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1 Phase avant-projet : Renseignements essentiels à l'intention des clients relativement à la construction de bâtiments multi-étagés à ossature métallique Présente des éléments clés pour le client, depuis la mise au point du programme jusqu'à la prise de décisions. Contenu 1. Types de clients 2 2. Coût de la construction 2 3. Avantages de la construction en acier 3 4. Coût d exploitation et charges 3 5. Avantages résultant de la faculté d adaptation 3 6. Hiérarchie des décisions conceptuelles 4 7. Programme de construction 5 8. Contrats et chaînes d approvisionnement 6 9. Requêtes des clients Requêtes des clients : Réseaux et équipements techniques Charges de plancher 9 Page 1

2 1. Types de clients Les clients sont principalement soucieux du coût et de la valeur immobilière. Il existe deux types de clients : Les promoteurs qui proposent des locations d espace commercial à une série d utilisateurs. Le coût initial de la construction constitue leur principale préoccupation ; La plupart des coûts d occupation étant aux frais de l habitant. Les investisseurs, comme les banques ou les grandes sociétés, qui seront les seuls ou principaux utilisateurs du bâtiment. En plus de s intéresser au coût initial de la construction, ils sont également soucieux, ou devraient l être, du coût d exploitation (ou de fonctionnement). Entre ces deux types de clients existe une situation «médiane», dans laquelle le promoteur fournit le bâtiment de base, «le noyau et l enveloppe», et l entretien et l aménagement du bâtiment, en fonction des besoins de l utilisateur, font par ailleurs l objet d un contrat séparé. L agencement et l entretien de ces bâtiments peuvent différer d un étage à l autre. Dans le cas des bâtiments publics, il existe également une tendance grandissante qui consiste à financer avec des fonds privés aussi bien la construction initiale que l exploitation du bâtiment au cours d une période d habituellement 30 ans. De tels gestionnaires intermédiaires s intéressent évidemment de façon directe au «coût d exploitation». En plus de satisfaire aux requêtes du client, il est essentiel de se conformer aux règlements locaux et nationaux relatifs à la conception et la construction de bâtiments. Par exemple, la directive européenne sur l économie d énergie dans les bâtiments influence de plus en plus le choix des systèmes de chauffage et de refroidissement ainsi que la conception globale, avec pour but de minimiser l utilisation d énergie primaire et la production de CO 2, voire d introduire des technologies faisant appel à des énergies renouvelables. 2. Coût de la construction Voici une répartition approximative des coûts de construction d un immeuble de bureaux type : Fondations 5-15 % Superstructure et planchers % Bardage et toiture % Réseaux et équipements techniques (mécaniques et électriques) % Réseaux et équipements techniques (sanitaires et autres, etc.) 5-10 % Finitions, partitions et encastrements % Installations de chantier (gestion du chantier) % L installation de chantier représente les coûts des installations, mais aussi de gestion et de contrôle du chantier, parmi lesquelles figurent les grues, l entreposage et l équipement. Les coûts d installation varient notamment selon la taille de ce dernier. Pour une construction utilisant l acier de façon importante, le chiffre de 15 % du coût total est souvent considéré, Page 2

3 chiffre pouvant être réduit à 10 % si l on a davantage recours à la préfabrication. Le coût de la superstructure ou de l ossature est rarement supérieur à 10 % du montant total, mais il a d importantes répercutions sur les autres coûts. Par exemple, une réduction de 100 mm de la hauteur d étage peut permettre de réduire le coût du bardage de 2,5 %, ce qui peut se traduire par une réduction de 0,5 % du coût total de construction. 3. Avantages de la construction en acier La construction en acier offre de nombreux avantages au client comme à l utilisateur en termes d exploitation, parmi lesquels figurent : La flexibilité d utilisation et d aménagement grâce aux portées sans poteaux. La facilitation des futurs travaux d agrandissement et d adaptation, y compris le réagencement des réseaux et équipements techniques. La variété des systèmes de bardage et de toiture. La longue durée de vie et la maintenance maîtrisée. L efficacité sur le plan énergétique. 4. Coût d exploitation et charges On estime que le coût d exploitation total d un bâtiment au cours de sa durée de vie, prévue pour être de 60 ans, peut être compris entre le triple et le quintuple du coût de construction initial. Parmi les principaux composants des coûts à long terme, figurent : Les coûts d exploitation directs tels que le chauffage, l éclairage, la climatisation, etc. La remise à neuf de l intérieur, une nouvelle décoration mineure tous les 3-5 ans, un réagencement majeur tous les ans. Le remplacement des réseaux et équipements techniques, tous les ans environ. L éventualité d un remplacement du bardage du bâtiment après ans. La directive européenne sur l économie d énergie dans les bâtiments impose désormais, pour chaque immeuble de bureaux, l attribution d un «passeport énergie» qui définit l utilisation d énergie et les mesures d économie d énergie prises. Un grand nombre de bâtiments modernes est conçu en prenant en considération des mesures d économie d énergie, parmi lesquelles figurent des façades à double paroi, une capacité thermique et des cheminées permettant une ventilation naturelle, la mise en place de cellules photovoltaïques en toiture, etc. 5. Avantages résultant de la faculté d adaptation En général les attentes pour tous les bâtiments multi-étagés évoluent de façon significative durant la période de conception. La destination d un bâtiment est également susceptible de changer à plusieurs reprises au cours de sa durée d exploitation. De plus en plus fréquemment, la nature de l occupant peut changer, en particulier dans beaucoup de grandes Page 3

4 villes européennes, où il existe une tendance grandissante à la conversion d immeubles de bureaux en appartements. Dans les années 60 et 70, un grand nombre de bâtiments furent construits au coût le plus bas possible et en suivant des spécifications strictes. Ils se sont montrés incapables de répondre aux nouveaux besoins des occupants, ce qui a entraîné leur démolition précoce. Bien qu ils soient difficiles à quantifier au stade de l élaboration de la programmation, le fait de concevoir une structure pouvant s adapter de façon inhérente aux modifications des besoins du client au cours de sa durée de vie présente des avantages qualitatifs évidents. Les points déterminants sont : La spécification de portées plus longues, permettant une plus grande flexibilité de l agencement. L aménagement d un espace pouvant accueillir des réseaux et équipements techniques supplémentaires. La spécification de charges de plancher permettant un changement de destination. 6. Hiérarchie des décisions conceptuelles L élaboration de toute proposition pour un projet de construction nécessite de prendre une série complexe de décisions en phase de conception, toutes en inter-relations les unes avec les autres. Alors que la conception prend forme, il est presque inévitable que certaines interactions prennent effet dès les décisions initiales importantes du fait des évolutions des besoins du client. Figure 6.1 Hiérarchie des décisions conceptuelles Page 4

5 Malgré sa complexité, il est possible d identifier une hiérarchie des décisions conceptuelles, comme le montre la Figure 6.1. Celles-ci doivent débuter par la compréhension la plus claire possible des besoins du client et des conditions ou des règlements locaux (éléments pouvant être regroupés sous l intitulé «planification»). Les règles d urbanisme définissent généralement la hauteur totale et le coefficient d occupation du sol du bâtiment, ainsi que les conditions d implantation nécessaires au respect des vues directes et de la conservation de l éclairement des bâtiments environnants. Les choix principaux qui doivent être faits en consultation étroite avec le client sont : L épaisseur de plancher et la stratégie globale d interaction entre la structure et les réseaux et équipements techniques. Est-il possible de doter le bâtiment d un étage supplémentaire tout en respectant la limite de hauteur totale imposée? Si l on a recours à un bardage onéreux, la réduction de la hauteur de plancher permet-elle de réaliser des économies? Le besoin/la justification d investissements particuliers dans la structure pour donner du prestige aux halls ou zones de circulation communes ou accessibles au public. La prévision d un certain «ajustement libre» entre la structure et les réseaux et équipements techniques, pour permettre une plus grande flexibilité à l avenir. L avantage de recourir à une structure de plus longues portées, à un coût supplémentaire négligeable, de façon à permettre un agencement plus flexible. À partir du programme élaboré, une esquisse est présentée et passée en revue par l équipe de conception et le client. C est à ce stade précoce que les décisions importantes qui influenceront le coût et la valeur immobilière du projet final sont prises. Une implication et un vrai partenariat avec le client sont essentiels. Une fois la conception de base approuvée, la conception détaillée du bâtiment et de ses composants peut être réalisée. Celle-ci nécessite moins d interaction avec le client. Les connexions et les interfaces entre les composants sont souvent détaillées par le fabriquant ou par le bureau d études spécialisé, mais l architecte devrait cependant avoir une compréhension de la forme que prennent ces détails. 7. Programme de construction Un programme type de construction d un immeuble de bureaux de taille moyenne est présenté à la Figure 7.1. Un des avantages de la construction en acier est que la période initiale de préparation du chantier et de réalisation des fondations est mise à profit pour obtenir la fourniture des sections d acier de base et leur fabrication en atelier en un ensemble de pièces permettant un montage rapide sur le chantier. L érection de la structure principale et des planchers prend environ 20 à 25 % de la durée totale de construction, mais son achèvement permet un démarrage précoce de la pose du bardage et des réseaux et équipements techniques. C est pour ces raisons que la construction en acier présente des avantages considérables en terme de vitesse de construction, puisqu elle est essentiellement préfabriquée et qu elle constitue une forme «sèche» de construction. Page 5

6 Les économies réalisées en terme de durée de construction sur un chantier «acier» peuvent varier entre 5 et 15 % pour un projet type, selon le niveau de préfabrication auquel il est fait appel. L avantage principal par rapport à la construction en béton est la création d une enveloppe imperméable tôt dans le processus de construction. Les avantages financiers qui découlent d une construction plus rapide sont : Des économies d installation de chantier. Des gains de productivité sur le chantier pour le restant de la construction. Une réduction du montant des versements d intérêts. Des rentrées financières anticipées grâce à une mise en service plus tôt. Les économies réalisées suite au gain de temps varient typiquement entre 2 et 4 % des coûts totaux, une proportion très significative du coût de la superstructure. De plus, dans le cas de projets de rénovation ou d agrandissement de bâtiments importants, la vitesse de construction et la réduction des perturbations occasionnées aux occupants ou aux bâtiments adjacents peut revêtir un caractère encore plus important. Mois Fondations Superstructure Bardage Services Finitions, incorporations Mise en service Figure 7.1 Programme type de construction d un bâtiment commercial de 4 à 6 étages à ossature métallique 8. Contrats et chaînes d approvisionnement Les types de clients, les relations contractuelles et les chaînes d approvisionnement varient énormément d un bout à l autre de l Europe. Les renseignements qui suivent constituent un aperçu général. Le client travaille habituellement en relation étroite avec un architecte, au moins durant les stades préliminaires du processus de conception. Dans certains pays, comme en Allemagne par exemple, il est obligatoire de retenir les services d un architecte tout au long de la construction. La conception finale et la construction de bâtiments commerciaux peuvent prendre l une des formes suivantes : Construction sur la base de soumissions de prix, pour laquelle l équipe de conception remet ses rapports directement au client et pour laquelle les entrepreneurs sont choisis en fonction de leur prix et de la pertinence de leur expertise. Il peut y avoir soit un entrepreneur principal qui, à son tour, choisit ses sous-traitants; soit une série Page 6

7 d entrepreneurs liés par contrat direct avec le client ou son mandataire (maître d ouvrage délégué) Le montant des contrats peut être fixe, basé sur un barème de tarifs et des quantités définies ou, revaloraisable suivant un indice. Les responsabilités de la conception finale varient. Les plans et les quantités de construction sont préparées par l équipe de conception, mais ce sont les entrepreneurs qui sont chargés de l exécution de l ouvrage, répartissant ainsi la responsabilité entre les acteurs. La gestion de construction, pour laquelle l entrepreneur qui en est chargé facture des frais de gestion de projet, et la construction sont attribuées sous forme de «lots». La conception est réalisée par l équipe de conception. Cette façon de faire a été très populaire dans certains pays, comme au Royaume-Uni par exemple, mais est quasiment inconnue ailleurs. De manière générale, elle est en perte de popularité. La conception réalisée par l entrepreneur, souvent appelée conception-construction, gagne en popularité, bien qu elle varie en nature au sein de l Europe. Dans certains pays, un seul entrepreneur est directement désigné par le client et est responsable de la conception et de la construction; les autres intervenants, y compris l équipe de conception, sont tous des sous-traitants. Dans d autres pays, un consortium de concepteurs et d entrepreneurs est formé et remet une offre commune, généralement en concurrence avec d autres équipes. Dans le cas de projets publics d envergure, le besoin d attirer des financements privés plus conséquents a conduit à la création de diverses formes de projets de conception et de construction, de financement et de mise en oeuvre. Un entrepreneur, ou un regroupement d entrepreneurs, est responsable de tous les aspects du projet pendant les 30 premières années de la durée de vie du bâtiment, par exemple. De tels projets sont également connus sous le nom de Private Finance Initiatives (PFI) (Initiatives de financement privé). Indépendamment de la forme du contrat, les ouvrages de charpentes métallique (et d autres fournitures spécialisées) sont attribuées sous forme de lots. Pour qu une solution privilégiant l acier soit satisfaisante, il est essentiel que la conception d ensemble soit menée en tenant compte des spécificités liées à ce type de structure et donc de la valeur ajoutée qu il procure : résultat final, vitesse et simplicité de construction. La conception métallique détaillée peut être réalisée soit par l équipe de conception du charpentier métallique, soit par bureau d études indépendant. Un autre aspect essentiel est de s assurer que pour chaque interface entre lots spécialisés, par exemple entre la structure et le bardage, les responsabilités de chacun soient clairement établies. Les coûts aux interfaces sont significatifs et doivent être pris en compte de façon appropriée lorsque l approvisionnement commence à se faire. 9. Requêtes des clients Les requêtes du client peuvent tout d abord concerner l aspect physique général que le client désire donner au bâtiment, par exemple le nombre d occupants et leur catégorie d activités, les modules de planification, les hauteurs de plancher à plancher, etc. Les charges de plancher et les durées de résistance au feu minimales sont définies dans les réglementations nationales, mais le client pourrait souhaiter les majorer. Page 7

8 Voici des exemples de requêtes généralement formulées par le client : Densité d occupation 1 personne par 10 m 2 ou 15 m 2 Surface de plancher utilisable /surface totale habituellement de 80 à 90 % Hauteur de plancher à plancher de 3,6 m à 4,2 m Hauteur d étage habituellement de 2,7 m à 3,0 m Module d agencement Charges d exploitation Résistance au feu de R60 à R120 de 1,2 m à 1,5 m de 2,5 kn/m² à 7,5 kn/m² La hauteur de plancher à plancher est un paramètre essentiel, conséquence des exigences d urbanisme sur la hauteur totale du bâtiment, etc. 10. Requêtes des clients : Réseaux et équipements techniques Parfois, le client peut formuler d autres requêtes en terme d entretien, de technologies de l information et autres questions relatives à la communication. Aujourd hui, la climatisation et le rafraîchissement de confort est de plus en plus présent dans les projets, notamment grâce à l application de la nouvelle Réglementation Thermique ; les procédés de ventilation mécanique contrôlée peuvent toujours être utilisés. Les exigences de performances concernant les réseaux et équipements techniques du bâtiment sont énoncées dans les publications au niveau national, certaines dépendent des environnements externes et internes. Voici des exemples de requêtes pouvant être formulées par le client concernant la conception des réseaux et des équipements techniques primaires du bâtiment : Approvisionnement en air frais 8-12 litres/s par personne Température intérieure 22 C ± 2 C Charge de refroidissement W/m 2 C Isolation thermique (murs) U < 0,3 W/m 2 C Les câblages de transmission de données sont habituellement placés sous un plancher surélevé afin d en faciliter l accès par l utilisateur et de faciliter toute modification ultérieure. Page 8

9 11. Charges de plancher Les charges de plancher sont présentées dans les règlements nationaux ou dans EN Les valeurs minimales peuvent être augmentées, si le client en fait la demande. Les charges de plancher ont trois composantes de base : Charges permanentes, comprenant les partitions. Charges d équipement : plafond, réseaux et équipements techniques et plancher surélevé. Poids propre de la structure. Les charges permanentes dépendent de l utilisation qui est faite du bâtiment. variant entre 2,5 et 7,5 kn/m 2. Une charge supplémentaire de 1 kn/m 2 est souvent considérée pour tenir compte des partitions légères. De plus, une charge totale comprise entre 0,7 et 1,0 kn/m 2 est considérée pour tenir compte du plafond, des réseaux et équipements techniques et du plancher surélevé. Dans le cas des poutres périphériques, il faut inclure le poids des parois de façades et des doublages intérieurs, qui peuvent varier entre 2,5 à 5 kn/m pour les bardages légers, entre 6 à 9 kn/m pour les maçonneries (brique, béton de faible épaisseur et voire 10 à 12 kn/m pour des revêtements en pierre. Le poids propre d un plancher mixte type est compris entre 2,5 et 4,0 kn/m 2, ce qui ne correspond qu à environ 50 à 70 % de celui d une dalle pleine en béton armé de 200 mm d épaisseur. Le poids d une dalle alvéolée en béton et d une chape de béton est généralement compris entre 3,5 et 4,5 kn/m 2. Tableau 11.1 Charges permanentes type pour des bureaux (kn/m 2 ) Application Charges permanentes Plafond, réseaux et équipements techniques, etc. Poids propre* Bureaux - général 2,5 + 1,0 + 0,7 3,5 Bureaux spéculatifs?? 3,5 + 1,0 + 1,0 3,5 Couloirs et circulation 5,0 0,7 4,0 Bibliothèque - Archives 7,5 0,7 4,0 Zones d entreposage 3,5 + 1,0 + 0,7 3,5 + Comprend les partitions * Poids propre d un plancher mixte type Page 9

10 Enregistrement de la qualité TITRE DE LA RESSOURCE Phase avant-projet : Renseignements essentiels à l'intention des clients relativement à la construction de bâtiments multi-étagés à ossature métallique Référence(s) DOCUMENT ORIGINAL Nom Société Date Créé par R.M. Lawson SCI jan 05 Contenu technique vérifié par G.W. Owens SCI mai 05 Contenu rédactionnel vérifié par D.C. Iles SCI mai 05 Contenu technique approuvé par les partenaires STEEL : 1. Royaume-Uni G.W. Owens SCI 26/5/05 2. France A. Bureau CTICM 26/5/05 3. Suède A. Olssen SBI 26/5/05 4. Allemagne C. Mueller RWTH 11/5/05 5. Espagne J. Chica Labein 20/5/05 6. Luxembourg M. Haller PARE 26/5/05 Ressource approuvée par le Coordonnateur technique G.W. Owens SCI 25/4/06 DOCUMENT TRADUIT Traduction réalisée et vérifiée par : eteams International Ltd. Ressource traduite approuvée par : CTICM 07/07/06 Page 10

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