m ieux construire Rénovation d'une tour d'habitation : Panneaux muraux de béton préfabriqués

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1 m ieux construire Rénovation d'une tour d'habitation : Panneaux muraux de béton préfabriqués Aperçu L'immeuble Elizabeth Towers est une tour d'habitation située à St. John's (Terre-Neuve). En 1984, comme la Newfoundland and Labrador Housing Corporation se préparait à le vendre, elle a constaté de petites fuites dans des sections du toit et des murs. Un premier examen a fait ressortir que les panneaux en béton préfabriqués comportaient de graves défauts. Après avoir examiné attentivement l'enveloppe du bâtiment, la Newfoundland and Labrador Housing Corporation a procédé à la rénovation de l'immeuble entre les années 1989 et 1992.Au total, les travaux de construction ont coûté $. Les rénovations avaient pour but premier de rendre l'immeuble conforme aux exigences minimales du Code national du bâtiment et de l'association canadienne de normalisation (CSA). Le problème Le bureau d'ingéniers - conseils engagé pour rechercher la source des infiltrations d'eau a découvert que les murs de béton préfabriqués étaient gonflés et fissurés. Il a également décelé un effritement général du béton et remarqué que les panneaux muraux en béton préfabriqués étaient mal supportés. Les panneaux étaient mal fixés à l'ossature du bâtiment, laquelle présentait d'importants problèmes de sécurité. L'évaluation

2 Support vertical inapproprié Les cornières de fixation en acier ne supportaient pas beaucoup de panneaux muraux, comme l'exigeait la conception originale des murs extérieurs. Deux cornières de fixation auraient dû être placées sur le bord de la dalle de plancher en béton afin de supporter chaque panneau mural. Or, des cales en bois ont plutôt été utilisées là où il n'y avait pas de cornière, de sorte que, dans ces cas, les panneaux supérieurs reposaient directement sur les panneaux inférieurs. Pour la plupart des panneaux muraux, une seule cornière de fixation sur deux s'appuyait vraiment sur la dalle de plancher. La seconde ne reposait sur rien et ne fournissait donc aucun support. Les murs en blocs de béton de 150 mm (5,90 po) ont probablement été construits avant la pose des panneaux de béton préfabriqués, ne donnant accès qu'à un côté du panneau au moment de l'érection. Dans la plupart des cas, des cales d'acier ont été placées sous les cornières de fixation lorsqu'il était possible d'y avoir accès. Appui latéral inapproprié Un ensemble de plaques et de feuillards d'acier a été utilisé pour supporter les panneaux muraux de béton préfabriqués et les fixer à la structure. Des goujons verticaux en acier ancraient les panneaux inférieurs aux panneaux supérieurs.toutes les composantes en acier avaient rouillé. Le béton de la plupart des appuis latéraux. Panneaux de béton gonflés et détériorés Les défauts d'ancrage à la structure ont entraîné le gonflement et la fissuration des panneaux, tandis que les cycles de gel et de dégel ont causé des effritements. La chape de béton recouvrant les barres d'armature avait une épaisseur de 13 à 38 mm (1/2 po à 1,5 po). Étant donné le climat régnant à St. John's, elle aurait dû être de 50 mm (1,97 po) environ. Les essais de résistance à la compression et l'analyse de la teneur en air ont aussi révélé des valeurs inférieures aux exigences de la norme CSA A23.1 touchant les structures de béton armé exposées à des conditions de gel et de dégel. Options de restauration de la sécurité ont forcé la société d'habitation à effectuer des réparations de toute urgence. Les travaux devaient observer plusieurs critères :

3 le nouveau mur extérieur devrait être conçu et érigé de manière à ` respecter les exigences minimales du Code national du bâtiment du Canada de même que les normes CSA pertinentes; les travaux devraient être exécutés à partir de l'extérieur du bâtiment afin de limiter les dérangements pour les occupants; les murs existants en blocs de béton devraient être consolidés et il faudrait que les éléments de fixation puissent accepter des écarts de l'alignement vertical du bâtiment; les briques choisies devraient résister aux cycles de gel et de dégel. Quatre solutions de restauration ont été évaluées. 1. Enlever, réparer et remettre en place les panneaux de béton préfabriqués. On a décidé que cette option était impraticable, puisque l'ampleur des travaux à effectuer ne pourrait être déterminée qu'une fois les panneaux enlevés, ce qui voudrait dire que le maître d'ouvrage devrait signer un contrat ouvert. 2. Enlever les panneaux de béton préfabriqués existants et les remplacer par des panneaux neufs. Cette option avait l'avantage de préserver l'aspect original de l'immeuble. Elle plaisait au propriétaire, mais s'avérait la plus coûteuse. 3. Enlever les panneaux de béton préfabriqués et les remplacer par un nouveau parement en acier. Le propriétaire a rejeté cette solution parce qu'il estimait que ce genre de parement ne convenait pas à un quartier résidentiel. 4. Enlever les panneaux de béton préfabriqués et les remplacer par un nouveau placage de brique. C'est cette option qui a été retenue parce qu'elle constituait une façon plus simple de réaliser les travaux de construction et qu'on pouvait facilement obtenir les briques chez un fabricant local. Le placage de brique a été considéré comme convenable pour un quartier résidentiel.

4 Les travaux La réalisation du nouveau placage de brique a nécessité l'enlèvement des panneaux de béton préfabriqués et la remise en état des éléments d'appui verticaux et latéraux. L'entrepreneur a conçu une série de poteaux structuraux creux en acier. Ceux-ci s'étendaient d'un étage à l'autre au sein de la maçonnerie existante en blocs de béton. Les poteaux d'acier ont été scellés au coulis afin d'offrir un appui latéral aux blocs. La Figure 4 illustre l'emplacement des nouveaux éléments d'ossature en acier, dont les éléments existants, les nouvelles cornières d'appui et les attaches de liaisonnement. Le concepteur et l'entrepreneur estimaient que le polyuréthane projeté sur le mur en blocs de béton, du côté de la cavité, procurait une isolation suffisante et constituait une façon pratique et fiable de sceller les surfaces irrégulières, tout en agissant comme un pare-air et comme une membrane de protection contre les infiltrations d'eau. L'entrepreneur a réparé des sections d'isolant endommagées en appliquant un nouveau polyuréthane expansé. On a placé une nouvelle série continue de cornières d'appui sur des brides de fixation appliquées sur les poteaux (les cornières d'appui ont été posées au-dessus des fenêtres pour éviter que les linteaux ne se relâchent). Des attaches de liaisonnement ont été mises en place pour ancrer les nouvelles briques au mur de fond en blocs de béton et à l'ossature d'acier. Les attaches de liaisonnement des briques étaient faites d'acier ondulé galvanisé par immersion à chaud. Ces attaches de 2 mm (0,08 po) d'épaisseur sur 32 mm (1,26 po) de largeur ont été fixées au mur de fond et à l'ossature d'acier. Une analyse des éléments finis a permis de déterminer l'épaisseur et la résistance requises pour les attaches de liaisonnement. Des contrôles de qualité ont été effectués sur des échantillons d'attaches afin de s'assurer qu'elles répondaient aux exigences pertinentes de la norme CSA CAN3-A370-M84 intitulée «Crampons pour maçonnerie». Durant la construction, les fixations utilisées pour ancrer les attaches de liaisonnement aux blocs de béton et à l'ossature d'acier ont été testées périodiquement. On a choisi des briques d'argile modulaires standards de 90 x 57 x 190 mm (3,5 x 2,24 x 7,5 po) offrant une résistance à la compression de 6,5 MPa (940 psi), une cote SW (severe weathering) ainsi qu'une résistance éprouvée au gel et au dégel. À chaque étage, des cornières d'appui en acier assurent un support vertical à la brique. Le mortier est de type«s» et contient du ciment Portland, de la chaux hydratée ainsi que du sable à mortier. Au besoin, on a ajouté des solins constitués de membranes en bituthane auto-adhésives, des chantepleures et des joints de dilatation. Le calendrier Initialement, les rénovations devaient s'étaler sur deux ans.toutefois, lorsque l'entrepreneur a enlevé les panneaux de béton préfabriqués, il s'est aperçu que le mur en blocs de béton était gravement détérioré. Finalement, la construction a nécessité quatre années de travail, soit de 1988 à Un certain nombre de facteurs ont eu une incidence considérable sur la méthode retenue pour les travaux et, finalement, sur le calendrier et les coûts. La Newfoundland and Labrador Housing Corporation préférait ne pas faire évacuer l'immeuble et reloger les occupants durant les travaux. Elle a demandé à l'entrepreneur de les déranger le moins possible. Cependant, la plupart des occupants ont été relogés soit pendant une courte période (dans un hôtel), soit pendant une longue période (en appartement). Les occupants qui sont demeurés sur place pendant les travaux ont signalé des baisses de température, des infiltrations d'eau et des fuites dans les appartements. Entre 10 et 20 % des occupants ont quitté l'immeuble. Étant donné que le bâtiment est demeuré occupé pendant la construction, l'entrepreneur a dû prendre beaucoup de précautions pour garantir la sécurité des occupants.

5 Les coûts La Newfoundland and Labrador Housing Corporation a accordé le contrat à la suite d'une soumission publique. Le calendrier initial qui prévoyait des travaux d'une durée de deux ans et un budget de $ n'était pas conforme aux exigences de construction. La construction a duré quatre ans et a coûté, au bout du compte, $. Le tableau suivant présente une répartition approximative des coûts de construction. En fonction d'une surface totale pour les murs extérieurs d'environ m 2 ( pi 2 ), le coût total des rénovations du revêtement extérieur est évalué à 600 $ le mètre carré (55 $ le pi 2 ). Les chiffres n'incluent pas les frais de conception et de consultation ni les frais de gestion et de conception engagés par le propriétaire. De plus, la Newfoundland and Labrador Housing Corporation a versé environ $ pour l'évaluation préalable à la construction de l'enveloppe du bâtiment. La Newfoundland and Labrador Housing Corporation, une société de la Couronne du gouvernement de Terre-Neuve, a financé les coûts de construction au moyen d'un emprunt bancaire capitalisé. Coût approximatif Travaux (en dollars de 1992) Remplacer les panneaux de béton préfabriqués par un placage de brique, y compris les travaux de consolidation et $ d'isolation Remplacer le toit des septième et huitième étages $ Poser de nouvelles fenêtres au rez-de-chaussée $ Poser un nouvel éclairage extérieur $ Effectuer divers travaux de peinture à l'extérieur $ TOTAL $ Les résultats Les travaux de rénovation ont rendu l'enveloppe du bâtiment conforme aux normes du Code national du bâtiment et ont réglé les problèmes de sécurité. L'attrait commercial du bâtiment est similaire à ce qu'il était avant les rénovations. Le propriétaire actuel estime que le placage de brique n'est pas aussi esthétique que les panneaux de béton préfabriqués, mais il convient qu'il s'agissait de la meilleure solution, compte tenu du coût des matériaux et de la construction qu'entraînaient toutes les autres options. Les travaux de rénovation ont permis à la Newfoundland and Labrador Housing Corporation de vendre la propriété en Renseignements Propriétaire initial : Newfoundland and Labrador Housing Corporation Conception et supervision des travaux : J.W. Cowie Engineering Limited

6 Conception architecturale : MacFawn Rogers Évaluation de l'état des lieux : Clayco Construction Entrepreneur général : Seabord Construction and Management Ltd. Si vous avez des commentaires à formuler ou si vous voulez soumettre un projet aux fins de publication, prière de communiquer avec : ldemigue@cmhc-schl.gc.ca