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May 26, 2023

Une équipe de recherche redessine la forme des sols pour réduire la consommation de béton de 75 %

Décrit comme un « tremplin » dans les efforts de décarbonation de l'industrie, la technique structurelle expérimentale a été élaborée par les universités de Bath, Cambridge et Dundee. Selon le

Décrit comme un « tremplin » dans les efforts de décarbonation de l'industrie, la technique structurelle expérimentale a été élaborée par les universités de Bath, Cambridge et Dundee.

Selon l'équipe, composée d'ingénieurs, de mathématiciens et d'experts en fabrication, le nouveau plancher voûté utilise 75 % moins de béton qu'un plancher à dalle plate traditionnel et 60 % moins de carbone dans sa construction, tout en pouvant supporter la même charge.

Une démonstration grandeur nature de 4,5 mx 4,5 m du plancher à coque mince a été installée dans le laboratoire NRFIS du département de génie civil de l'université de Cambridge. La structure incurvée est recouverte de panneaux de plancher surélevés standard pour créer une surface plane.

Le projet de recherche Acorn (automatisation de la construction en béton), d'une durée de trois ans, est soutenu et financé par l'UKRI (UK Research and Innovation).

Paul Shepherd, lecteur au département d'architecture et de génie civil de Bath et chercheur principal pour Acorn, a déclaré : « Étant donné que le béton est le matériau le plus consommé au monde après l'eau et que sa production contribue à plus de 7 % des émissions mondiales de CO2, le moyen le plus simple pour la construction pour commencer son voyage vers la carboneutralité consiste à utiliser moins de béton.

"Cela a été la force motrice derrière ce projet, qui, nous l'espérons, pourra faire une différence majeure dans l'impact de la construction."

Actuellement, la plupart des planchers de bâtiments utilisent d'épaisses dalles plates en béton solide, qui reposent sur de nombreuses armatures en acier pour leur permettre de résister à la tension.

Shepherd a déclaré que la nouvelle technique ne nécessitait pas de supports supplémentaires et que les colonnes et les fondations pourraient en fait être « considérablement plus petites », étant donné qu'il y aurait « environ un quart de béton par rapport à une dalle solide ».

Il a déclaré à l'AJ : « Il y a des tirants entre les colonnes pour empêcher les arcs de s'étendre. Mais leur carbone incorporé est plus que compensé par la réduction de la quantité de béton et la suppression des barres d'armature de direction.

Lorsqu'on lui a demandé si la forme voûtée affecterait la hauteur et la conception du bâtiment, Shepherd a répondu : « Nous ne considérons pas le plancher surélevé comme un « espace perdu ».

« De nombreux immeubles de bureaux disposent d'un plancher surélevé pour permettre aux services d'y accéder facilement, et nous venons d'acheter un système de plancher surélevé standard avec des pieds réglables en hauteur. Nous avons conçu la coque pour garantir que vous puissiez placer un conduit d'air de 30 cm en dessous le long du bord.

Il a ajouté: "On pourrait dire que, parce qu'il pèse beaucoup moins, on pourrait en fait construire plus haut si la solidité des fondations était le facteur limitant."

Cependant, la nouvelle forme serait plus délicate à réaliser avec un coffrage traditionnel, c'est pourquoi l'équipe a développé, en parallèle, un moule adaptable automatisé et un système robotisé de pulvérisation de béton qui peuvent être utilisés dans une usine hors site.

Parallèlement, l'équipe a également créé un logiciel sur mesure pour optimiser de manière transparente les étages pour une conception de bâtiment donnée – et contrôler le système de fabrication automatisé pour les produire.

Le sol étant fabriqué hors site, il devra être transporté sur site et assemblé. Le prototype montre comment cela peut être réalisé en étant divisé en neuf morceaux avec un système de connexion conçu pour assembler les morceaux. Des joints réversibles ont été incorporés pour permettre au plancher d'être démonté et remonté ailleurs.

Vous pourriez en fait construire plus haut si la solidité des fondations était un facteur limitant.

Chaque pièce du prototype n'a pris que 30 minutes à réaliser, et l'assemblage de l'ensemble du sol a pris une semaine.

Shepherd a ajouté : « Après trois années de recherche, il est étonnant de voir les fruits de tout notre travail acharné dominer le laboratoire et attirer les regards intéressés de tous ceux qui sont passés par là. Ce n'est pas tous les jours qu'on peut se lancer dans ses recherches !

«J'espère juste qu'un jour prochain, ce type de bâtiment fabriqué automatiquement à faible émission de carbone deviendra si répandu que les gens passeront devant sans s'en apercevoir.»

Acorn a reçu un financement du UK Research and Innovation dans le cadre du programme ISCF Transforming Construction.