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

Phase 1 : Planification préalable à la construction et conception

Une planification préalable à la construction adéquate établit les fondements, tant réglementaires que techniques, des projets de structures en acier. Cette étape débute par la planification de la transformation des exigences conceptuelles en plans d’action exécutables et permet d’anticiper les risques en aval.

Ingénierie structurelle, coordination BIM et détails prêts pour la fabrication

Les ingénieurs en structure interviennent dans la construction d'une structure à partir de la conception établie par l'architecte, en transformant cette conception en réalités concrètes et en structures conformes aux exigences légales, régies par la norme AISC 360. Toutefois, ils tiennent également compte de l'optimisation des ressources utilisées pour la structure ainsi que des moyens d'améliorer la résistance sismique du bâtiment. Grâce à la coordination BIM, de nombreux conflits liés à la conception entre les éléments du bâtiment sont identifiés plus tôt. Cela permet de les résoudre avant le début de la construction réelle, minimisant ainsi les corrections sur site. En effet, cette approche s'est avérée réduire les travaux de reprise de 15 %, ce qui représente des économies de temps et d'argent. Les derniers plans détaillés de construction destinés à la fabrication sont établis. Ces plans constituent également les détails finaux pour la construction, incluant notamment les fichiers CAO destinés à la découpe laser des métaux, les spécifications des trous pour boulons (avec une tolérance de 1,5 millimètre) et les matériaux conformes à la norme ASTM (certifiés). Des détails corrects garantissent un ajustement précis sur site et facilitent la construction, sans nécessiter de réglages importants sur le chantier.

Avant le début de la compétition, vous bénéficiez d’un avantage en communiquant avec les instances locales compétentes. En connaissant les règlements en matière d’aménagement du territoire, d’environnement et de construction, les autorités peuvent vous expliquer les éventuels problèmes et faciliter davantage l’obtention des documents requis. Un examen préalable au démarrage des travaux est crucial, car des difficultés peuvent survenir, par exemple : portée insuffisante des grues depuis le chantier, transport des matériaux ou interdépendance des tâches dues à des conflits d’emploi du temps. Une collaboration renforcée entre les parties concernant leurs livrables projet est intégrée au contrat. Les maîtres d’ouvrage, les bureaux d’études et les prestataires de construction voient leurs intérêts et objectifs mieux alignés. Ainsi, la majorité des problèmes sont résolus en amont. Les travaux commencent, et les difficultés sont éliminées. Les surcoûts et les retards liés aux travaux supplémentaires peuvent être maîtrisés, et l’état souhaité est atteint par les maîtres d’ouvrage. Près de quatre-vingts pour cent des problèmes sont résolus grâce à cette approche proactive. Une documentation complète et sans ambiguïté contribue à l’élimination des conflits. Le nombre de points non résolus restants et de points faisant encore l’objet de préoccupations, figurant dans le calendrier, demeure à l’état souhaité, sans nécessiter de reprise du temps perdu.

Phase 2 : Fabrication hors site et assurance qualité

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

Transformer l'acier brut en composants structurels implique trois procédés principaux, qui constituent également trois points de contrôle qualité. Premièrement, les tôles d'acier sont découpées à l'aide d'une technologie de découpe plasma/laser de précision. Cette technologie de découpe permet une tolérance de découpe de ± 2 mm et est essentielle pour l'assemblage ultérieur des composants en acier. Deuxièmement, conformément à la norme AWS D1.1, des soudeurs certifiés assemblent les pièces. Des essais par ultrasons sont réalisés afin de garantir une fusion complète et correcte des soudures. Troisièmement, concernant la préparation de surface, nous appliquons la norme SSPC-SP6 afin d'obtenir un profil d'ancrage par sablage compris entre 50 et 85 microns. Ce profil garantit un substrat approprié pour l'adhérence du revêtement et permet d'éliminer la calamine et la rouille en tant que préparation. Au cours de ce processus, nous maîtrisons les conditions de préparation et de sablage, ce qui constitue un avantage par rapport aux environnements imprévisibles de préparation sur site. Avant expédition, tous les composants sont contrôlés à l'aide d'une machine à mesurer tridimensionnelle afin de s'assurer que toutes les pièces s'ajusteront correctement sur le chantier avant leur assemblage.

Contrôles qualité en cours de processus et protocoles d’inspection par des tiers

La mise en place d'un système de contrôle qualité (CQ) robuste garantit que les problèmes sont identifiés et traités à chaque étape de la production. Le contrôle qualité aux points de contrôle implique des techniciens en contrôle qualité effectuant des mesures physiques et des inspecteurs de soudures prenant des photographies des joints à l'aide d'une imagerie radiographique numérique des soudures. Des audits de contrôle qualité inopinés sont réalisés par des inspecteurs tiers qualifiés selon la norme ISO 17020 et des consultants spécialisés dans la conformité à la norme AISC 303. Selon l'ampleur de l'audit, le cas échéant, des évaluations non destructives (END) des fissures de surface par particules magnétiques, des évaluations de dureté (après traitement thermique) et des mesures de l'épaisseur des revêtements sont effectuées dans le cadre de la liste de vérification de l'audit. Les audits de sécurité de l'année précédente ont montré qu'une utilisation de systèmes de contrôle qualité à trois niveaux hiérarchisés permettait de réduire les défauts en moyenne de 66 % par rapport aux inspections en une seule étape. Nous utilisons un système complet de traçabilité afin de garantir que l'historique de chaque composant soit documenté depuis l'origine des matières premières, à travers chaque étape du processus de fabrication, jusqu'au moment de l'expédition depuis l'installation de fabrication.

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 lieu et priorité aux compartiments soumis au vent

Commencer par le contreventement est essentiel pour construire des assemblages stables de structures en acier dans des conditions venteuses. Cette technique consiste à installer les contreventements principaux immédiatement après la mise en place des premiers poteaux. Elle permet de créer une zone de travail autoportante, réduisant ainsi les déflexions verticales et minimisant les risques d’effondrement ultérieurs. En ce qui concerne les compartiments soumis au vent, les constructeurs préfèrent, sur le plan opérationnel, isoler et traiter séparément chaque compartiment plutôt que de tenter de les réaliser simultanément. Cela réduit la déflexion globale de la structure. Ces principes sont appliqués sur les chantiers de construction. Ils améliorent la sécurité des travailleurs, la fiabilité du montage correct des composants constitutifs et l’intégrité globale du processus d’assemblage de la structure.

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

Les écarts par rapport à toutes les mesures sont conformes aux tolérances définies au chapitre 7 de la norme AISC 360 pour les processus de fabrication et de montage. Les relevés topographiques démontreront que les écarts ont été maintenus dans les limites prescrites 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 avant l'achèvement total de l'enveloppe du bâtiment est l'installation des panneaux de bardage, ce qui améliore l'efficacité énergétique du bâtiment. Dans un premier temps, les entrepreneurs chargés du bardage alignent les panneaux du bâtiment à l'aide d'un système de fixation résistant à la corrosion, puis appliquent un joint étanche à l'eau sur toutes les jonctions afin de protéger le bâtiment contre l'humidité. Une préoccupation majeure tout au long du processus de construction est le pont thermique, responsable de 30 % des pertes d'énergie dans les bâtiments commerciaux. Afin d'éliminer les ponts thermiques, les constructeurs isolent les liaisons structurelles de façon à maintenir un remplissage complet et continu de l'espace. Avant qu’un projet ne puisse être remis aux maîtres d’ouvrage, une liste de contrôle comportant douze fonctions visuelles doit être validée par l’équipe du projet, notamment en ce qui concerne le serrage des fixations, l’étanchéité, le bon fonctionnement du système d’évacuation des eaux et l’intégrité de la membrane pare-air. Des testeurs indépendants évaluent l’intégrité de la membrane pare-air conformément à la norme ASTM E283. Les dimensions et les espacements sont vérifiés par les entrepreneurs afin de respecter les lignes directrices AISC 360. La garantie est documentée et finalisée. Toutes ces opérations constituent les étapes finales indispensables pour garantir que l’enveloppe du bâtiment est étanche à l’eau, conforme aux normes en vigueur, prête à être occupée et énergétiquement performante, assurant ainsi à ses occupants un confort optimal tout au long de l’année.

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.