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Université de Montréal Analyse comparative de systèmes de construction industri

Université de Montréal Analyse comparative de systèmes de construction industrialisés et leur applicabilité à une habitation multifamiliale verticale pour la classe moyenne à Recife (Brésil) Par Matheus Campêlo Nogueira Faculté des études supérieures et postdoctorales Mémoire présenté à la Faculté des études supérieures et postdoctorales en vue de l’obtention du grade de Maître en sciences appliquées en aménagement M. Sc. A. option Aménagement. Août 2016 © Matheus Campêlo Nogueira, 2016 I Résumé Depuis le début du XXe siècle, les architectes et ingénieurs anticipaient et idéalisaient l'industrialisation des bâtiments afin que les pièces des édifices puissent être conçues dans une usine de montage pour procéder ensuite à leur assemblage sur les chantiers. À l'heure actuelle, grâce à des chercheurs dédiés, cette industrialisation s’est concrétisée et de nombreux systèmes de construction industrialisés existent dans le monde entier, adaptés à des environnements particuliers. Dans ce contexte, cette étude a pour but d'analyser comparativement plusieurs systèmes à l’aide de certains critères d’évaluation, et de sélectionner, deux systèmes préfabriqués les mieux adaptés aux habitations multifamiliales verticales destinées à une population de classe moyenne aisée de la ville de Recife, au Brésil. La méthodologie s’inspire de l'approche systémique, utilisée par White (1970) et Richard (2002), les deux se caractérisant par une démarche évaluative. Ainsi avons-nous choisi comme étant les plus appropriés, parce que répondant bien au cadre général de Recife, le système préusiné en panneaux DESCON ainsi que celui de poutres et colonnes, commercialisé par les entreprises T&A et PDI, les deux en béton. Mots-clés : approche systémique, architecture, construction, Brésil, habitation multifamiliale, industrialisation, Open Building, Recife, système constructif industrialisé. II Abstract Since the early twentieth century, architects and engineers anticipated and idealized the industrialization of buildings where its parts could be produced in the factory and proceeding to their assembly on site. At present, thanks to dedicated researchers, this industrialization is a reality and many context specific industrialized building systems exist worldwide. This study aims to analyse and compare a few systems, using specific assessment criteria in order to select two of the most appropriate prefabricated systems for vertical multifamily dwellings aiming Recife's high middle class in Brazil. This study is based on the systemic research from White (1970) and from Richard (2002) who both use an evaluation approach. As a result, both the DESCON panel system and the post and beam one marketed by T&A and PDI companies, both in concrete, were selected as the most appropriate since they responded well to the context of Recife. Keywords : Architecture, construction, Brazil, industrialisation, industrialized building system, industrialisation, multifamily housing, Open Buildings, Recife, systemic approach. III Table des matières INTRODUCTION ..................................................................................................................... 1 CHAPITRE I ............................................................................................................................. 3 1.1. Les objectifs et la question de recherche ........................................................................ 3 1.2. La méthodologie ............................................................................................................. 4 CHAPITRE II : LE CONTEXTE DE RECIFE ..................................................................... 7 2.1. Le contexte socio-économique et géographique ............................................................ 7 2.2. L'architecture au Brésil et à Recife ................................................................................ 9 2.3. Le marché immobilier et ses tendances à Recife ......................................................... 14 2.4. Les exigences de la construction pour les usagers ....................................................... 18 2.5. Classifications générales pour les habitations .............................................................. 26 2.6. Tableau des critères fonctionnels de l'habitation à Recife ........................................... 28 CHAPITRE III : LA CONSTRUCTION ............................................................................. 30 3.1. La construction conventionnelle au Brésil et à Recife ................................................. 30 3.2. Les ressources disponibles à Recife ............................................................................. 31 3.2.1. Les matériaux ...................................................................................................... 31 3.2.2. La main-d'œuvre .................................................................................................. 37 3.2.3. Les outils ............................................................................................................. 37 3.3. La construction industrialisée ...................................................................................... 38 3.3.1. Cadre général de l'industrialisation des bâtiments ............................................... 38 3.3.2. L'industrialisation des bâtiments au Brésil et à Recife ......................................... 40 3.3.3. Les avantages de l'industrialisation des bâtiments ............................................... 45 3.3.4. Le concept OPEN BUILDING ............................................................................. 46 3.3.5. Les systèmes de construction industrialisés ......................................................... 47 3.3.6. Les sous-systèmes de construction et leurs critères de rendement à Recife ......... 50 3.3.7. Tableau de ressources applicables aux systèmes industrialisés à Recife ............. 54 3.4. Plan d'un étage type (schéma générique) .................................................................... 55 CHAPITRE IV : LES OPTIONS DE SYSTÈMES DE CONSTRUCTION USINÉS...... 59 IV 4.1. Le tableau d'options de systèmes constructifs .............................................................. 59 4.2. Sélection des systèmes industrialisés les plus pertinents ............................................. 67 4.2.1. Systèmes non pertinents ....................................................................................... 68 4.2.2. Systèmes intéressants ........................................................................................... 70 4.2.3. Systèmes pertinents .............................................................................................. 71 4.3. Sélection et analyse des deux systèmes industrialisés les plus pertinents ................... 72 CHAPITRE V : L’APPLICATION DE DEUX SYSTÈMES DE CONSTRUCTION RETENUS À UN PROJET PRÉCIS ..................................................................................... 74 5.1. Application de chaque option au plan d'étage .............................................................. 74 5.2. Sélection et description des options les plus pertinentes ............................................. 80 CONCLUSION ....................................................................................................................... 93 BIBLIOGRAPHIE .................................................................................................................. 97 V Liste des Figures Figure 1 : Carte de l'État de Pernambuco où est située la ville de Recife....................... 7 Figure 2 : Carte géographique de Recife. ....................................................................... 7 Figure 3 : Les municipalités de la RMR ......................................................................... 8 Figure 4 : Maquette de la ville de la Coupe .................................................................... 9 Figure 5 : L'édifice du MES à Rio de Rio de Janeiro Figure 6 : L'édifice de l'ABI à Rio de Janeiro ............................................................... 12 Figure 7 : Édifice Barão de Rio Branco, à Recife. (1969). Architecte Delfim Amorim; Figure 8 : Édifice Villa Mariana, (1976). Architecte Wandenkolk Tinoco; Figure 9 : Édifice Principe de Vivar, décennie de 1970. Architecte Alexandre Castro e Silva. ............................................................................................................................. 13 Figure 10 : Le cadre bâti de la zone sud de Recife ....................................................... 16 Figure 11 : Distribution de la direction du vent en (%) à Recife durant l'année. ......... 22 Figure 12 : Le projet original du Marché de Grenelle, en France qui a inspiré celui de São José à Recife; Figure 13 : Le Marché de São José à Recife après l'adaptation de Vauthier aux conditions climatiques locales. ..................................................................................... 41 Figure 14 : Panneaux porteurs en béton de l'entreprise Pedreira de Freitas; Figure 15 : Faculté Universo à Recife en poutres et colonnes en béton par l'entreprise T&A. ............................................................................................................................. 44 Figure 16 : Module 3D de l'entreprise Siscobras. ......................................................... 44 Figure 17 : Détail du plancher surélevé du bâtiment NEXT 21; Figure 18 : Coupe dans le logement du NEXT 21 ........................................................ 47 Figure 19 : Plans d'étage montrant les possibilités de changements d'un même logement dans le bâtiment NEXT 21 ............................................................................ 47 Figure 20 : Palette de systèmes constructifs ................................................................. 48 Figure 21 : Schéma générique pour le plan d'étage ...................................................... 57 Figure 22: Détail 01. Les services dans la zone servante ............................................. 58 Figure 23 : Exemple de la clinique d'Eich, Luxembourg par l'Arcelor Mittal. ............. 61 Figure 24 : L'entreprise T&A. ....................................................................................... 61 Figure 25 : Système Broad Group. .............................................................................. 61 Figure 26: Exemple de l'entreprise Weckenmann. ....................................................... 62 Figure 27: Exemple de la Housing Authority, à Hong Kong. .................................... 62 Figure 28: Système Descon. ......................................................................................... 62 Figure 29 : Exemple de l'entreprise Gypsum. ............................................................... 63 Figure 30 : Système TVP au Danemark. ...................................................................... 63 Figure 31: Système Componoform, E.U.A. .................................................................. 63 VI Figure 32 : Système Triedro, Italy. ............................................................................... 64 Figure 33 : Prototype Shelley, É.-U.. ............................................................................ 64 Figure 34 : Entreprise Oldcastle, É.-U. ......................................................................... 65 Figure 35 : Entreprise YORKON, UK .......................................................................... 65 Figure 36 : Entreprise Vision Modular ......................................................................... 65 Figure 37 : Système Richardesing. ............................................................................... 66 Figure 38 : Système MAH-LeMessurier....................................................................... 66 Figure 39 : L'entreprise Verbus. ................................................................................... 66 Figure 40 : Système Tilt-up. ......................................................................................... 67 Figure 41 : Système Outinord ....................................................................................... 67 Figure 42 : Plan d'étage appliqué au système de poutres et colonnes. .......................... 75 Figure 43 : Coupes AA et BB appliquées au système de poutres et colonnes .............. 76 Figure 44 : Plan d'étage appliqué au système DESCON. ............................................. 78 Figure 45 : Coupes AA et BB appliquées au système DESCON. ................................ 79 Figure 46 : Perspective sous le bâtiment en poutres et colonnes. ................................. 82 Figure 47 : Perspective plongeante sur le bâtiment en poutres et colonnes. ................. 83 Figure 48 : Perspective de la zone servante du bâtiment en poutre et colonne. .......... 85 Figure 49 : Perspective de la zone servie du bâtiment en poutre et colonne. ............... 86 Figure 50 : Perspective plongeante sur le bâtiment en panneaux DESCON. .............. 88 Figure 51 : Perspective au-dessous du bâtiment en panneaux DESCON. .................... 89 Figure 52 : Perspective de la zone servante du bâtiment en panneaux DESCON. ...... 91 Figure 53 : Perspective de la zone servie du bâtiment en panneaux DESCON. ........... 92 Liste des tableaux Tableau 1 : La classification des classes sociales au Brésil en 2012 avec le salaire minimum de 2016 ......................................................................................................... 15 Tableau 2 : Tableau de sous-division de la norme ABNT NBR 15575-1(2013) .......... 18 Tableau 3 : Tableau des exigences constructives. ........................................................ 19 Tableau 4 : Les meubles et les équipements selon les activités du logement. .............. 24 Tableau 5 : La duré de vie du projet. ............................................................................ 25 Tableau 6 : Tableau des critères fonctionnels de l'habitation à Recife. ........................ 29 Tableau 7 : Tableau de ressources applicables aux systèmes industrialisés à Recife ... 55 Tableau 8 : Le tableau d'options de systèmes constructifs ........................................... 61 VII Liste des sigles ABI : Associação Brasileira de Imprensa (Association brésilienne de uploads/Ingenierie_Lourd/ campelo-nogueira-matheus-2016-memoire.pdf