Qu’est-ce que le steel framing ? Ossature métallique, steel framing, et light steel framing : définitions et différences.

Le système steel framing, également appelée à ossature métallique, est un système de construction fondé sur une structure porteuse en acier.

Les termes steel framing et light steel framing (ossature en acier léger) sont souvent utilisés de façon interchangeable. Toutefois, il existe des différences repérables dans le nom même. Le light steel framing (LSF) utilise des profilés en acier léger formés à froid, plus fins et plus légers que l’acier traditionnel. Ces profilés sont souvent galvanisés afin de prévenir la corrosion et sont assemblés à sec, pour un processus de construction plus rapide et plus propre.

Le light steel framing est particulièrement adapté à la réalisation de bâtiments résidentiels ou commerciaux à plusieurs étages et pour des projets qui requièrent une construction rapide et performante.

Principales caractéristiques du light steel framing ou LSF :

• poids réduit : les structures light steel framing sont plus légères, ce qui facilite le transport et l’installation.

• impact moins important sur les fondations : grâce à sa légèreté, la charge sur la structure porteuse est inférieure par rapport à un bâtiment en acier traditionnel.

• système adaptable aux bâtiments de petite et de moyenne taille : il est idéal pour les maisons préfabriquées et les constructions modulaires.

Le marché du steel framing

Le marché global des structures en acier a été évalué à 36,05 milliards de dollars en 2022 et l’on prévoit une augmentation sujette à un taux de croissance annuel composé (CAGR) de 6,1 % de 2023 à 2030*. Cette croissance est attribuée à l’augmentation de la demande aussi bien dans les pays développés que dans les pays émergents.

Les pays qui connaissent une urbanisation rapide, tels que les pays d’Asie-Pacifique et d’Amérique du Sud, enregistrent une demande croissante de structures en acier. Une demande entrainée par le développement d’infrastructures et par la nécessité de constructions rapides et performantes.

*Source : https://www.infinitivedataexpert.com/it/industry-report/light-gauge-steel-framing-market

Steel framing et préfabrication

L’un des avantages du steel framing est la possibilité de préfabriquer une grande partie de la structure en usine, réduisant ainsi les délais et les coûts de construction sur place. Le processus de préfabrication du steel framing prévoit la production et la coupe de profilés en acier galvanisé avec des machines à contrôle numérique, qui assurent une précision millimétrique et réduisent les déchets.

L’industrialisation des processus et des solutions de construction est à la base du principe de la fabrication hors site, car une grande partie du travail se déroule en usine, ce qui réduit les délais de construction et de montage sur place.

Préfabrication : maisons en bois et maisons en acier

La préfabrication n’est pas le seul élément que les techniques de construction en bois et en acier ont en commun. Un autre point commun est que l’ossature (frame) n’arrive pas sur le site de construction vide. Dans les chantiers appliquant la technique du timber frame ou utilisant le bois massif, il est très courant que des modules préfabriqués arrivent avec des murs préparés pour le raccordement aux installations et avec des membranes adhésives déjà collées ou agrafées pour assurer l’étanchéité des murs.

Avec le steel framing, les panneaux structurels préfabriqués sont composés d’une ossature en acier léger galvanisé, réalisée avec des profilés qui sont assemblés pour former des murs porteurs, des plafonds et des toitures. Selon le projet, les panneaux peuvent être laissés à nu (structure porteuse en acier seule) ou être déjà préparés avec des couches ajoutées telles que :

• des isolants thermiques et acoustiques (laine de roche, polyuréthane, PSE)

• des revêtements intérieurs et extérieurs (placoplâtre, fibre-plâtre, panneaux en bois ou en ciment renforcé de fibres)

• des écrans pare-vapeur et des membranes d’étanchéité

La préfabrication modulaire permet de réduire les délais de montage sur le site de construction. Elle permet en outre d’améliorer les performances thermiques et phonique de la structure (qui constituent l’un des points faibles de l’ossature en acier), en augmentant l’efficacité globale de la construction.

Avantages et inconvénients des maisons en acier

Malgré ses nombreux avantages, le steel framing présente tout de même quelques points critiques à évaluer avant de l’adopter comme solution de construction.

Avantages des maisons en acier

• Rapidité de construction, grâce à la préfabrication.

• Résistance aux tremblements de terre et aux incendies.

• Structures légères et polyvalentes.

Défauts des maisons en acier

• Elles créent un pont thermique. L’acier en effet est un excellent conducteur de chaleur et, si elles ne sont pas pourvues d’une isolation thermique appropriée, les structures steel framing sont moins performantes en termes de consommations d’énergie par rapport à d’autres matériaux.

• Acoustique : comparées au bois, les structures en acier transmettent plus facilement les vibrations, ce qui demande d’utiliser des solutions spécifiques pour améliorer l’isolation phonique.

• Corrosion et entretien : bien que l’acier galvanisé offre une bonne protection contre la rouille, dans des environnements particulièrement humides ou salins, la corrosion peut devenir un problème sur le long terme.

• Coût initial élevé : par rapport au bois ou à la maçonnerie, le coût initial du steel framing peut être élevé. Toutefois, sur le long terme, les frais réduits d’entretien peuvent le compenser.

• Manque de main-d’œuvre spécialisée : dans certaines régions (en particulier dans les pays en voie de développement), les constructeurs risquent de ne pas être entièrement formés aux structures steel framing, ce qui augmente le risque d’erreurs de montage.

Timber frame vs light steel frame

Timber frame vs light steel frame

Timber Frame

• Poids : Léger

• Résistance au feu : Médiocre

• Résistance aux séismes : Élevée

• Isolation thermique : Excellente

• Impact environnemental : Bas

• Durée de vie : Moyenne

• Vitesse de construction : Rapide

Light Steel Frame

• Poids : Moyen

• Résistance au feu : Élevée

• Résistance aux séismes : Élevée

• Isolation thermique : Faible

• Impact environnemental : Bas

• Durée de vie : Élevée

• Vitesse de construction : Très rapide

Bois vs acier

Bois

• Éco-durabilité : Matériau naturel et renouvelable, mais qui demande une gestion forestière responsable.

• Résistance structurelle : Bonne résistance, mais peut subir des déformations sur le long terme.

• Durée de vie : Sensible à l’humidité, aux moisissures et aux parasites. Nécessite des traitements de protection.

• Poids et transport : Léger et facile à transporter et à travailler sur le site de construction.

• Isolation thermique : Capacités d’isolation naturelles élevées.

• Isolation phonique : Bonnes capacités d’absorption des bruits, renforcées par des solutions spécifiques prévues pour freiner la propagation sonore.

• Résistance au feu : Peut brûler, mais avec une combustion prévisible (les grandes sections résistent longtemps).

• Vitesse d’installation : Montage rapide grâce à la préfabrication et à la facilité de manipulation.

• Coûts de construction : Généralement plus économique, mais cela dépend de la qualité du bois et des traitements nécessaires.

• Adaptabilité et design : Optimal pour les bâtiments traditionnels et l’éco-construction.

Acier

• Éco-durabilité : Acier recyclable à 100 %, mais avec un processus de production à haute consommation d’énergie.

• Résistance structurelle : Résistance élevée, stabilité dimensionnelle et durabilité.

• Durée de vie : Ne moisit pas et a une longue durée de vie avec des besoins d’entretien réduits.

• Poids et transport : Comparable au bois et, dans tous les cas, plus léger que le béton ou la maçonnerie.

• Isolation thermique : Nécessité d’ajouter des matériaux isolants pour éviter la déperdition thermique.

• Isolation phonique : Demande des solutions spécifiques pour réduire la propagation sonore.

• Résistance au feu : Ne brûle pas, mais peut perdre en résistance structurelle à des températures élevées.

• Vitesse d’installation : Montage rapide grâce à la préfabrication et à la modularité des éléments.

• Coûts de construction : Un coût initial légèrement plus élevé, mais moins de frais d’entretien sur le long terme.

• Adaptabilité et design : Une plus grande liberté de conception, grâce à la résistance structurelle de l’acier.

Dans une optique d’amélioration, il est souhaitable que le bois et l’acier soient alliés, afin d’obtenir des bâtiments plus performants. La construction hybride pourrait en effet se confirmer comme la méthode de construction la plus en vogue dans un avenir proche. Les maisons en bois et acier exploitent la résistance de l’acier et les propriétés isolantes du bois, en assurant une efficacité énergétique élevée et une construction plus écologique. En particulier, les structures en acier préfabriquées qui intègrent des éléments en bois améliorent le confort de vie et réduisent les ponts thermiques.

Les produits nés pour protéger les structures en bois se prêtent également à la conservation des structures en acier, en particulier les membranes auto-adhésives et les rubans pour l’étanchéité à l’air et à l’eau, ainsi que les feuilles insonorisantes.

Dans quels autres domaines le steel framing est-il utilisé ?

Le steel framing est une solution de plus en plus adoptée dans le secteur des façades ventilées, des bardages rapportés (overcladding) et de la pose de nouveaux revêtements (recladding). Des secteurs où la légèreté, la résistance et la vitesse d’installation sont fondamentales.

L’utilisation de revêtements en acier et en aluminium pour façades, ajoutée à des systèmes de fixation avancés et à des solutions pour l’étanchéité à l’air, au vent et à l’eau contribuent à améliorer les performances thermiques et phoniques des structures steel framing.

La sécurité de ces bâtiments passe aussi par des solutions spécifiques pour l’entretien des façades, comme des dispositifs antichute qui facilitent les opérations de nettoyage et d’inspection.

Un autre aspect délicat est la prévention du risque d’incendie : l’effet cheminée typique des façades ventilées peut être évité en utilisant des membranes coupe-feu et des systèmes de compartimentage, qui limitent la propagation des flammes. Grâce à ces technologies, il est possible de réaliser des enveloppes de bâtiment sures, performantes et conformes aux règlementations les plus récentes.

Solutions pour protéger les structures en aciers

Le steel framing s’impose comme une technologie de construction polyvalente et performante, utilisable dans la réalisation de nouveaux bâtiments, mais aussi dans la pose de nouveaux revêtements de façade et dans les façades ventilées. Grâce à la préfabrication, à la rapidité de montage et à la résistance structurelle, il représente une solution stratégique pour les professionnels du secteur du bâtiment.

Comme tout autre système de construction, le steel framing a ses points faibles. Cependant, ceux-ci peuvent être améliorés en intégrant des produits et des technologies spécifiques. Des membranes coupe-feu, des revêtements de pointe et des dispositifs pour la sécurité des façades peuvent augmenter la durabilité des bâtiments, l’efficacité énergétique et la sécurité incendie.

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