Solutions de conception optimisées pour la préfabrication de bâtiments multirésidentiels en ossature légère de bois
LOUIS POLIQUIN
M.SC. DIRECTEUR, CECOBOIS
Dans le contexte actuel marqué par un important déficit de logements au Québec, le recours accru à la préfabrication s’avère incontournable pour accélérer la cadence des mises en chantier de nouveaux projets.
Parmi les solutions constructives préfabriquées disponibles, l’ossature légère en bois (OLB) fait depuis longtemps consensus au Québec. Elle constitue une méthode de construction abordable, bien maîtrisée et largement utilisée pour les bâtiments multirésidentiels de 1 à 4 étages, ainsi que pour une proportion croissante de bâtiments de 5 et 6 étages.
Les fabricants de structures en ossature légère préfabriquée, qui fournissent l’ensemble des éléments structuraux (murs en panneaux, poutrelles de plancher et fermes de toit) peuvent augmenter la cadence de production et livrer davantage d’unités de logement lorsque la conception du bâtiment favorise l’optimisation et la répétition des composantes.
Les choix conceptuels effectués en amont des projets ont une influence directe sur la rapidité de fabrication en usine, l’efficacité sur le chantier et les coûts associés à cette méthode de construction.
Dans le cadre du développement d’un guide de Cecobois portant sur les solutions optimisées pour les bâtiments multirésidentiels en ossature légère préfabriquée, un comité d’experts s’est penché sur des approches de conception permettant d’accélérer la préparation des dessins d’atelier, la fabrication en usine et l’installation au chantier. Voici quelques-unes de leurs recommandations...
Standardisation de la composition des murs
Bien que la configuration des murs préfabriqués (dimensions et espacement des montants, classe du bois, nombre d’entremises, épaisseur des panneaux, patron de clouage) puisse varier sur un même projet, il est généralement plus économique de limiter le nombre de configurations différentes afin de faciliter la préfabrication. En effet, une approche axée sur l’uniformisation s’avère plus avantageuse qu’une optimisation poussée centrée sur la réduction de la quantité de matériaux.
Par ailleurs, même si les fabricants peuvent intégrer une grande variété de matériaux selon les spécifications des professionnels, la composition la plus économique et rapide à assembler en usine pour les murs extérieurs est la suivante :
- Fourrures intérieures (lattes de bois)
- Pare-vapeur en polyéthylène de 6 mil
- Montants en 2 × 6
- Isolant en nattes de fibre de verre dans la cavité murale
- Panneau intermédiaire en OSB 7/16 po
- Isolant rigide en polystyrène expansé, d’au plus 1,5 po
- Membrane pare-intempérie non autocollante (Tyvek, Dryline, etc.)
- Fourrures extérieures (lattes de bois)
Les revêtements intérieurs (gypse) et extérieurs (parement) sont installés sur le chantier.
Hauteur des murs
Les hauteurs standards des murs préfabriqués, mesurées entre le bas de la lisse et le sommet de la sablière double, sont généralement de 8 pi 1 po ¾ (2,47 m) ou de 9 pi 1 po ¾ (2,77 m). Ces dimensions facilitent la pose horizontale de panneaux de gypse de pleine largeur, soit de 48 po (1,22 m) ou de 54 po (1,37 m), sans nécessiter de découpe. Au besoin, des murs plus haut peuvent facilement être préfabriqués à l’usine.
Figure 1. Bâtiment Sonora, Québec © CECOBOIS
Alignement interétage des éléments structuraux
L’alignement vertical des composants structuraux permet de réutiliser partiellement ou entièrement les dessins d’atelier des murs et des poutrelles d’un étage à l’autre. En l’absence d’alignement, la structure devient plus complexe en raison des discontinuités dans le transfert des charges, ce qui entraîne l’ajout de poutres et poteaux supplémentaires, la multiplication des variantes de murs et une préfabrication plus complexe.
Répétition et alignement des ouvertures
La répétition et l’alignement des ouvertures d’un étage à l’autre favorisent l’uniformisation des segments de murs préfabriqués. Une configuration en miroir des murs extérieurs sur les façades opposées accélère la préparation des dessins d’atelier ainsi que la fabrication. L’alignement vertical des fenêtres assure la continuité des jambages. L’alignement vertical des portes de logements assure également l’uniformisation et la continuité des murs de refend.
Figure 2. Alignement des montants et des poutrelles
Figure 3. Bâtiment Sonora, Québec © CECOBOIS
Figure 4. Ferme de toit d’une seule section avec pentes intégrées
Réduction du nombre de linteaux et uniformisation des jambages
Minimiser le nombre de linteaux différents, particulièrement à l’échelle d’un même étage, simplifie la préfabrication. Prévoir le même nombre de jambages de part et d’autre d’un linteau même si les charges diffèrent légèrement, pour faciliter la standardisation des dessins d’atelier.
Uniformisation des hauteurs d’étage
Une hauteur d’étage constante permet au fabricant de réutiliser les mêmes dessins d’atelier d’un niveau à l’autre, en n’ajustant que les éléments ponctuels (lisses, sablières, jambages).
Orientation des poutrelles de plancher
Dans les bâtiments multirésidentiels à corridor central, la portée entre murs mitoyens est généralement plus faible que celle entre le corridor et l’extérieur. Il est donc préférable d’orienter les poutrelles parallèlement au corridor, appuyées sur les murs mitoyens et porteurs. Cela permet notamment d’utiliser des poutrelles moins profondes et de réduire les coûts.
Figure 5. Orientation des poutrelles de plancher
Orientation des fermes de toit
La portée entre mur extérieur et mur corridor étant plus grande que celle entre murs mitoyens, les fermes de toit devraient être orientées dans l’axe transversal du bâtiment. Cette approche permet de franchir de plus longues portées tout en réduisant les charges gravitaires sur les murs extérieurs qui contiennent de nombreuses ouvertures, comparativement aux charges du cumul des planchers de l’ensemble des étages.
Bassins de toiture
Les pentes des bassins versants peuvent être intégrées directement dans les fermes. Chaque ferme est ainsi fabriquée avec une inclinaison spécifique, simplifiant l’installation au chantier.
Figure 6. Ferme de toit d’une seule section avec pentes intégrées
Approche de contreventement
L’approche la plus simple et économique consiste à utiliser les murs du corridor central pour le contreventement longitudinal et les murs mitoyens porteurs pour le contreventement transversal. Les murs de refend doivent être alignés et continus sur toute la hauteur du bâtiment afin d’assurer un cheminement efficace des efforts et d’éviter les irrégularités structurales, qui multiplient les variantes de murs et réduisent la productivité en usine.
Figure 7. Positions possibles des murs de refend
Favoriser une approche équilibrée
Une conception axée sur l’uniformisation et la répétition sera généralement plus économique qu’une optimisation visant à réduire au minimum la dimension de chaque composante en bois. À contrario, une optimisation trop poussée entraîne davantage de variantes, nécessite un temps accru pour les dessins d’atelier, entraîne une baisse de productivité en usine et ultimement une hausse des coûts de préfabrication.
L'information ci-dessus est extraite du guide solutions optimisées (à venir). Consultez-le pour de plus amples détails sur les éléments traités ci-dessus.