L'ossature de la construction modulaire : Avantages et défis de 3 matériaux de construction courants
Le bois, l'acier et le béton : chacun de ces matériaux est utilisé dans diverses formes de construction traditionnelle depuis des siècles (l'acier étant l'ajout le plus récent), et chacun présente des avantages et des défis spécifiques à prendre en considération. En résumé, le bois est léger et modérément solide, idéal pour les bâtiments de petite et moyenne taille. L'acier est plus lourd mais plus solide et convient parfaitement aux structures plus hautes et plus complexes. Le béton est le plus lourd et convient mieux aux fondations et aux structures renforcées.
Chacun de ces matériaux peut également être utilisé dans la construction modulaire. Toutefois, le processus de construction modulaire offre un ensemble légèrement différent d'avantages et de défis, et la conception du projet modulaire peut déterminer quels matériaux doivent être utilisés pendant la construction.
Ci-dessous, nous ouvrons la coquille et explorons l'utilisation de chaque matériau dans la construction modulaire.
Construction modulaire en bois
Selon Allison Arieff et Bryan Burkhart, les auteurs du livre "Prefab", l'utilisation du bois dans la construction modulaire est la pratique la plus courante depuis le XVIIe siècle. L'utilisation du bois dans la construction modulaire est très bénéfique en raison de ses propriétés en tant que matériau de construction. Le bois est facile à manipuler à la main ou à l'aide de machines, il est peu toxique, biodégradable, facile à réutiliser et à recycler, et abordable. Le bois est un matériau combustible qui possède une propriété thermique importante : il ne se dilate pas sous l'effet de la chaleur. En fait, il gagne en résistance lorsqu'il sèche sous l'effet de la chaleur. Le bois est également un bon isolant contre l'électricité (il contribue à minimiser les chocs électriques) et les pertes d'énergie.
Les éléments structurels couramment utilisés sont les pièces individuelles 2X utilisées dans les fermes de toit, les fermes de plancher et les murs ; les solives en I en bois, les poutres en lamellé-collé, le contreplaqué, les panneaux à copeaux orientés (OSB) et les panneaux composites. Le bois est utilisé dans l'atelier de fabrication modulaire pour créer des panneaux muraux extérieurs qui comprennent des couches supplémentaires pour l'étanchéité, l'isolation, le pare-vapeur, les cloisons sèches et le bardage.
La préfabrication en usine permet au bois de rester sec et à température constante tout en étant coupé et ajusté avec précision selon des tolérances exactes. La préfabrication minimise les déchets, économise les ressources et simplifie le recyclage des déchets. Les composants ou modules fabriqués en usine peuvent être transportés sur le site et assemblés avec des tolérances extrêmement serrées. Grâce à sa capacité à être manipulé, stratifié et réutilisé, le bois continuera à être un matériau durable pour la construction modulaire.
Construction modulaire en acier/aluminium
Les métaux peuvent être décrits comme ductiles, durs, conducteurs, précis et solides. Ils sont classés en métaux ferreux et non ferreux. Les métaux ferreux sont principalement utilisés dans les applications structurelles parce qu'ils sont solides, ductiles et durables en raison de leur teneur élevée en fer. Ils peuvent être traités avec des revêtements tels que la galvanisation pour prévenir la corrosion lorsqu'ils sont exposés aux intempéries et peuvent être facilement manipulés pour créer une variété de formes et de tailles. Les métaux non ferreux sont utilisés dans les applications de couverture et de bardage et sont des métaux naturels résistants à la corrosion.
Bien que l'acier soit un matériau coûteux par rapport au bois et au béton, il constitue le choix le plus économique pour la construction de structures à longue portée, de structures de grande hauteur et de conceptions géométriques uniques, en raison de sa résistance et de sa rapidité de construction. L'acier est un matériau inorganique et incombustible, ce qui lui confère un avantage contre le feu. Un autre avantage des structures en acier est qu'elles sont très solides et peuvent survivre même dans les conditions météorologiques les plus critiques. Elles peuvent être utilisées pendant longtemps en raison de leur solidité et de leur durabilité. Elles peuvent être transportées facilement et peuvent être réutilisées en déboulonnant leurs composants.
L'aluminium est un alliage non ferreux ductile et réputé pour sa résistance à la corrosion. Il peut être recyclé à plusieurs reprises avec peu d'énergie ou de perte de ses propriétés matérielles. L'aluminium étant léger et durable, il peut être facilement assemblé en panneaux et en modules, expédié et monté rapidement et avec précision.
Les éléments en acier de faible épaisseur (dont le rapport résistance/poids est plus élevé) peuvent être utilisés à la place du bois de charpente 2X ou en tandem avec l'ossature en bois. Pour les montants et les chevrons, les éléments sont formés en sections en forme de C. Pour les plaques murales supérieures et inférieures et les chevêtres de solives, on utilise des sections de profilés. Pour les plaques murales supérieures et inférieures et les chevêtres, on utilise des profilés en U. Des trous sont percés dans ces profilés tous les deux ans. Des trous sont percés tous les deux pieds pour permettre le passage des câbles et de la plomberie.
Construction modulaire en béton
La construction traditionnelle sur site fait appel à du béton mélangé à du ciment Portland, du sable, des agrégats (petits graviers de différentes tailles) et de l'eau dans un processus appelé hydratation qui durcit le béton jusqu'à ce qu'il atteigne sa résistance spécifiée (c.-à-d. 3000 psi). La résistance à la traction du béton repose sur des fibres et des armatures en acier. Ce matériau nécessite beaucoup de travail, car il faut ériger des coffrages, mettre en place le béton (le couler dans le coffrage), puis le finir (le talocher et le lisser).
La construction modulaire en béton consiste généralement en des bâtiments tels que des toilettes, des concessions, des douches, des abris, des bâtiments utilitaires, etc. dont les murs sont fabriqués en béton préfabriqué à haute résistance ou en éléments de maçonnerie en béton (CMU) et dont le toit peut être constitué de panneaux légers en béton préfabriqué, de panneaux métalliques, de tuiles en béton ou de bardeaux architecturaux traditionnels. Les bâtiments sont conçus et construits pour répondre à tous les codes de construction locaux. Ils peuvent avoir une variété de couleurs et de textures telles que la brique, la pierre, le stuc, le bloc à double face, le bardage en planches et en battes, ou le bardage à clin horizontal. Les bâtiments sont préfabriqués et livrés complets et prêts à l'emploi, y compris la plomberie et l'électricité le cas échéant. Les bâtiments modulaires en béton peuvent également être construits sur des fondations permanentes en béton armé coulé en place. Ces bâtiments sont ancrés de façon permanente à une fondation massive avec une semelle profonde conçue pour des charges sismiques importantes afin de garantir la stabilité et l'intégrité de l'ensemble de la structure.
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