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May 22, 2023

Les sols à « coque mince » pourraient réduire les émissions de carbone dans la construction

Des chercheurs britanniques ont créé un nouveau style de plancher voûté qui pourrait réduire la consommation de béton et contribuer à réduire l'empreinte carbone du secteur de la construction. Le plancher voûté à « coque mince » a été développé par un

Des chercheurs britanniques ont créé un nouveau style de plancher voûté qui pourrait réduire la consommation de béton et contribuer à réduire l'empreinte carbone du secteur de la construction.

Le plancher voûté à « coque mince » a été développé par une équipe d'ingénieurs en structure, de mathématiciens et d'experts en fabrication des universités de Bath, Cambridge et Dundee. Par rapport à un plancher plat traditionnel, cette innovation utiliserait 75 % de béton en moins et 60 % de carbone en moins dans sa construction.

La structure incurvée en forme de voûte est recouverte de panneaux de plancher surélevés standard pour créer une surface plane. Créée par le projet de recherche ACORN (Automating Concrete Construction), financé par l'UKRI, la conception du sol en forme de voûte tire parti des « propriétés et résistances naturelles inhérentes » du béton, a indiqué l'équipe.

Le Dr Paul Shepherd, chercheur principal d'ACORN et lecteur au département d'architecture et de génie civil de l'université de Bath, a déclaré : « Atteindre les objectifs de zéro émission nette récemment ratifiés lors de la conférence COP26 nécessitera des changements importants de la part du secteur de la construction, qui est responsable d'environ la moitié des émissions totales du Royaume-Uni.

« Étant donné que le béton est le matériau le plus consommé au monde après l'eau et que sa production contribue à plus de sept pour cent des émissions mondiales de CO2, le moyen le plus simple pour le secteur de la construction d'entamer son voyage vers la carboneutralité est d'utiliser moins de béton. »

Actuellement, la plupart des planchers de bâtiments utilisent des dalles plates et épaisses en béton solide, qui dépendent de la résistance à la flexion du béton pour supporter les charges. Le béton ne résiste pas bien à la tension induite par la flexion, ces sols nécessitent donc un renforcement en acier. Au lieu de cela, l'approche d'ACORN consiste à utiliser le béton pour ce pour quoi il est bon : résister à la compression.

En plaçant le matériau uniquement là où il est nécessaire et en s'assurant qu'il fonctionne en compression, la conception ACORN utilise moins de béton. Les chercheurs ont noté que la forme pouvait s'avérer peu pratique à réaliser à l'aide d'un coffrage temporaire traditionnel. Ils ont donc également développé un moule adaptable automatisé et un système robotisé de pulvérisation de béton qui peuvent être utilisés dans une usine hors site.

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Parallèlement à ce nouveau style de fabrication, l'équipe a développé un logiciel sur mesure pour optimiser les sols pour une conception de bâtiment donnée et contrôler le système de fabrication automatisé pour les produire.

Étant donné que le sol est fabriqué hors site, il doit également être transporté sur le site puis assemblé. L'équipe a divisé le grand plancher en neuf pièces transportables et a développé un système de connexion pour assembler les pièces.

L'équipe d'ACORN a déclaré avoir également incorporé des joints réversibles, afin que le sol puisse être démonté et réutilisé ailleurs à la fin de la vie du bâtiment, favorisant ainsi une économie circulaire dans la construction.

Le caractère pratique du système vient d'être démontré aux partenaires industriels d'ACORN en réalisant un bâtiment à coque mince de 4,5 mx 4,5 m à grande échelle dans le laboratoire NRFIS du département de génie civil de l'université de Cambridge.

Les premiers résultats suggèrent que l'approche d'ACORN peut générer des « économies de carbone significatives » selon l'équipe, les recherches futures étant susceptibles d'aboutir à davantage à mesure que les processus sont optimisés. Chaque pièce n'a pris qu'une demi-heure à fabriquer bien qu'elle soit la première du genre, et l'étage entier a pris une semaine à assembler – les futures versions commerciales pourraient être fabriquées plus rapidement dans des installations industrielles dédiées, estiment les chercheurs.