ArcelorMittal Office Building au Luxembourg: l'acier et des éléments préfabriqués

Information détaillée

Localisation

Esch-sur-Alzette, deuxième ville du Luxembourg située au sud du pays, est intimement liée à l’histoire de l’industrie sidérurgique. Aujourd’hui, la « Capitale du Sud », nouveau centre urbain et future ville universitaire, se développe sur les friches industrielles en pleine reconversion. Aujourd'hui, la «Capitale de l'acier» redémarre sur l'ancien site industriel un nouveau centre-ville, comprenant un campus de l'Université Luxemburg. Le site d'ArcelorMittal Office Building, qui fait partie des anciens jardins d'un palais, se trouve juste à côté du centre de recherche d'ArcelorMittal, à la périphérie de la ville.

Bâtiment

En 1990 lors d’un concours international, le bureau d’architecture Gottfried Böhm de Cologne a obtenu une mention spéciale et remporte un prix équivalent à celui du lauréat.  Le bureau a par la suite été chargé de réviser sa conception. Le bâtiment se compose de deux ailes de huit étages, dont chacune comprend 24 unités de bureau standard (modules) par étage, avec des espaces communs ouverts au centre.  L'équipement électronique de traitement de données, les installations de service, les systèmes de contrôle central, les salles de stockage et d'archives et le point de livraison se trouvent dans le sous-sol.  D'autres équipements d’installations mécaniques sont installés sur le toit du bâtiment. Les deux ailes de 40 x 18 m forment entre elles un angle de 140°. Les espaces communs au centre des deux ailes sont interrompus par des atriums de 60 m2, formant des puits de lumière s’élevant sur toute la hauteur de l’édifice, et dans lesquels sont placés les contreventements de 30 m de hauteur.

Les ascenseurs, les escaliers de secours et les sanitaires sont regroupés à l’extrémité de chacune des ailes. Au point d’articulation des deux ailes, les salles de réunions et les kitchenettes remplissent le rôle d’espace de liaison de même que le troisième escalier de secours situé dans une tour ronde. Le nouveau bâtiment est relié au bâtiment du Centre de Recherches préexistant par une galerie venant se connecter aux extrémités des deux ailes. L’entrée principale est l’ancienne tour, seul vestige du château qui s’élevait autrefois sur le site. Le volume construit est d’environ 50.000 m³ (61.000 m3 avec galerie et tour).

Chronologie

Mars 1991 : début des travaux

Mars 1992 : montage de l’ossature acier

Août 1993 : emménagement du personnel

Dimensions:

Volume : 61.000 m3

Surface : 15.000 m2

Dimensions : 2 x 40 m x 18 m

Hauteur d’étage : 3,00 m

Trame : 6,00 x 7,20 m

Nombres d'étages : R +7

Sécurité incendie

L’aspect exceptionnel de ce bâtiment réside dans le concept très réfléchi des mesures actives et passives adoptées pour sa sécurité incendie :

• Courtes distances des bureaux jusqu’aux cages d’escalier
• Dissociation dans la conception statique des cages d’escaliers et de la structure porteuse principale
• Ventilation optimale par l’ouverture automatique des clapets d’évacuation des fumées de 2x2,4 m2/aile en toiture
• Réseau de sprinklers (alimenté par 3 citernes d’eau de 25.000 + 2 x 7650 litres) activé par des détecteurs de chaleur.

Le concept de sécurité au feu naturel, inscrit dans les Eurocodes, a permis de dimensionner la structure portante du bâtiment vis-à-vis de l’incendie sans apport de mesures passives supplémentaires. Les caractéristiques notables retenues lors du dimensionnement sont les suivantes :

• Prise en compte du comportement de la structure porteuse dans son ensemble sous charge d’un feu naturel suivant les Eurocodes 1, 3 et 4
• Réduction de la charge au feu en fonction des mesures actives et passives utilisées pour la sécurité des personnes
• Activation sous charge de feu d’un effet portique secondaire par le biais du renforcement de l’assemblage poutre/colonne dans la direction des contreventements transversaux,
• Isolation thermique des colonnes de façade
• Armatures de cisaillement en chapeau aux appuis des dalles alvéolées préfabriquées.
  
  

La combinaison de toutes ces mesures a permis de valoriser l’architecture du bâtiment à travers sa structure métallique maintenue visible et non protégée.

Concept naturel de sécurité incendie

• Protection passive contre le feu et conception de feu réaliste
• Combinaisons de charge réalistes (selon EC1, EC3, EC4)
• Stabilité globale de la structure

Protection incendie active:

• Alarme incendie automatique
• Fumée
• Chaleur
• Alarme incendie acoustique
• Voie d'évacuation sécurisée
• Pompiers
• Accès sécurisé (routes, bouches d'incendie)
• Fermeture automatique de la porte coupe-feu
• Compartiments
• Sprinklers
• Evacuation automatique de la fumée
• Charge d'incendie
• Feu naturel local
• Sécurité de la structure

Données techniques

Isolation thermique des éléments de façade : 1,7 W/m2K

Installations techniques :
Chauffage (eau chaude sanitaire + radiateurs + ventilation) : 2 chaudières au gaz naturel de 1163 kW
Production de froid (ventilation + plafond réfrigérant) :
Puissance calorifique 2 x 630 kW (remplacé début 2009 par 3 x 300 kW)
Ventilation :
Par deux tours situées en toiture pour les bureaux et par groupes indépendants pour les archives et les salles informatiques.

Consommation de gaz naturel : 220* kWh/m2 an (1 m3 = 10,12 kWh)
Consommation électrique pour la production de froid et la ventilation : 63* kWh/m2 an
* Valeur moyenne pour les années 2006, 2007 et 2008

Ossature

L’ossature de l’édifice est une charpente métallique, avec une trame de 6,00 x 7,20 m, constituée de 7 files de poteaux pour chaque aile. Cette charpente repose sur des pieux métalliques de fondations vibrés en place.

Les poteaux de chaque file sont reliés entre eux par des poutres métalliques IFB (lntegrated Floor Beams), conformément à un concept développé par ArcelorMittal. Les efforts horizontaux sont transmis par les dalles à 4 contreventements transversaux et à un contreventement longitudinal. Dans le plan des contreventements principaux hauts d’une 30aine de mètres, les assemblages poteaux/poutres sont de type rigide ou semi-rigide. 

Préfabrication et montage

L’élément décisif de la durée du montage et donc du temps total de construction est le degré de préfabrication en atelier des éléments. Cette exigence a demandé une planification poussée à tous les niveaux. La combinaison d’une planification détaillée et d’un haut degré de préfabrication -atteint sans trop de difficulté- permet aux structures en acier d’être une méthode de construction inégalable. La rapidité de construction est telle que 2000 m2 de surface de plancher peuvent être montés en une semaine à l’aide d’une seule grue. 

Avantages de la préfabrication

• Réduction du temps de construction
• Temps de construction de la structure en acier : 8 mois
• Temps de construction d’une structure conventionnelle : 12 mois
• Avantage pour la structure en acier : 4 mois
• Estimation du revenu locatif supplémentaire dû à la réduction du temps de construction = 800 €/unité x 384 unités x 4 mois = 1 228 800 €
• (Coûts de fabrication + montage de la structure en acier = 1 473 750 €)

           (fabrication cost + erection of steel structure = 1 473 750 €)

Le système plancher IFB Slim Floor

Le système de plancher IFB permet d’obtenir une surface et une sous-face planes ininterrompues sans retombées de poutres. Entre les poutres métalliques de section asymétrique (aile inférieure élargie) - reconstituées à partir d’un ½ IPEA 500 en acier haute limite d’élasticité HISTAR 460 et d’une tôle de 10 mm d’épaisseur faisant aile inférieure - sont disposées des dalles alvéolées précontraintes.

L’espace entre les poutres et ces dalles préfabriquées est rempli avec du béton coulé en place. Ainsi est réalisée une dalle sans retombées de poutres, à hauteur constructive limitée de 30 cm et garantissant une grande flexibilité dans la pose des gaines techniques. Cette dalle, constituée par des éléments préfabriqués faciles à monter, a un comportement monolithique et participe ainsi à la stabilité de la structure.

Combi-bureaux

Le principe des combi-bureaux, une des premières grandes références en Europe, consiste en des petites cellules individuelles ou doubles regroupées autour d’espaces communs servant pour les réunions, les activités de communication, le rangement et la bureautique. Les avantages de ce système résident dans la combinaison d’espaces de travail individuels calmes avec des zones de communication ouvertes permettant des échanges aisé entre collègues tout en réduisant au minimum la gêne entre les collaborateurs.

Aménagement intérieur

Les bureaux standards sont séparés les uns des autres par des cloisons métalliques comprenant un vitrage en partie haute et des profils métalliques intégrés permettant l’accrochage de rayonnages. Les séparations avec les parties communes sont entièrement vitrées. La trame des aménagements intérieurs (module) est de 2,40 m. Les sols sont recouverts d’un revêtement plastique. Des éléments acoustiques en tôle perforée sont suspendus aux éléments de béton préfabriqué peints en rouge. Les convecteurs à eau froide des plafonds, le chauffage à eau chaude et l’éclairage sont réglés directement et individuellement par les utilisateurs.

Module de bureau standard

Dimensions : 2,40 m x 4,20 m = 10,08 m2

Modules par étages : 2 x 24

Total : 384 modules

Isolation acoustique

Plancher: > 17 dB

Cloison métallique interne:

Bureau à bureau: 38 dB

Bureau à zone commune : 35 dB