Nouveau siège d’ING Luxembourg dans le bâtiment KONS: des solutions mixtes acier-béton innovantes pour un complexe en centre ville

La combinaison  du plancher additif  Cofraplus® 220 et des poutrelles SFB slim floor d'ArcelorMittal s'est avérée être la solution idéale, pas seulement du point de vue structurel, pour les exigences complexes du projet polyvalent KONS au centre-ville de Luxembourg. Un délai serré, la nécessité de réduire le poids et la  hauteur  du bâtiment, les conditions difficiles du site et les limites résultant des réglementations locales ont présenté des défis pour les processus de planification et de construction.

Information détaillée

Situation initiale et planification

Le bâtiment connu sous le nom de "Galerie Kons" a été construit à l'origine comme un hôtel dans les années 1930, agrandi après la Seconde Guerre mondiale et transformé en un centre commercial dans les années 1990, avec des  bureaux et des parkings souterrains.

Sa démolition et son remplacement par une nouvelle construction ont été décidés en 2013, puisque le concept d'espace du bâtiment (avec de grandes salles, des mezzanines, etc.) ne correspondait plus aux exigences modernes du marché immobilier.

Le calendrier du projet était très serré, seulement 2,5 ans étant prévus pour la démolition de l'état existant et la construction du nouveau bâtiment: la planification a commencé au printemps 2013, la démolition a commencé en mai 2014 et a pris une année. Le nouveau bâtiment a été achevé fin 2016.

L'étroite collaboration entre les investisseurs, les architectes, les ingénieurs, l'entreprise générale et les métallurgistes, inspirée de l'approche néerlandaise «Boutera» et du processus de planification intégré et complet, a été la clé du succès pour répondre aux spécifications ambitieuses de l'investisseur et des autorités locales.

Le nouveau bâtiment: plurifonctionnel, moderne et durable

Le nouveau bâtiment comprend 7 étages au-dessus du sol et 5 niveaux souterrains. Avec une superficie de base de 4.400 m2, il comprend 14.600 m2 de bureaux, 2.400 m2 d'espace commercial au rez-de-chaussée, 8.300 m2 de parking souterrain et 3.500 m2 dédiés à l'usage résidentiel à l'arrière de la parcelle.

Les exigences de conception et de construction du nouveau bâtiment étaient complexes. Outre les critères de développement durable pour obtenir la certification BREEAM Excellent, le calendrier serré et le chantier en centre-ville avec un accès difficile et un espace de stockage limité, ainsi qu’un certain nombre d'autres limites techniques et légales ont créé des défis qui ont pu être surmontés grâce au processus, une planification minutieuse et une collaboration étroite de toutes les parties concernées.

Les mesures suivantes ont été prises pour se conformer aux exigences du projet:

  • L'utilisation de solutions structurelles légères réduit les charges globales et évite un renforcement coûteux des niveaux souterrains existants -5, -4 et -3,
  • Un dernier étage en retrait permet de maintenir la hauteur de façade limitée définie dans les règlements locaux de construction,
  • Malgré la limitation de la hauteur du bâtiment, la hauteur libre par étage pourrait être fixée à 2,7 m pour garantir le confort, l'installation technique et les exigences acoustiques de R (W) = 53 dB,
  • La hauteur du sol a été réduite et optimisée pour répondre aux exigences de sécurité incendie REI 90 et l'intégration des installations techniques,
  • Une grille de colonnes de 5,4 m permet des espaces de bureaux flexibles et modernes,
  • La façade ventilée, de haute qualité, en façade en pierre naturelle, est conforme aux réglementations matérielles, acoustiques et locales de construction pour maintenir l'uniformité à la Place de la Gare,
  • Le processus de construction a dû être soigneusement planifié en raison de la limitation du site (espace de stockage limité, bruit, trafic intense, fermeture de la route seulement occasionnellement le week-end).

Structure de plancher: acier et composite par rapport au béton

La structure du plancher pour l'ensemble du bâtiment a été calculée à l'origine comme une dalle de béton préfabriquée ou fabriquée in situ avec des poutres et des colonnes en béton. Bien que la limitation de poids puisse être respectée dans cette conception, l'espace pour les installations techniques ne peut être garanti (en particulier pour les bureaux et les zones commerciales) et compte tenu de l'espace limité sur le chantier et des difficultés d'accès, les dalles de plancher auraient créé des complications.

L'équipe d'assistance technique d'ArcelorMittal a présenté une solution alternative, calculée selon une conception mixte en acier et proposant des poutrelles mixtes en acier intégrées dans le système de plancher. Compte tenu des circonstances, cette conception a été choisie pour la partie principale (hors sol) du bâtiment, les bureaux et les espaces commerciaux.

Solution de dalles composites ArcelorMittal pour bureaux: poutrelles SFB et Cofraplus® 220 intégrées

La solution est basée sur l'utilisation de poutrelles slim floor (SFB), de profilés H laminés avec une plaque soudée à leur semelle inférieure pour supporter les profilés mixtes et les connecteurs de cisaillement sur la semelle supérieure afin d'assurer l'action composite de la poutre acier avec le sol en béton.

En ce qui concerne le plancher, les profils Cofraplus® 220 permettent une largeur  plus grande entre poutrelles. Les profils sont basés sur une épaisseur d'acier de 1,25 mm, fournissant une hauteur de 220 mm et une distance de nervure de 750 mm. Avec une portée de plus de 5,40 m, ils sont assemblés transversalement aux poutres, complétés par une couche de béton supérieure de 10 cm. Ainsi, le système est conforme à toutes les réglementations structurelles, acoustiques et de sécurité incendie.

Cette solution mixte slim floor présente de nombreux avantages, tant pour la conception globale du bâtiment que pour la gestion du chantier:

Avantages structurels: réduction du poids et de la hauteur du plancher, augmentation des portées

En raison de la forme de nervure des profilés de plancher, le poids de l'ensemble de la structure de plancher a pu être réduit (<360 kg / m2), ce qui a réduit les éléments structurels et donc les économies de poids et de matériaux, favorable pour  l'évaluation BREEAM.

Bien que la hauteur de 32 cm (+ 15 mm de la plaque inférieure du SFB) ne diffère pas beaucoup du système de dalle en béton, cette solution mixte en acier présente un avantage majeur en termes d'installations techniques et de réseaux d'alimentation. Ceux-ci peuvent être placés à l'intérieur des nervures du profilé en acier, ce qui permet de garantir une hauteur de construction totale de 90 cm, y compris 15 cm pour le plancher surélevé. Grâce à cette construction élancée, une hauteur confortable de 2,7 m peut être atteinte pour répondre aux exigences du marché immobilier et futur locataire principal du bâtiment.

De plus, les SFB permettent une distance entre poteaux plus importante (5,4 m), ce qui permet de réaliser des espaces de bureaux flexibles.

Avantages sur le chantier: transport et stockage réduits, installation facile

Par rapport à la solution de planchers en béton initialement prévue, une réduction significative du transport vers le chantier a pu être réalisée: jusqu'à 30 profils en acier peuvent être empilés sur un colis et un camion peut ainsi transporter 1 500 m2 de profils.

En raison de la taille limitée des éléments en acier, ils ne nécessitent pas beaucoup d'espace de stockage sur site, ce qui est idéal pour les chantiers en centre-ville.

Les SFB ont été préparés dans le cadre de l'atelier et livrés sur site prêts à être installés, de sorte qu'il n'était pas nécessaire de poursuivre les processus de fabrication sur site.

Grâce au faible poids des profilés en acier (16 kg / m2), ils peuvent être installés manuellement et rapidement sans avoir besoin de grues (jusqu'à 400 m2 par équipe et par jour). Une fois assemblés et boulonnés, les profilés en acier servent de plates-formes de travail et de coffrage, aucun support supplémentaire n'est nécessaire.

Cette solution de dalle mixte en acier a été utilisée pour tous les espaces de bureaux. L'aire de stationnement dans les niveaux souterrains a été réalisée avec du béton coulé sur place et renforcée si nécessaire avec HEB 650 en utilisant la nuance S460. En raison de la trame irrégulière des murs porteurs et des exigences acoustiques spécifiques, le système de dalle de la partie résidentielle a également été construit avec du béton coulé sur place.

Information sur le projet

  • Ville de Luxembourg 
  • Luxembourg
  • 2016
  • Architectes:
    M3 Architectes
  • BET:
    Schroeder & Associés Ingénieurs -conseils
  • Production et montage d’acier
    Stahbau Ziemann GmbH
  • Planchers
    ME-DA-WA System & Elementbau
  • Entreprise générale:
    CLE, Westside Village & LUX TP S.A.
  • Client:
    AXA Real Estate
  • Développement du projet:
    PEF KONS Investment S.A. Luxembourg,
    BPI Luxembourg S.A. Strasse,
    Immobel, Bruxelles
    Besix Red – Real Estate Development, Luxembourg
  • Photos:
    ©ArcelorMittal Europe/C. Radermacher
  • Texte:
    C. Radermacher, M. Braun, Dr. M. Schäfer, R. Hettinger & Constructalia