initialement prévue dont les portées ne dépassaient pas mètres au profit d une charpente métallique, en acier, avec des portées de 7 mètres. Pour répondre aux normes internationales, les bâtiments tertiaires doivent offrir de grands plateaux libres de 8 mètres de profondeur. L utilisation des planchers mixtes acierbéton permet de construire des bâtiments de bureaux avec ces grandes portées sans poteau intermédiaire. Les utilisateurs ont ainsi une totale souplesse d aménagement, qu il s agisse d open space ou de bureaux cloisonnés. Le maître mot pour nous est la flexibilité. Un immeuble est avant tout un volume dans lequel les locataires vont exploiter leurs métiers. Il y a dix ans, nous construisions pour des informaticiens. Aujourd hui, c est essentiellement pour des sociétés de télécommunication. Qu en sera-t-il dans dix ans? Une fois le bâtiment construit, avec ce système, il est extrêmement facile de transformer les planchers ou de percer la dalle pour faire passer un escalier. Enfin, contrairement au carcan imposé par une structure en béton, la poutre alvéolaire donne une grande souplesse pour faire passer les fluides, la climatisation et autres. Au Colisée, grâce à cette structure métallique et aux technologies disponibles dans notre bâtiment, la société Sage a déjà réaménagé plusieurs fois ses locaux sans difficulté.» Un plateau libre de du Colisée avant aménagement. Un plateau aménagé en bureau paysagé. 3 Les carnets de l acier / Les immeubles de bureaux à plateaux libres

5 DES PORTÉES OPTIMISÉES Dans les immeubles de bureaux à grandes portées, l intérêt de l acier repose dans la plupart des cas sur l utilisation de poutres de type alvéolaire, à travers lesquelles passent les gaines, et d une dalle mixte de faible épaisseur. L acier permet ainsi la mise en œuvre, sans poteaux intermédiaires, de structures de 8 mètres de portée et au-delà avec une retombée de poutre réduite. Dans un contexte économique identique, les solutions actuellement apportées par le béton armé sont limitées à des portées d environ 3 mètres; des poutres en retombée limitent alors le passage des fluides. Les portées et les fondations Le recours aux grandes portées permet de répondre avec souplesse à des contraintes extrêmement différentes tant en termes de programme que de réglementation urbaine en jouant à la fois sur la longueur des portées et sur la hauteur des poutres. Par exemple, dans une réno- 4 Les carnets de l acier / Les immeubles de bureaux à plateaux libres

6 vation où la hauteur du bâtiment et la hauteur d étage sont prédéfinies, les poutres pourront s ajuster aux niveaux existants et l on cherchera, en général, à minimiser leur épaisseur. Dans le cas d un bâtiment neuf, on s efforcera de réaliser de longues portées au même prix que des petites portées. Afin d optimiser l économie sur les portées à partir de 4 ou 5 mètres, il faudra ainsi disposer de la plus grande hauteur de poutre possible. On peut aussi, si la hauteur sous plafond le permet, sous-tendre les poutres par des tirants et donc réduire la hauteur de la poutrelle incorporée dans le plancher. Les coûts Dans un bâtiment de 8 mètres d épaisseur de façade à façade comportant des parkings en infrastructures, deux types de solutions sont envisageables en superstructure : des portées de 8 mètres ou bien deux portées, par exemple l une de mètres et l autre de 6 mètres avec un poteau intermédiaire. Selon l ingénieur Peter Terrell, lorsqu on intègre un poteau intermédiaire, le coût d une structure métallique est équivalent à celui d une structure en béton. En revanche, si l on utilise des portées de 8 mètres, l acier devient très compétitif car une solution béton devient impraticable à cause de la hauteur de poutre qu elle exige, de l ordre du mètre. Les grandes portées de 8 mètres génèrent cependant un surcoût de construction au mètre carré d environ 35 % par rapport à une solution intégrant des poteaux intermédiaires. Il faut toutefois tenir compte du fait que les portées de 8 mètres ne concernent souvent que certaines zones, des portées plus limitées étant généralement employées dans d autres parties de l immeuble telles que les noyaux, les soussols à portée réduite, les circulations, etc. Par ailleurs, le poids réduit de la structure permet aussi une économie sur le coût des fondations. Dès lors, si l on ramène les 35 % de surcoût liés aux grandes portées au coût du gros œuvre de la totalité du bâtiment, on s aperçoit qu ils se réduisent souvent à une valeur oscillant entre 0 et 5 %. Le gros œuvre étant évalué à environ un tiers du coût total du bâtiment, la plus-value n est que de 3 à 5 % sur le coût de construction du bâtiment. Comptetenu des gains sur la hauteur d étage, le délais d exécution et la plus-value de valeur locative due à la plus grande flexibilité des plateaux, la solution avec poutres en acier de grande portée est bien la plus compétitive. Plan de poutraison de l immeuble ZB4 à Saint-Denis. Cet immeuble de bureaux conçu par Valode et Pistre pour le promoteur Kaufman & Broad est formé de deux grandes barres de 50 m de long. Il offre sur l ensemble de ses surfaces des portées de 8 m sans poteaux intermédiaires grâce à l utilisation de poutres métalliques alvéolaires de 58 cm de hauteur. et 3 Structure de l immeuble ZB4 en cours de montage. 3 5 Les carnets de l acier / Les immeubles de bureaux à plateaux libres

7 Les savoir-faire Malgré une culture des entreprises françaises favorable au béton, l expansion de l immobilier de bureau permet progressivement à ces techniques issues de l architecture des halles et des usines de conquérir un nouveau secteur. Comme le montrent les cas d études qui suivent, l utilité de ces techniques est désormais avérée si le contexte urbain impose des contraintes de hauteur non négociables, comme dans les immeubles du 7 place d Iéna ou de l ancien siège de la Seita présentés ici. Dans un immeuble neuf, tel que le ZB4 à Saint-Denis, libéré de ce type de contraintes, l agence d architecture Valode et Pistre et le bureau d études Terrell Rooke Associés ont au contraire choisi de défi- Immeuble du 7 place d Iéna avant la réhabilitation. L aménagement des espaces était conditionné par l enfilade de poteaux. Immeuble du 7 place d Iéna en cours de travaux. Le choix d une structure acier avec des grandes portées a permis de réaliser de vastes plateaux libres et de faire passer les gaines techniques et réseaux dans les poutres alvéolaires. 3 Colisée IV. Plan d étage courant avec simulation d implantation des postes de travail (736 m, 56 postes de travail). 4 et 5 Un plateau libre de l immeuble du 7place d Iéna tel qu il a été aménagé et avant la pose des cloisons. Les cloisons vitrées permettent d isoler certains bureaux sans occulter la lumière sur l ensemble du plateau. 6 Les carnets de l acier / Les immeubles de bureaux à plateaux libres

8 nir la hauteur d étage dès le stade de l esquisse à partir d une optimisation des potentialités structurelles : poutres de 58 centimètres de hauteur et portées de 8 mètres sans poteau. «Ce bâtiment a valeur de prototype, conclut l ingénieur John Hanlon. À portée égale, c est plus économique qu en béton et nous disposons de plus grands espaces pour faire passer les fluides. Il y a vingt ans, la concurrence entre les bâtiments de bureaux était fondée sur la climatisation. Aujourd hui, c est l absence de poteaux qui fait la différence.» Et tandis que les opérations se multiplient, les entreprises acquièrent de nouveaux savoir-faire en adoptant des méthodes préparatoires novatrices et une exécution du chantier plus rigoureuse Les carnets de l acier / Les immeubles de bureaux à plateaux libres

9 DES HAUTEURS DE PLANCHERS Dans un système constructif de ce type, l épaisseur des planchers conditionne la hauteur libre. En raison du grand nombre de percements dont elle dispose, la poutre devient en quelque sorte «virtuelle». Cela permet de faire passer les gaines en toute liberté et d optimiser l ensemble de l ossature d un bâtiment. La faible épaisseur de la dalle mixte RÉDUITES permet quant à elle d augmenter la hauteur libre à l intérieur du plateau ou de réduire la hauteur complète du bâtiment. Nos études de cas démontrent ainsi que l importance accordée à la hauteur libre est souvent appréhendée en fonction de la hauteur totale autorisée pour un bâtiment dans un contexte urbain précis LA FLEXIBILITÉ D UNE LOGIQUE CONSTRUCTIVE Élaborés à partir des éléments fournis par le bureau d études Terrell Rooke Associés, les trois tableaux ci-dessous analysent les avantages des structures acier par rapport aux structures en béton dans des immeubles de bureaux de ou 8 mètres d épaisseur. Trois options sont examinées : une travée de mètres de portée, deux travées de et 6 mètres avec une file centrale de poteaux et une travée de 8 mètres de portée. Immeuble de mètres d épaisseur Ce tableau permet de comparer l épaisseur ou la hauteur d éléments dans une construction en béton et une construction en acier sur une portée de mètres. On constate que la solution acier réduit d au moins 7 centimètres l épaisseur structurelle totale. Cela permet par exemple de passer la hauteur d étage de 3,70 mètres à 3,58 mètres dans le même gabarit. PORTÉE DE MÈTRES Éléments comparatifs solution acier solution béton Faux plancher (épaisseur) 5 cm 5 cm Dalle béton (épaisseur) cm Dalle alvéolaire, béton précontraint 9 cm Solive, poutre alvéolaire m 36 cm (mini) Protection incendie cm Plénum nécessaire 0 cm 38 cm Faux plafond (épaisseur) 7 cm 7 cm Flèche et tolérance chantier 3 cm 3 cm Total 75 cm 9 cm 8 Les carnets de l acier / Les immeubles de bureaux à plateaux libres

10 Coupe de principe sur structure métallique. Faux plancher. Bac acier et dalle béton 3. Ouverture dans la circulation 65 x 30 ht 4. Poteau mixte Ø 457, écartement des poteaux 8,0 m 5. HEAA 550. Coupe de principe. Exemple de plancher mixte: dalle béton sur bac acier et poutre alvéolaire pour des portées de 6 m + 0 m. Faux plancher. Bac acier et dalle béton 3. Ouverture dans la circulation 65 x 30 ht 4. Poteau mixte Ø HEAA Poutre alvéolaire formée de deux demi IPEA Faux plafond 8. IPEA Mur rideau. Immeuble de 8 mètres d épaisseur, portée + 6 mètres. PORTÉE DE + 6 MÈTRES Éléments comparatifs solution acier solution béton Faux plancher (épaisseur) 5 cm 5 cm Dalle béton (épaisseur) cm Dalle alvéolaire, béton précontraint 9 cm Poutre sur file centrale de poteaux* 36 cm (mini) (50 cm)** Solive, poutre alvéolaire m (36 cm mini)*** Protection incendie cm Plénum nécessaire 0 cm 38 cm Faux plafond (épaisseur) 7 cm 7 cm Flèche et tolérance chantier 3 cm 3 cm Total 75 cm 9 cm * Hypothèse d espacement des poteaux de 5,40 m. ** Épaisseur de la dalle incluse. *** Compris dans la hauteur de la poutre centrale. Immeuble de 8 mètres d épaisseur, portée 8 mètres Si l on prend maintenant une portée libre de 8 mètres, on constate que, pour un coût de construction équivalent, la solution en béton nécessiterait un point d appui intermédiaire car la hauteur des poutres ou l épaisseur de la dalle serait sinon irréaliste. La solution béton n est pas applicable dans ce cas. PORTÉE DE 8 MÈTRES Éléments comparatifs Faux plancher (épaisseur) Dalle béton (épaisseur) Solive, poutre alvéolaire m Protection incendie Plénum nécessaire Faux plafond (épaisseur) Flèche et tolérance chantier Total solution acier 5 cm cm 56 cm cm 0 cm 7 cm 3 cm 95 cm 9 Les carnets de l acier / Les immeubles de bureaux à plateaux libres

11 DES POUTRES ET DES DALLES COMPOSITES Coupe de travail des architectes, détail sur façade de l immeuble du 7place d Iéna. Faux-plancher. Dalle béton 4cm 3. Connecteur soudé 4. Bac acier Cofrastra 5. Pierre attachée 6. Tôle aluzinc 7. Isolant 8. Pierre fixée par une attache inox sur structure métallique fixée à l ossature primaire 9. Poutre HEB Joint creux en aluminium. Poutre alvéolaire 36 cm. Faux plafond 7 cm. Connecteurs entre les bacs acier. 3 Poutres alvéolaires de percements ronds et oblonds. 4 Articulation de deux poutres alvélolaires. L assemblage poutre/dalle Interdépendantes et structurellement indissociables, les poutres et la dalle forment un seul système composé d une partie pleine : la dalle de béton dont l épaisseur peut être minimisée et se réduire à ou 5 centimètres. Cette dalle est solidaire d une poutre alvéolaire en acier dont la «porosité» permet de faire passer très facilement toutes les installations techniques. Cet ensemble poutre / dalle favorise l intégration de tous les éléments techniques nécessaires entre dalle et plafond (câblage, climatisation, courant fort, ventilation, désenfumage, plomberie), car il optimise la liberté de passage de ces éléments. Un système mixte La présence de la dalle de béton permet en outre de réduire les quantités d acier nécessaires puisqu elle sert de semelle supérieure à la poutre en acier. Là où une poutre en béton armé limiterait le nombre de réservations possibles, la poutre alvéolaire n est plus une barrière. Et dans la plupart des cas, l utilisation de ce type de poutre contribue aussi à réduire le poids de l acier nécessaire. La connexion du métal et du béton par des goujons permet de combiner les performances de la dalle et des poutres. Elle entraîne un déplacement de la fibre neutre des poutres à proximité de la dalle, ce qui permet de franchir de grandes portées avec des sections d acier relativement faibles. Les ailes supérieures de la poutre métallique nécessitant moins de matière, les poutres peuvent être formées à partir de deux demi-poutrelles de provenance différente. La semelle haute dont la section est plus faible résulte de la découpe d un IPE. La semelle basse qui a une section plus forte est découpée dans un HEB. On obtient également des performances acoustiques appréciables. Sur une opération avec une dalle de centimètres d épaisseur sur un bac collaborant avec faux plancher et faux plafond classiques, il a été mesuré que l atténuation acoustique verticale entre deux étages sera en moyenne de 50 dba Les carnets de l acier / Les immeubles de bureaux à plateaux libres

12 QUEL TYPE DE CONNECTEURS CHOISIR? Quels connecteurs choisir pour relier poutre et dalle? Cela repose sur la définition d une méthodologie de chantier répondant aux objectifs définis. La connexion mécanique de la dalle sur la poutre est essentielle pour garantir une collaboration en flexion. Le plus souvent, elle est réalisée par soudure électrique de goujons à tête espacés uniformément. Il existe des alternatives à ces goujons soudés : les équerres à clouer qui ne nécessitent aucune soudure mais qui sont bruyantes à la pose et surtout offrent une résistance moindre (un peu moins de trois pour un goujon soudé), ou encore différents types de butées qui, en pratique, sont plus rarement utilisées. MINI OU MAXI : QUELLES OUVERTURES DANS LES POUTRES ALVÉOLAIRES? Utilisées en plancher dans les exemples présentés ici, ces poutres alvéolaires peuvent aussi l être en toiture ou en façade. La taille des ouvertures peut être adaptée, toujours en relation avec la hauteur totale de la poutre et donc avec le calcul de la structure. Le point sur la question en trois exemples, avec Daniel Bitar, chef de projet construction métallique au Centre technique industriel de la construction métallique (CTICM), pour qui «l optimisation des performances des profilés alvéolaires offre à l architecte et à l ingénieur des solutions riches et rationnelles.» - En toiture : des ouvertures extrêmes d un mètre de diamètre. C est le cas de la «Ruche» de Valode et Pistre au Technocentre de Renault. Les architectes voulaient éviter les poutres treillis et accroître la luminosité du bâtiment. Ils ont donc utilisé des poutrelles ajourées de 8 mètres de portée avec des ouvertures de 980 millimètres de diamètre et une hauteur de poutre de,0 mètre. Grâce à ces grandes ouvertures, les poutres maîtresses reprennent toutes les charges des solives. En terme d usinage, ce type de poutraison permet de supprimer tous les assemblages des poutres treillis, ce qui est facteur d économie. - En plancher : des ouvertures variables de 30 à 500 millimètres. Les poutrelles alvéolaires de plancher à ouvertures petites et moyennes permettent le franchissement de portées allant jusqu à 8 mètres avec des hauteurs de poutraison de 450 à 700 millimètres et l insertion des réseaux techniques dans le plénum disponible. Compte tenu des réseaux à faire passer, le diamètre des ouvertures ne peut être inférieur à 30 millimètres. Dans l immeuble du Colisée à Saint-Ouen, afin de pouvoir faire passer le maximum de gaines nécessaires pour répondre aux servitudes du bâtiment, les ouvertures atteignent 70 millimètres pour des hauteurs de poutres de 460 millimètres. 3- En façade : de petites ouvertures de 00 à 50 millimètres. Ces poutrelles peuvent aussi être utilisées comme éléments de façade. Il est alors possible de réduire le diamètre des ouvertures à des fins esthétiques. C est le cas de la station RAI, proche de l aéroport d Amsterdam où l on a utilisé des poutres alvéolaires cintrées. Les ouvertures de 00 à 50 millimètres de diamètre soulignent la transparence des façades. 4 3 Les carnets de l acier / Les immeubles de bureaux à plateaux libres

13 Différentes étapes de mise en place des planchers. Poutre PRS préfabriquée en atelier, apportée sur le chantier. Montage de structure, assemblage poteaux-poutres. 3 Poutres alvéolaires après flocage pour la protection au feu. 4 Coulage de la dalle béton sur bacs acier du plancher. 5 Passage des gaines dans les poutres alvéolaires Les carnets de l acier / Les immeubles de bureaux à plateaux libres

14 DES CHANTIERS RATIONALISÉS Cette nouvelle méthode de construction implique une méthodologie spécifique en termes d organisation du chantier. La charpente métallique autorise en effet une indépendance de l ossature et une préparation des pièces en atelier qui permet de minimiser le recours aux grues et, par là même de réduire leur temps d utilisation. Les planchers étant rapportés sur la structure, on peut opter pour la méthode dite top and down qui consiste à créer un plancher intermédiaire de reprise pour construire simultanément les étages vers le bas (down) et ceux vers le haut (top); cette méthode a été appliquée par exemple pour la réhabilitation de l ancien siège de la Seita (cf. p. 4). La durée du chantier est ainsi considérablement réduite. Montage et phasage à anticiper L industrialisation des matériaux utilisés impose de maîtriser les coûts et les études très en amont, car la précision requise par la construction métallique impose une cohérence entre la conception du projet et sa mise en œuvre. En raison de la totale imbrication des tâches béton / charpente, il importe aussi d associer dès le départ l entreprise générale et les soustraitants. C est d autant plus important en France où les entreprises générales, contrairement à leurs homologues anglosaxones, n ont pas encore développé des savoir-faire dans le domaine des constructions en acier. Sur un chantier métal, il est donc conseillé d associer les bureaux d études de la maîtrise d œuvre aux études d exécution dès leur démarrage. Après adjudication, si l on traite avec une entreprise générale, il faudra alors également impliquer les sous-traitants chargés de la charpente métallique et de la climatisation. Le traitement des façades et du passage des fluides doit, en effet, être anticipé en amont, de même que le positionnement des outillages de chantier. 3 COUPE Mise en place des palées de contreventement métalliques fondées sur des micro-pieux à travers les planchers partiellement démolis. COUPE Démolition des planchers en conservant les façades. COUPE 3 Mise en place de poteaux préfondés et de parois périphériques type berlinoise jusqu au plancher haut du niveau - (PH-). Mise en place du plancher de reprise général posé sur les poteaux préfondés et sur les berlinoises au niveau PH-. Terrassement en taupe sous le plancher de reprise et construction au-dessus puis création des planchers et dallages des niveaux de superstructure. Les poteaux n existent qu en infrastructure et sont supprimés en superstructure. 3 Les carnets de l acier / Les immeubles de bureaux à plateaux libres

15 LA SÉCURITÉ INCENDIE MAÎTRISÉE Détail d une poutre floquée. Un étage de la Chambre de commerce du Luxembourg où l on voit la structure non protégée. 3 Détail d un poteau non protégé auquel ont été soudés deux fers plats intérieurs pour affiner le dessin. Les sous-faces des poutres ainsi que les bacs inox du plancher restent également apparent. La réglementation concernant la sécurité incendie diffère selon qu il s agit de bureaux (lieux de travail) ou d établissements recevant du public (ERP). Dans un immeuble de bureaux, il n y a aucune contrainte de stabilité au feu si le dernier niveau accessible est surélevé de 8 mètres au plus par rapport au sol extérieur. Au-delà et jusqu à 8 mètres, la structure doit avoir une stabilité au feu d une heure et il en est de même pour les planchers. Dans les ERP, selon le classement de l établissement (en dehors de la 5 e catégorie qui ne fait l objet d aucune contrainte et de certaines dérogations possibles), les exigences de stabilité et de coupe-feu vont de trente minutes à une heure et demi et deux heures pour les IGH ; un immeuble devient IGH si la hauteur du dernier niveau accessible est supérieure à 8 mètres par rapport au sol extérieur. La stabilité au feu requise pour les ossatures peut être facilement assurée. Si les structures ne sont pas visibles, la solution de l enduit pâteux projeté est la plus économique et la mieux adaptée aux poutres alvéolaires. L enduit peut être projeté sur une structure en acier brut non traité contre la corrosion. Quand l ossature est visible, deux techniques sont possibles : l application d une peinture intumescente ou la réalisation de structures mixtes acier/béton. Cette deuxième solution consiste à remplir de béton armé soit les deux chambres des profilés pleins utilisés comme poutres ou poteaux soit les poteaux s ils sont tubulaires. Outre son rôle de protection, le béton participe alors à la reprise des efforts. L exigence de coupe-feu est remplie par les planchers collaborants, réputés coupefeu 30 minutes sans justification particulière. Quand l exigence excède cette durée, on dispose dans les ondes des bacs des armatures complémentaires pour assurer la stabilité au feu de la dalle. Pour un surcoût très faible, on s assure que son épaisseur est suffisante pour que la température de la face non exposée ne dépasse pas 40 C en cas d incendie. Quatre manière de protéger une structure métallique:. Par produit projeté (figuré ici en jaune). Par produit en plaques (vertes) qui enserre le profilé 3. Par peinture intumescente (rose) appliquée après la peinture primaire antirouille (bleue) et avant la peinture de finition (rouge) 4 et 5. Par un remplissage en béton ici pour des profilés en H et creux. 4 Les carnets de l acier / Les immeubles de bureaux à plateaux libres

16 FEU RÉEL OU FEU ISO Le chantier de la Chambre de commerce du Luxembourg a fait l objet de recherches spécifiques (voir page 30). La partie supérieure de la poutre, noyée dans la dalle, est protégée contre le feu. Dans ce bâtiment, les études d ingénierie ont montré qu un sprinklage et des issues de secours ad hoc suffisent à garantir la sécurité. La sous-face des poutres soustendues n est donc pas protégée. La structure a été calculée selon le concept d un feu réel et non d un feu ISO. Le feu réel modélise la chaleur ou l énergie dégagée par la charge calorifique déterminée en fonction des matériaux combustibles. Contrairement au feu ISO dont la température croît indéfiniment, le feu réel monte rapidement en température puis diminue à mesure que la charge calorifique est consommée. Ici, le concept de feu réel est renforcé par des compartiments feu un peu plus petits que ceux demandés par les normes et des issues plus nombreuses. Un sprinklage contre la façade permet d éviter la propagation du feu entre les étages. L application de cette nouvelle méthodologie de conception a permis de laisser une partie de la charpente apparente et non protégée Les carnets de l acier / Les immeubles de bureaux à plateaux libres

17 PARIS 7 e LE COLISÉE Maître d ouvrage Capital et Continental Architecte de conception Skidmore, Owing & Merrill Architecte d exécution Architecture et Communication BET Structure Terrell Rooke Associés (structure) ; Sato (fluides) Space planer Archimage Charpente métallique De Meestere Entreprise générale Petit / GTM Calendrier Colisée II, 998 (dix-huit mois de chantier). Colisée III et IV, Avec mètres carrés en construction acier, complétant un premier immeuble en béton, l ensemble immobilier du Colisée conçu par l agence Skidmore Owing & Merrill pour Capital et Continental a été la première grande opération de bureaux à plateaux libres en France. Le promoteur voulait des plateaux de,80 mètres de hauteur sous plafond, atteignant 000 mètres carrés de surface et une profondeur de 8 mètres sans poteau. La configuration choisie intègre un noyau central lourd regroupant les équipements techniques, qui permet une grande souplesse d aménagement et évite toute intervention technique dans les espaces de travail. À partir du noyau, le positionnement des poutres maîtresses limite la portée des solives à 7 mètres. Les poutres métalliques prennent appui soit sur des voiles de béton placés du côté du boulevard périphérique et au niveau du noyau central soit sur des poutres principales et des poteaux métalliques. Le chantier s étant déroulé en trois tran- ches (Colisée II, III et IV), les entreprises ont capitalisé un savoir-faire. La méthodologie a donc évolué : sur le Colisée II, la charpente métallique suivait le coulage du noyau béton étage par étage alors que sur les Colisée III et IV ces tâches ont été exécutées par deux étages à la fois. Le chantier y a gagné en fluidité, d où une meilleure rotation des grues et une réduction des temps morts. Initialement, Colisée II devait être un immeuble traditionnel en béton armé, mais la solution acier s adaptait mieux à la forme triangulaire de la parcelle en raison de sa souplesse d ajustement. Un procédé béton supposait en effet d avoir des poteaux tous les 7, mètres et des portées limitées à 8,40 mètres, une trame très contraignante sur ce type de parcelle. Pour ne pas remettre en cause le permis, il fallait toutefois respecter la hauteur d étage de 3,7 mètres. Des poutres alvéolaires de 7 mètres de portée pour une épaisseur de 46 centimètres ont répondu à l ensemble des contraintes. Le Colisée IV en chiffres 0 m shon 750 m par plateau sans poteau intermédiaire,8 m de hauteur sous faux plafond cm d épaisseur de dalle 0 cm de faux plancher 0 bouches flexibles de climatisation par niveau 5 km de poutres métalliques 50 dba = performance acoustique mesurée entre deux étages. 6 Les carnets de l acier / Les immeubles de bureaux à plateaux libres

18 Plan de poutraison d étage courant. Sous-face de plancher non encore protégée. Différentes formes de réservation ont été faites dans les poutres alvéolaires. 3 Structure en cours de montage. Les poutres sont solidaires des bacs collaborants grâce à des connecteurs Hilti. 4 La structure est constituée de poutres alvéolaires asymétriques de 7 mètres de portée et de 46 centimètres de hauteur. 5 Les gaines une fois passées dans les poutres alvéolaires Les carnets de l acier / Les immeubles de bureaux à plateaux libres

19 Les carnets de l acier / Les immeubles de bureaux à plateaux libres

20 Coupe de principe sur plancher. Plancher technique sur verins. Plénum 3. Plancher collaborant béton sur bac acier 4. Connecteur type Hilti 5. Semelle haute PRS, / IPE Protection enduit projeté 7. Réservation 8. Passage de gaine 9. Semelle basse PRS, / HEB Plafond suspendu et 3 Coupes sur façades arrière et principale. Plinthe. Faux plancher 3. Poutre métallique enrobée d enduit pateux 4. Isolation 5. Panneau alucobond 6. Bloc coupe-feu 7. Coffre en tôle aluminium pour store formant rive au plafond 8. Menuiserie aluminium 9. Double vitrage 0. Faux plafond. Poteau métallique enrobé avec habillage plaques. Menuiserie aluminium type VEC 3. Granit agrafé. 4 Façade en cours de montage. 5 L entrée et la façade en granit visible depuis le périphérique qui forme comme un écran ajouré Les carnets de l acier / Les immeubles de bureaux à plateaux libres