Le matériau n'est pas la première question
Un bâtiment se conçoit à partir de son usage. Cinq paramètres déterminent presque toujours la réponse.
- La portée libre entre appuis : le critère le plus discriminant.
- La hauteur libre sous structure : elle commande la section des poteaux.
- Les charges d'exploitation : ponts roulants, mezzanines, stockage en hauteur.
- Les exigences de résistance au feu : elles sont liées à l'activité du bâtiment.
- L'évolutivité : la probabilité d'agrandir dans les dix ans.
Une fois ces paramètres posés, le choix devient souvent évident, et il n'est pas toujours exclusif : sur une grande partie des bâtiments d'activité, les deux matériaux cohabitent dans le même ouvrage.
Comparés critère par critère
| Critère | Structure béton | Charpente métallique |
|---|---|---|
| Portée libre courante | 15 à 30 m en béton précontraint | 30 à 40 m en profilés courants, 60 m et plus en fermes treillis |
| Rythme d'exécution | Coulage en place ou préfabriqué ; résistance caractéristique définie à 28 jours selon la NF EN 206 | Éléments d'atelier boulonnés sur site, montage rapide une fois les fondations réceptionnées |
| Poids de la structure | Élevé, charge importante aux fondations | Faible, fondations allégées à portée égale |
| Résistance au feu | R30 à R120 par la masse et l'enrobage, sans traitement rapporté | L'acier nu perd une part importante de sa résistance au-delà de 500 °C ; flocage ou peinture intumescente pour R30 à R120 |
| Durabilité et entretien | Aucun entretien courant en intérieur ; classe d'exposition et enrobage en ambiance agressive | Protection anticorrosion à prévoir et entretenir |
| Isolation et inertie | Forte inertie thermique et acoustique | Inertie faible, confort par les complexes rapportés |
| Évolutivité | Reprises possibles mais plus lourdes sur voiles coulés en place | Assemblages boulonnés, extension plus simple si la trame a été anticipée |
Au-delà d'environ 30 m, l'acier gagne
Il faut le dire simplement. Au-delà de 30 m, la section nécessaire, le poids propre et les moyens de levage rendent la solution béton défavorable, alors que les fermes treillis franchissent 60 m et plus pour un poids sans commune mesure. Sur un bâtiment logistique de grande largeur ou une halle de sport, la charpente métallique est le bon choix, et nous le disons.
En dessous de ce seuil, le béton reprend l'avantage quand le bâtiment porte des charges lourdes, comporte un plancher intermédiaire, impose une tenue au feu élevée ou des niveaux enterrés, et il redevient incontournable dès que le projet mêle bureaux, mezzanines et zones techniques.
Portée supérieure à environ 30 m sans appui : charpente métallique. Portée inférieure, charges lourdes, plancher intermédiaire ou sous-sol : structure béton. Entre les deux : solution mixte.
Dans la plupart des projets, les deux matériaux travaillent ensemble
La configuration la plus répandue est mixte : une ossature métallique posée sur des fondations et un soubassement en béton armé. La charpente porte la couverture et les grandes portées ; le béton reprend les descentes de charges, assure le contreventement bas, ferme le bâtiment en pied et supporte le sol d'exploitation.
Les ouvrages béton d'un bâtiment à charpente métallique
- Semelles isolées ou massifs sous chaque poteau
- Longrines de liaison et de soubassement
- Platines et tiges d'ancrage scellées, implantées avant l'arrivée du charpentier
- Murs de soubassement et murs coupe-feu
- Plancher intermédiaire pour bureaux ou mezzanine
- Dallage industriel
- Longrines de quai, murs de quai et ouvrages extérieurs
Le pré-scellement des tiges d'ancrage n'offre aucun réglage après coulage : une platine mal implantée bloque le levage et décale tout le calendrier. C'est un travail de topographie autant que de béton.
La structure se décide en surface, elle s'ancre dans le sol
Une structure béton pèse beaucoup plus lourd qu'une ossature métallique de même géométrie : sections de semelles, ferraillage, volumes de béton et parfois système de fondation s'en ressentent. Sur un sol de bonne portance, l'écart reste maîtrisé ; sur un sol médiocre, il peut faire basculer l'arbitrage vers l'acier.
C'est pourquoi l'étude de sol précède le choix de la structure : depuis le 1er octobre 2020, les études G1 et G2 sont obligatoires en zone d'exposition à l'aléa argileux, et toutes les fondations descendent sous la profondeur hors gel, 80 cm dans le Bas-Rhin. Dans les deux cas, béton ou acier, le lot fondations est un lot béton armé : le mode constructif change son dimensionnement, pas la nature de l'entreprise à consulter.
Zone sismique 3
464 des 514 communes du Bas-Rhin sont en zone sismique 3 : aucun matériau n'est disqualifié, l'acier est léger donc peu sollicité, le béton apporte de la raideur ; ce qui compte est le contreventement d'ensemble et la conception des assemblages.
Hors gel
Le hors gel s'impose aux massifs sous poteaux comme aux semelles : un bâtiment métallique ne fait pas l'économie d'une fouille profonde, il fait l'économie de volume dans cette fouille.
Notre périmètre selon la solution retenue
Si le projet est en structure béton
Nous réalisons l'ouvrage complet en béton armé : implantation, terrassement en support, fondations, voiles coulés en place, poteaux, poutres, planchers, murs séparatifs et dallage. C'est le mode retenu sur les logements collectifs et les bâtiments à niveaux enterrés ou planchers intermédiaires.
Si le projet est en charpente métallique
Nous réalisons le lot béton en amont et en aval du charpentier : semelles isolées et massifs, longrines, implantation et scellement des platines, murs de soubassement, murs coupe-feu, plancher intermédiaire et dallage industriel, livrés réceptionnés et vérifiés pour que le montage démarre sans reprise.
Avec le charpentier
Nous travaillons en lot séparé ou en sous-traitance du lot gros œuvre, en coordination avec le charpentier métallique, pour que nos platines et son montage se répondent.
