Quel type de charpente choisir: structures métalliques ou béton armé?

Rauta, en collaboration avec l’association Centre Ukrainien de Construction Métallique, a réalisé une analyse comparative de l’érection d’une charpente pour un bâtiment de production et de stockage, visant à déterminer la meilleure solution en termes de coûts et de délais de fabrication, de livraison et de montage pour le client.

Pour comparer les technologies de construction de charpentes, un bâtiment de stockage d’une superficie de 1 900 m² a été choisi, dont la construction est prévue dans la région de Kiev. L’objet présente une configuration à deux travées (18+18 m) avec un axe de colonnes situé au centre. Classe de responsabilité – CC2, durée de vie – 50 ans.

Charpente métallique en structures soudées

Schéma général de la charpente métallique

Solutions constructives de la charpente métallique:

• Schéma avec fixation rigide des colonnes dans les fondations et fermes de couverture appuyées de manière articulée
• Les fondations des colonnes sont monolithiques et de type poteau
• Les colonnes sont installées avec un espacement de 6,6 m dans le sens longitudinal et 6 m aux extrémités du bâtiment
• Les colonnes en profilés laminés à chaud sont espacées de 400 mm le long des rangées de fermes et soudées en caisson aux extrémités du bâtiment
• Fermes avec une portée de 18 m en profils carrés pliés et soudés, poutres de couverture aux extrémités du bâtiment, et pannes  à chaud
• Les profils de couverture sont installés avec un espacement de 3 m selon un schéma discontinu
• Liaisons horizontales au longeron supérieur des fermes et liaisons verticales en profils pliés et soudés
• Le matériau des structures de la charpente – acier de grade S245 et S255

Charpente en structure métallique légère

Solutions constructives de la charpente en structure métallique légère:

• Le schéma est réalisé avec un ancrage rigide des colonnes dans les fondations et des fermes de couverture appuyées de manière articulée
• Les fondations des colonnes sont monolithiques et de type Poteau
• Les colonnes sont installées avec un espacement de 4 m dans le sens longitudinal et de 6 m aux extrémités du bâtiment
• Colonnes en profilés Σ doublés galvanisés
• Fermes avec une portée de 18 m en profilés Σ galvanisés, poutres de couverture aux extrémités du bâtiment, et pannes en profilés C galvanisés
• Les profils de couverture sont installés avec un espacement de 1,5 m selon un schéma discontinu
• Liaisons horizontales au niveau du chapeau des fermes et liaisons verticales en profilés galvanisés de la structure métallique légère
• Le matériau des structures de la charpente – acier de grade S355

Charpente en béton préfabriqué

Schéma général de la charpente en béton armé

Solutions constructives pour la charpente en béton préfabriqué:

• L’espacement des colonnes est de 4,2 et 6 m dans le sens longitudinal et de 6 m aux extrémités du bâtiment
• Fondations pour colonnes de type puits
• Les poutres ayant une portée de 18 m ont un profilé en I, tandis que celles ayant une portée de 6 m ont une section rectangulaire
• Les profils de couverture en béton armé sont installés avec un espacement de 3 m

Comparaison des coûts*

*Les prix moyens du marché indiqués incluent la TVA au mois de juin 2024.

**Les coûts du profilé en acier tiennent compte des pertes technologiques, qui s’élèvent à environ 5%, et ne comprennent pas le coût du métal pour les structures secondaires telles que les murs, les portes, les fenêtres, les escaliers, etc.

***Les coûts ne prennent pas en compte le prix des éléments façonnés, des pièces de fixation, ainsi que des structures secondaires telles que les murs, les portes, les fenêtres, les escaliers, etc.

Selon l’analyse réalisée, le coût total de la charpente métallique soudée est inférieur de 14%, et celui de la structure métallique légère de 18,5%, par rapport au coût des structures en béton armé préfabriqué, qui sont respectivement de 1 014 000 UAH et 1 801 000 UAH.

Des économies budgétaires significatives dans la construction sont réalisées en utilisant des structures métalliques grâce à une réduction des coûts de 7,4% pour les structures en acier soudé, de 34,5% pour les fondations, de 42,5% pour les coûts logistiques et de 20% pour les travaux de montage. Pour la structure métallique légère, l’économie sur le coût de la charpente par rapport aux structures en béton armé est de 14,6%, pour les fondations de 29,2%, pour les coûts logistiques de 57% et pour les travaux de montage de 29,4%.

Le coût de construction des charpentes est calculé pour un bâtiment avec une résistance au feu des structures porteuses de REI 15 sans ignifugation. Si une résistance au feu des structures porteuses de REI 30 est nécessaire, les structures métalliques nécessiteront une ignifugation, ce qui les rendra équivalentes en coût au béton armé, qui dans ce cas ne nécessitera pas de protection supplémentaire. Avec des exigences accrues de résistance au feu REI ≥ 60, le coût total des solutions métalliques pourrait dépasser celui du béton armé, mais d’autres avantages de la construction en acier demeureront.

Un avantage supplémentaire de l’utilisation des structures métalliques est le délai de fabrication rapide, qui en juin 2024 était en moyenne de 1,5 mois, contre 6 mois pour une charpente en béton armé préfabriqué. Cela permet au client de construire l’ouvrage plus rapidement et de commencer plus tôt à récupérer son investissement.

L’installation des bardages et de la toiture pour les charpentes métalliques est également plus simple et ne nécessite pas de pièces d’ancrage supplémentaires, contrairement aux structures en béton armé. Grâce à la réutilisation de 98% de la charpente en acier ou à son potentiel de réutilisation, un bâtiment en structures métalliques répond aux principes du développement durable, ce qui lui confère une attractivité supplémentaire en matière d’investissement et augmente le nombre de points lors de la certification selon les systèmes LEED et BREEAM.