Conception de maisons de ville à quille légère en acier de deux étages à Natales, dans le sud du Chili

Conception de maisons de ville à quille légère en acier de deux étages à Natales, dans le sud du Chili

Conception basée sur l'acier léger G550 AZ150, la technologie FrameCAD et les solutions uniques CBC-

 

A1 : Cadre de conception de base et paramètres techniques

Le projet se compose de 24 maisons de ville de deux-étages disposées en deux rangées en forme de Z- (12 unités par rangée), adoptant une structure de quille en acier entièrement légère avec le matériau G550 AZ150 comme composant structurel principal. Toute la conception structurelle, la fabrication et le traitement sont réalisés à l'aide du logiciel FrameCAD et des machines de formage d'origine néo-zélandaise, garantissant précision et cohérence. La durée de vie de conception dépasse 50 ans, s'adaptant pleinement à l'environnement à basse température du sud du Chili (région de Natales) avec une isolation thermique et une stabilité structurelle améliorées. Les principaux détails de conception sont les suivants :

 

1.1 Disposition et dimensions

Chaque maison de ville couvre une superficie de 9,35 m (largeur) × 7,6 m (longueur), avec une superficie totale de construction d'environ 142,52㎡ (y compris deux étages). La disposition en forme de Z- de chaque rangée optimise l'utilisation des terres, améliore les conditions de ventilation et d'éclairage et améliore la résistance globale au vent de la communauté (en s'adaptant aux vents forts du sud du Chili). La hauteur libre est de 2,8 m pour le premier étage et de 2,7 m pour le deuxième étage.

 

1.2 Disposition fonctionnelle

Premier étage : salon (18㎡), salle à manger (12㎡), cuisine (8㎡) et une salle de bain (4㎡) ; l'espace est ouvert et connecté, avec une ligne de circulation rationnelle.

Deuxième étage : deux chambres (chambre principale 15㎡, chambre secondaire 12㎡) et deux salles de bains (-salle de bain attenante 5㎡, salle de bain publique 4㎡) ; la chambre principale est équipée d'une salle de bain indépendante pour améliorer le confort de vie.

 

1.3 Système structurel

Adopter unsystème de structure de mur de cisaillement à ossature d'acier léger, avec des charges verticales supportées par des quilles en acier léger G550 AZ150 (y compris les quilles de mur, les solives de plancher, les pannes de toit et les poutres principales) et des charges horizontales (vent, tremblement de terre) résistantes par des murs de cisaillement entièrement renforcés de panneaux OSB résistants à l'eau de 18 mm. Le toit adopte une conception à pente unique avec des parapets (enveloppés de panneaux sculptés en métal PU de 27 mm), qui non seulement répond à l'esthétique architecturale locale, mais draine également efficacement la neige et l'eau de pluie (en s'adaptant aux fortes chutes de neige dans le sud du Chili), tandis que la densité améliorée de la quille assure la stabilité structurelle sous des charges combinées.

 

1.4 Boîtier et système d'isolation

Mur extérieur : panneaux sculptés en métal PU de 27 mm (décoratifs + isolation thermique intégrée), combinés avec une couche intérieure de coton isolant - et des panneaux structurels OSB pour former un système d'isolation composite.

Toit : tôle simple d'acier de couleur de 0,6 mm comme tuile, avec une structure isolante multi-couche (membrane imperméable + coton isolant + pare-vapeur) pour résister aux basses températures et aux pertes de chaleur.

Dalle de sol : panneaux de fibres de ciment de 18 mm comme couche de base, avec des matériaux d'isolation et d'insonorisation (laine de verre) posés dans la couche intermédiaire pour répondre aux exigences de confort de vie.

 

1.5-Installations d'assistance à guichet unique

CBC fournit un ensemble complet d'installations de soutien, y compris des portes et fenêtres (portes et fenêtres à isolation thermique en alliage d'aluminium), des revêtements de sol (revêtement de sol en bois-plastique imperméable et résistant à l'usure-résistant à l'usure) et des installations d'eau et d'électricité (-tuyaux antigel,-composants électriques à économie d'énergie), garantissant l'intégrité et l'adaptabilité du projet.

 

A2 : Analyse de la portance, de la stabilité et de l’adaptabilité environnementale

Le calcul structurel est basé sur les codes de construction locaux chiliens (NCh 433) et combiné avec les conditions climatiques et géologiques de Natales (basse température, fortes chutes de neige, intensité sismique modérée). Le logiciel de calcul adopte FrameCAD (Nouvelle-Zélande) pour la modélisation et l'analyse intégrées, avec des indicateurs clés répondant ou dépassant les exigences de conception.

 

2.1 Performance matérielle de l’acier léger G550 AZ150

L'acier léger G550 AZ150 a une limite d'élasticité supérieure ou égale à 550 MPa et une résistance à la traction supérieure ou égale à 600 MPa, avec un revêtement galvanisé à chaud -par immersion AZ150 (épaisseur de couche de zinc supérieure ou égale à 150 g/㎡) pour assurer une excellente résistance à la corrosion (s'adaptant au climat côtier humide et froid de Natales). Les performances de formage à froid-du matériau sont entièrement compatibles avec les machines de formage FrameCAD, garantissant la précision des sections de quille.

 

2.2 Calcul de la charge et vérification de la capacité portante

Type de charge	Valeur de conception	Composant de roulement	Résultat du calcul	Évaluation de la sécurité
Charge morte (toit)	1,2 kN/㎡ (y compris tuile, isolation, poids structurel)	Pannes en acier pour lanterneaux de toit (C160×60×20×2.0)	Moment de flexion maximal 8,2 kN·m, capacité portante 12,5 kN·m	Facteur de sécurité 1,52 > 1,2, conforme aux exigences
Charge de neige (toit)	2,0 kN/㎡ (chutes de neige moyennes à Natales en hiver)	Pannes de toiture + poutres légères en acier (H200×100×5×8)	Contrainte combinée 185MPa, contrainte admissible 235MPa	Facteur de sécurité 1,27 > 1,2, conforme aux exigences
Charge vive (sol)	2,5 kN/㎡ (premier étage) + 2.0kN/㎡ (deuxième étage)	Solives de plancher (C140 × 50 × 20 × 2,0) + 18 mm de panneaux de fibres de ciment	Déflexion maximale 12,3 mm, rapport de déflexion 1/2276	Inférieur à la limite 1/2000, répond aux exigences
Charge de vent	3,0 kN/㎡ (vent fort sur la côte sud du Chili)	Murs de refend (OSB + quilles en acier léger)	Capacité portante latérale 35 kN/m, force latérale calculée 28 kN/m	Facteur de sécurité 1,25 > 1,2, conforme aux exigences
Charge sismique	Intensité sismique de 7 degrés (zone sismique Natales)	Structure globale en acier léger + murs de refend	Période de vibration naturelle 0,65 s, déplacement latéral 9,8 mm	Rapport de déplacement 1/2857 < 1/1500, répond aux exigences sismiques

 

2.3 Analyse des performances de l'isolation thermique

Destiné à l'environnement à basse température-du sud du Chili (température minimale de -5 degrés en hiver), le système de clôture est optimisé pour l'isolation thermique :

Mur extérieur : panneaux sculptés en métal PU de 27 mm (conductivité thermique 0,024 W/(m·K)) isolation en laine de verre + 100 mm (conductivité thermique 0,038 W/(m·K)), la résistance thermique globale du mur est de 3,85 (m²·K)/W, soit 30 % de plus que l'exigence minimale locale.

Toit : tôle d'acier de couleur de 0,6 mm + 150 mm d'isolation en laine de roche + pare-vapeur, la résistance thermique est de 4,2 (m²·K)/W, empêchant efficacement les pertes de chaleur à travers le toit.

Sol : panneaux de fibres de ciment 18 mm + 80 laine de verre mm + membrane imperméable, la résistance thermique est de 2,5 (m²·K)/W, évitant l'effet pont froid du sol.

 

2.4 Stabilité structurelle et durabilité

Les panneaux structurels OSB -résistants à l'eau de 18 mm sont entièrement posés sur les murs, le toit et le plancher pour former un système de renforcement intégré avec les quilles en acier léger, améliorant considérablement la rigidité globale du cadre, empêchant la déformation latérale et améliorant la stabilité structurelle. Le revêtement galvanisé AZ150 en acier léger G550 garantit une excellente résistance à la corrosion dans l'environnement côtier humide et froid de Natales, et la durée de vie de conception de 50 ans est vérifiée par des tests de corrosion accélérés (équivalents à 50 ans de corrosion naturelle), qui sont en outre garantis par l'épaisseur et la couverture optimisées du matériau.

 

A3 : Inventaire détaillé des matériaux (basé sur la norme de fabrication FrameCAD)

Numéro de série	Nom du matériau	Spécification	Source matérielle/Norme	Consommation par unité	Consommation totale (24 unités)	Application
1	Quille en acier léger G550 AZ150	Quille murale : C100×50×20×1,5 ; Solive de plancher : C140×50×20×2,0 ; Panne de toit : C160×60×20×2.0 ; Faisceau : H200×100×5×8	Formage FrameCAD, technologie néo-zélandaise	5,2 tonnes	124,8 tonnes	Composant structurel principal (murs, plancher, toit, poutres)
2	Panneau structurel OSB	18 mm d'épaisseur, qualité-résistante à l'eau	Produit standard CBC	68㎡	1632㎡	Renforcement mur/toit/sol (couverture totale du mur de cisaillement)
3	Panneau sculpté en métal PU	Isolation décorative des murs extérieurs de 27 mm d'épaisseur intégrée	Produit standard CBC	112㎡	2688㎡	Enceinte murale extérieure (incluant l'habillage du parapet)
4	Feuille simple en acier de couleur	Tuile de toit galvanisée AZ150 de 0,6 mm d'épaisseur	Produit standard CBC	65㎡	1560㎡	Couverture du toit (y compris le dessus du parapet et le pliage des bords)
5	Panneaux de fibres de ciment	Couche de base pour sol de 18 mm d'épaisseur	Produit standard CBC	92㎡	2208㎡	Base de dalle de plancher (couverture totale du sol + extension de bord)
6	Matériau isolant (laine de verre/laine de roche)	Laine de verre (80-100 mm), laine de roche (150 mm)	Produit standard CBC	85㎡	2040㎡	Isolation mur/sol/toiture (remplissage intercalaire complet)
7	Portes et fenêtres à isolation thermique en alliage d'aluminium	Portes : 900×2100mm (2 jeux) ; Fenêtres : 1 200 × 1 500 mm (4 jeux) + 1500 × 1 800 mm (2 jeux)	CBC : un guichet unique-d'approvisionnement	2 ensembles de portes + 6 ensembles de fenêtres	48 ensembles de portes + 144 ensembles de fenêtres	Éclairage, ventilation, isolation thermique (ajout de la fenêtre de la chambre principale)
8	Bois-Revêtement de sol en plastique	12 mm d'épaisseur, imperméable et résistant à l'usure-	CBC : un guichet unique-d'approvisionnement	88㎡	2112㎡	Revêtement de sol intérieur (couverture de toutes les zones fonctionnelles)
9	Installations d'eau et d'électricité	Tuyaux antigel-, interrupteurs à économie d'énergie-, prises, chauffe-eau	CBC : un guichet unique-d'approvisionnement	1 ensemble/unité (amélioré pour basse température)	24 ensembles	Alimentation en eau, évacuation des eaux usées, alimentation en électricité (-mise à niveau antigel)
10	Raccords de connexion	-Vis ​​autotaraudeuses, boulons, membrane étanche, mastic	Correspondance FrameCAD	0,35 tonnes	8,4 tonnes	Connexion structurelle, étanche, étanchéité des coutures

 

A4 : Compétitivité de base du projet de maisons de ville en acier léger

4.1 Avantages structurels et technologiques

Haute précision et efficacité : Adoptant le logiciel FrameCAD et les machines de formage de Nouvelle-Zélande, les quilles en acier léger sont fabriquées avec une haute précision (erreur inférieure ou égale à ± 0,5 mm), réalisant un assemblage modulaire et raccourcissant la période de construction sur-site de 40 % par rapport aux structures en béton traditionnelles.

Excellente durabilité: L'acier léger G550 AZ150 avec revêtement galvanisé AZ150 et panneaux OSB résistants à l'eau-assurent une résistance à la corrosion et à l'humidité, répondant à l'exigence de durée de vie de 50 ans dans l'environnement humide et froid de Natales.

Forte adaptabilité environnementale : Le système d'isolation optimisé et la conception du toit résistant à la charge de neige-s'adaptent parfaitement au climat à basse-température et à forte neige-du sud du Chili, et la structure des murs de cisaillement répond à l'exigence locale d'intensité sismique de 7 degrés.

 

4.2 Avantages en matière de coûts et de chaîne d'approvisionnement

Offre-à guichet unique par CBC : Intégrant des structures en acier léger, des matériaux de clôture, des portes et fenêtres, ainsi que des installations d'eau et d'électricité, CBC fournit une solution de chaîne complète-, réduisant les coûts d'approvisionnement et garantissant une qualité de produit constante.

Faible coût de maintenance: Les panneaux sculptés en métal PU de 27 mm et les tuiles en acier de couleur ont une bonne résistance aux intempéries, ne nécessitant aucun entretien majeur dans les 20 ans, et le coût d'entretien n'est que de 1/3 de celui des structures traditionnelles en brique-béton. L'épaisseur accrue du matériau prolonge également la durée de vie des composants principaux, conformément à l'exigence de conception de 50 ans.

Poids léger et faible coût de fondation: Malgré le dosage de matériau ajusté, la structure en acier léger ne pèse toujours que 1/4 de la structure en béton, réduisant ainsi les exigences en matière de capacité portante des fondations et économisant 25 % du coût de construction des fondations. La densité optimisée de la quille améliore également la stabilité structurelle sans augmenter de manière significative le poids propre-.

 

4.3 Avantages en matière de vie et d'environnement

Expérience de vie confortable : Le système d'isolation et d'isolation phonique multi-assure une stabilité de la température intérieure (18-22 degrés en hiver) et un faible bruit, et l'aménagement fonctionnel ouvert répond aux besoins de vie des familles.

Protection de l'environnement et durabilité : Tous les matériaux sont recyclables (acier léger, alliage d'aluminium, revêtement de sol en bois-plastique), avec de faibles émissions de carbone pendant la construction et l'utilisation, conformément aux politiques de protection de l'environnement du Chili.

Disposition flexible: La structure en acier léger est facile à rénover et à agrandir, et l'aménagement intérieur peut être ajusté selon les besoins du propriétaire sans endommager la structure principale.

 

A5 : Analyse d’adaptation du marché (Océanie, Asie du Sud-Est, Amérique du Sud)

Les principaux marchés de CBC couvrent l'Océanie (Papouasie-Nouvelle-Guinée, Fidji), l'Asie du Sud-Est (Philippines, Indonésie) et l'Amérique du Sud (Chili, Pérou). Cette conception de maison de ville en acier léger, basée sur la technologie FrameCAD et le matériau G550 AZ150, présente différents degrés d'adaptabilité à divers marchés, la logique d'adaptation de base correspondant au positionnement du produit de CBC en matière de « modularisation, protection de l'environnement et service à guichet unique ».

Région du marché	Caractéristiques climatiques/géologiques	Niveau d'adaptabilité	Points d’adaptation fondamentaux
Océanie (Papouasie-Nouvelle-Guinée, Fidji)	Climat de forêt tropicale humide, humidité élevée, fortes pluies fréquentes, intensité sismique de 6 à 7 degrés	Haut	L'acier léger G550 AZ150 avec revêtement galvanisé AZ150 s'adapte aux fortes humidités ; la structure du mur de cisaillement renforcée par des panneaux OSB à couverture totale-répond aux exigences sismiques de 6-7 degrés ; la construction modulaire (avec un taux de préfabrication de 95 %) s'adapte au faible niveau de compétence local en construction. Le dosage et la couverture ajustés du matériau dans la conception originale offrent également une redondance suffisante pour l'environnement très humide, réduisant ainsi le risque de dommages structurels causés par l'érosion due à l'humidité.
Asie du Sud-Est (Philippines, Indonésie)	Climat tropical de mousson, sujet aux typhons-, température et humidité élevées, intensité sismique de 7 degrés	Moyen-Élevé	La structure légère en acier présente une bonne résistance au vent ; le système d'isolation peut être ajusté à l'isolation thermique (remplacer par du coton isolant de 50 mm) ; renfort anti-typhon pour le toit et les portes.
Amérique du Sud (Pérou, Brésil)	Pérou : vent côtier, intensité sismique de 7 à 8 degrés ; Brésil : climat tropical, températures élevées	Moyen	Pérou : renforcer le renforcement sismique (ajouter des contreventements excentriques) ; Brésil : optimiser l'isolation thermique et la ventilation (augmenter la surface vitrée, ajouter des panneaux pare-soleil).
Europe (Europe du Sud : Espagne, Italie)	Climat méditerranéen, hiver doux, chaleur estivale, normes strictes en matière d'économie d'énergie-	Moyen-Faible	Optimiser le système d'isolation pour répondre aux normes européennes-d'économie d'énergie ; remplacer les tuiles par des tuiles en terre cuite pour s'adapter à l'esthétique architecturale locale.

 

A6 : Modifications ciblées basées sur les conditions locales

6.1 Modifications pour l'Océanie (Papouasie-Nouvelle-Guinée)

Anti-Amélioration de la corrosion: Conservez l'acier léger G550 AZ150 et ajoutez une couche de peinture époxy zinc-riche (80μm) sur la surface des quilles pour s'adapter au climat de forêt tropicale humide à haute-humidité.

Optimisation du drainage : Modifier l'angle de pente unique du toit-de 15 degrés à 20 degrés pour accélérer l'évacuation des eaux de pluie ; ajoutez des gouttières (en acier inoxydable) autour de la maison pour éviter l'accumulation d'eau.

Adaptation des constructions: Augmenter le taux de préfabrication à 95% (panneaux muraux et dalles de plancher préfabriqués en usine) pour s'adapter au faible niveau de compétence local en construction.

 

6.2 Modifications pour l'Asie du Sud-Est (Philippines)

Renforcement de la résistance aux typhons: Sur la base des pannes de toit d'origine C160×60×20×2,0, passez à C180×70×20×2,5 et augmentez la densité des pannes de 600 mm à 500 mm ; ajoutez des contreventements de type X- (angle en acier L50 × 5) au faîte du toit et aux pignons pour résister à la charge de vent du typhon (4,0 kN/㎡). Pendant ce temps, améliorez la connexion entre les panneaux sculptés en métal PU de 27 mm et les quilles avec des vis autotaraudeuses anti-vent- pour éviter tout délogement.

Réglage de l'isolation thermique : Remplacez la laine de verre de 100 mm par du coton isolant en polyuréthane haute densité-de 50 mm (meilleures performances d'isolation thermique) ; ajoutez des panneaux pare-soleil (alliage d'aluminium) à l'extérieur des fenêtres pour réduire le rayonnement solaire.

Optimisation de la résistance à l'humidité: Poser une membrane imperméable (2,0 mm d'épaisseur) au sol du premier étage pour empêcher l'humidité du sol ; utilisez des panneaux OSB-résistants à l'humidité pour les murs intérieurs.

 

6.3 Modifications pour l'Amérique du Sud (Pérou)

Renforcement sismique : Mise à niveau du système structurel vers un double cadre antisismique - (cadre principal + cadre à contreventement excentrique) ; ajoutez des murs de cisaillement verticaux en tôle d'acier (10 mm d'épaisseur) aux coins de la maison pour vous adapter à une intensité sismique de 8 degrés.

Anti-corrosion côtière : Adopter un double traitement anti-corrosion (galvanisation AZ150 + peinture polyuréthane) pour tous les éléments en acier léger afin de résister à la corrosion par brouillard salin côtier.

Ajustement de la charge: Augmentez la valeur de conception de la charge de vent du toit à 3,5 kN/㎡ et optimisez davantage l'espacement des solives de plancher de 600 mm à 500 mm (sur la base des solives C140 × 50 × 20 × 2,0 d'origine) pour améliorer la capacité portante. Le dosage de matériaux ajusté dans la conception d'origine garantit que la redondance structurelle peut couvrir la mise à niveau de la charge sans -remplacement à grande échelle des composants principaux.

 

6.4 Modifications pour l'Europe du Sud (Espagne)

-Optimisation des économies d'énergie: Augmenter la couche d'isolation des murs à 120 mm (laine de roche) ; utilisez du verre creux à faible-E pour les portes et les fenêtres afin de répondre aux normes européennes d'économie d'énergie ENERGY STAR-.

Adaptation de l’esthétique architecturale: Remplacer les tuiles en acier de couleur par des tuiles en terre cuite locales ; remplacez les panneaux sculptés en métal PU du mur extérieur par des panneaux semblables à de la pierre-pour s'adapter au style architectural méditerranéen.

Réglage de la ventilation: Ajouter des aérateurs de toit (type ventilation naturelle) pour améliorer la circulation de l'air intérieur en été ; avant-toit pare-soleil réglable design pour fenêtres.

 

A7 : Conclusion fondamentale et potentiel de promotion du marché

Ce projet de maison de ville en acier léger sur deux étages, conçu à Natales, dans le sud du Chili, exploite pleinement les avantages de l'acier léger G550 AZ150 et de la technologie FrameCAD. En optimisant le dosage des matériaux (comme l'augmentation du poids de la quille en acier léger, de la couverture des panneaux OSB et de la surface des matériaux de clôture) et en améliorant les détails structurels, le projet répond aux conditions locales de basse -température, de neige abondante-et de climat humide, ainsi qu'aux besoins géologiques et de vie. La configuration matérielle ajustée garantit non seulement une durée de vie de conception de 50 - ans, mais améliore également la redondance structurelle et est hautement compatible avec la capacité de chaîne d'approvisionnement unique de CBC couvrant les structures en acier léger, les matériaux d'enceinte, les portes et fenêtres, ainsi que les installations d'eau et d'électricité.

En termes d'expansion du marché, la conception peut être rapidement adaptée aux principaux marchés de CBC (Océanie, Asie du Sud-Est, Amérique du Sud) grâce à des modifications ciblées (anti-corrosion, sismique, résistance au vent, ajustement de l'isolation thermique), avec une forte évolutivité. Surtout en Océanie et en Asie du Sud-Est, où les exigences en matière de construction modulaire et de protection contre la corrosion sont élevées, le projet présente des avantages concurrentiels évidents et peut être utilisé comme produit de base par CBC pour développer le marché des structures résidentielles légères en acier. Compte tenu de la demande mondiale croissante de bâtiments écologiques et à faible-carbone, cette conception de maison de ville en acier léger devrait devenir un moteur clé de la croissance commerciale de CBC sur le marché international.