Quelles sont les phases de la construction d'une structure en acier ?

Phase 1 : Planification préalable à la construction et conception

Une planification rigoureuse, menée avant le début des travaux, jette les bases — tant techniques que juridiques — des projets de structures en acier. À cette étape, nous commençons à envisager la transformation des exigences conceptuelles en plans d’action opérationnels, et nous évaluons notre exposition aux risques en aval.

Ingénierie structurelle, coordination BIM et détails prêts pour la fabrication

Dans le cadre du processus de construction, les ingénieurs en structure fournissent des services de conception et de réalisation afin de transformer les projets d’architectes d’une structure en réalités juridiquement valides. Au cours de ce processus, les ingénieurs s’assurent que les structures conçues sont optimisées sur le plan des ressources et renforcent la résistance du bâtiment aux séismes. Les ingénieurs utilisent la maquette numérique (BIM) pour éliminer les conflits liés à la conception entre les divers éléments du bâtiment. Cette approche permet de réduire les travaux de reprise d’environ 15 %, ce qui permet d’économiser du temps et des coûts. Les derniers plans détaillés de construction destinés à la fabrication sont établis. Ces plans contiennent tous les détails nécessaires à la construction, notamment la localisation des trous pour boulons (avec une tolérance de 1,5 mm), les fichiers CAO destinés à la découpe au laser, ainsi que les matériaux certifiés conformes aux normes ASTM.

Avant le début d’une compétition, vous avez déjà remporté la victoire en communiquant avec les instances locales de réglementation. Celles-ci peuvent vous signaler les problèmes éventuels et faciliter l’obtention des documents requis, car elles connaissent les règles locales en matière d’aménagement du territoire, d’environnement et de construction. Il est recommandé d’obtenir un avis préalable à la phase de construction afin de déterminer s’il existe des difficultés liées à celle-ci — par exemple, la portée des grues peut s’avérer insuffisante pour desservir le chantier, ou des dépendances peuvent exister concernant le transport des matériaux. La meilleure approche consiste à intégrer, dans le contrat, les exigences et spécifications du projet définies par toutes les parties impliquées. Le maître d’ouvrage est le mieux placé pour gérer les conflits. Les problèmes sont identifiés à l’avance, ce qui permet à la construction de se dérouler sans entrave.

Des milliers de problèmes ont été identifiés et résolus à l’avance, ce qui permet de résoudre davantage d’incidents. Les effets de cette approche incluent un contrôle total sur les délais et les coûts des travaux supplémentaires, permettant aux propriétaires d’atteindre leur état souhaité. L’accent est mis sur le maintien des catégories « Problèmes restants non résolus » et « Problèmes restants faisant l’objet de préoccupations » à leur état souhaité.

Phase 2 : Fabrication hors site et assurance qualité

Fabrication de précision : découpe, soudage et préparation de surface (ASTM A6/SSPC-SP6)

Il existe trois procédés principaux dans la fabrication des composants en acier structurel, qui constituent également les points clés du contrôle qualité. Premièrement, la découpe de tôles d’acier à l’aide de technologies de découpe précise au laser ou au plasma. Cette technologie de découpe offre une tolérance de ± 2 mm, ce qui est essentiel pour l’assemblage ultérieur des composants en acier. Deuxièmement, conformément à la norme AWS D1.1, des soudeurs certifiés assemblent les composants en acier. Des essais par ultrasons sont réalisés afin de vérifier si les soudures sont complètes et correctement fusionnées. Enfin, conformément à la norme de préparation de surface SSPC-SP6, un profil d’ancrage obtenu par sablage de 50 à 85 microns est créé. Ce profil fournit un support adéquat pour l’adhérence du système de revêtement et élimine également la calamine et la rouille. Nous sommes en mesure de maîtriser l’environnement de préparation et de sablage, ce qui constitue un avantage par rapport aux environnements extérieurs non contrôlés et imprévisibles. Avant expédition, tous les composants sont évalués à l’aide d’une machine à mesurer tridimensionnelle afin de vérifier leur conformité aux tolérances autorisées.

Nos protocoles de contrôle qualité en cours de fabrication et d’inspection par des tiers

La mise en place d’un système rigoureux de contrôle qualité nous permet d’identifier et de résoudre les problèmes à chaque étape du processus de production. Le contrôle qualité aux points critiques comprend des mesures physiques effectuées par des techniciens en contrôle qualité ainsi que des photographies conjointes prises par des inspecteurs de soudure utilisant une imagerie radiographique numérique des soudures. Des audits de contrôle qualité imprévus sont réalisés par des inspecteurs tiers certifiés ISO 17020 et par des consultants spécialisés dans la conformité à la norme AISC 303. Selon l’ampleur de l’audit, des essais non destructifs (END) sont effectués sur la base de la liste de vérification : évaluation des fissures de surface à l’aide de particules magnétiques, évaluation de la dureté (après traitement thermique) et mesure de l’épaisseur du revêtement. Les audits de sécurité de l’année précédente ont révélé, en moyenne, une réduction de 66 % des défauts grâce à un système de contrôle qualité hiérarchisé à trois niveaux, comparé aux inspections en une seule étape. Nous mettons en œuvre un système complet de traçabilité afin de suivre et de documenter l’historique de chaque composant du produit, depuis l’origine de la matière première jusqu’au produit fini.

Phase 3 : Préparation du site et intégration des fondations

La préparation du site constitue l'une des étapes les plus critiques dans la construction de structures en acier. Au début du processus, l'équipe de construction débarrasse le chantier de tout vestige inutile d'anciennes structures, ainsi que d'autres types de débris et de biomasse sous forme d'arbres et d'arbustes. Une fois le site dégagé, elle niveaute la zone de travail afin de garantir que la surface du sol soit plane à ± 25 mm dans toutes les directions. Les différentes plates-formes de construction et bâtiments requièrent des capacités portantes différentes. Avant le début des travaux de fouille des fondations du bâtiment, les ingénieurs chargés de la construction effectuent des essais sur les sols afin d'en déterminer la capacité portante. Pendant le processus de préparation du sol, les ouvriers de chantier compactent celui-ci en plusieurs couches et y installent les conduits nécessaires aux réseaux d'eau, d'électricité et de télécommunications. Une fois le sol préparé, le béton est traité thermiquement, puis les ouvriers de chantier placent des boulons d'ancrage dans du béton coulé avec coulis, destinés à assurer ultérieurement l'alignement avec la structure métallique du bâtiment. Après le durcissement complet du béton, les ouvriers de chantier procèdent à une inspection finale afin de vérifier si le chantier respecte les tolérances spécifiées. Une fois le chantier entièrement préparé, les ingénieurs chargés de la construction entament le processus de construction proprement dit.

Phase 4 : Montage de la structure et stabilisation des charpentes

Ordre de montage : contreventement en premier, priorité aux compartiments résistants au vent

Dans des conditions venteuses, les assemblages stables de la structure en acier sont mieux construits en commençant par l’insertion des contreventements principaux dès que les premiers poteaux sont mis en place. Cette technique réduit les déflexions verticales et les risques d’effondrement. En ce qui concerne les compartiments résistants au vent, les constructeurs préfèrent, sur le plan opérationnel, les « isoler » et les constituer séparément plutôt que de les réaliser tous simultanément. Cela réduit également les déflexions verticales globales de la structure. Ces principes sont appliqués sur les chantiers de construction et améliorent la sécurité du personnel de chantier ainsi que la qualité globale de l’assemblage structural.

Conformité à la norme AISC 360 : étalonnage dimensionnel, positionnement des poteaux et des fermes, et installation des liteaux

Toutes les écarts par rapport aux mesures respectent les tolérances définies au chapitre 7 de la norme AISC 360 pour les processus de fabrication et de montage. Les relevés topographiques confirmeront que ces écarts ont été maintenus dans les limites autorisées avant le début de l’installation de l’enveloppe.

Phase 5 : Achèvement de l’enveloppe et clôture du projet

Revêtement, ponts thermiques et revue préalable à la remise

La dernière étape de l’enveloppe du bâtiment consiste à installer les panneaux de bardage. L’amélioration de l’efficacité énergétique d’un bâtiment dépend de l’installation correcte de ces panneaux. Avant cela, les entrepreneurs spécialisés dans le bardage alignent les panneaux du bâtiment à l’aide d’un système de fixation résistant à la corrosion et créent un joint étanche à l’eau au niveau des raccords du bâtiment. Une préoccupation majeure durant la phase de construction est le pont thermique. Ce phénomène est responsable d’environ 30 % des pertes d’énergie dans les bâtiments commerciaux. Le pont thermique se produit lorsque les matériaux isolants ne recouvrent pas entièrement les liaisons structurelles du bâtiment. Pour contrer ce problème, les constructeurs assurent une isolation continue et complète sur l’ensemble des liaisons. Avant la remise officielle du bâtiment, l’équipe projet doit respecter une liste de vérification en douze points afin de garantir un pare-air et un pare-eau fonctionnels, ainsi que d’évaluer l’intégrité du système de drainage. L’intégrité du pare-air est évaluée selon la norme ASTM E283. Les mesures et les espacements sont vérifiés par les entrepreneurs pour s’assurer qu’ils respectent la norme AISC 360. La garantie est complétée et finalisée. Chacune de ces étapes permet de s’assurer que le bâtiment est prêt à être occupé, qu’il est énergétiquement performant et conforme aux réglementations en vigueur.

FAQ

Quelle est la planification préalable à la construction dans les projets de structures en acier ?

La phase de planification préalable à la construction atténue les risques de reprises en établissant le premier cadre technique et réglementaire, et en transformant les exigences conceptuelles en un plan détaillé.

Quels sont les avantages de la coordination BIM pendant la phase préalable à la construction ?

La coordination BIM permet d’identifier précocement les problèmes de conception, ce qui réduit les reprises d’environ 15 %. Cela permet ainsi de gagner du temps et de l’argent.

Quel est l’avantage de la fabrication hors site par rapport aux travaux sur site ?

Lorsqu’on travaille hors site, l’environnement est mieux maîtrisé, ce qui permet d’effectuer les travaux avec une plus grande précision et une meilleure régularité. Les effets néfastes des conditions météorologiques défavorables sont également moins influents.

En quoi consiste la phase d’intégration des fondations et quels éléments comprend-elle ?

La phase d'intégration des fondations comprend le dégagement du site, l'aménagement du terrain, la réalisation des essais de sol, l'installation des réseaux souterrains et la coulée du béton pour les fondations avec les boulons d'ancrage correctement positionnés.

Par quels moyens la stabilité structurelle est-elle assurée pendant l'élévation d'un bâtiment ?

La stabilité structurelle est principalement assurée par une approche privilégiant d'abord le contreventement, en utilisant initialement des compartiments anti-vent pour contreventer la structure durant la phase d'assemblage.