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LA PREFABRICATION
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Plan de travail 1*Introduction 2*Définition 3*Historique
4*Les systèmes de la préfabrication - Système ouvert - système fermé 5*Les types de construction préfabriquée 6*Les élément utilisé dans le bâtiment 7*Les éléments de structure - fondations -Poutres et poteaux -Planchers et dalles -Contreventements -Éléments de toitures
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8*Les éléments porteurs
- les panneaux et voiles verticaux 9* les escaliers 10*Les balcons et porte-à-faux 11*L’assemblage 1-joint de mortier continu 2-liaison continue bétonné sans armatures en attente 3-liaison continue bétonnée avec armatures en attente 4- liaison ponctuelle 12*Les exemples 13*Conclusion -Avantages et inconvénients
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introduction Les constructions à ossature préfabriquée sont composées des éléments contiennent certains détails et accessoires d’assemblage. Après montage et assemblage, ils forment une construction robuste, capable de transmettre les actions verticales et horizontales des toits, planchers et façades vers les fondations. Ces constructions sont normalement appliquées pour des bâtiments bas et hauts. Les principaux différences entre les constructions à ossature préfabriquée et celles coulées en place se situent d’une part, dans la philosophie de conception et les assemblages, et d’autre part dans les possibilités de portée plus grandes et des résistances de béton plus élevées. De ce fait, on peut utiliser de plus petites sections pour les colonnes et les poutres .
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définition La préfabrication est un système de construction permettant de réaliser un ensemble au moyen d’éléments standardisés fabriqués d’avance et assemblés suivant un plan préétabli : fabriqué hors du chantier pour être monter sur place, permettre un démontage et un remontage.
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Historique Les débuts de la fabrication d’éléments en béton armé ,durant cette période d’après guerre et de reconstruction ,les maîtres d’œuvre font essentiellement appel aux méthodes traditionnelles ,cependant le manque de main d’œuvre qualifiée leur apparaît vite comme un frein .donc certains entrepreneurs mettent au point les prémices de méthodes sur les quelles se fondront plus tard les « grands procédés d’industrialisation du secteur du bâtiment » leur technique consistait à réaliser en usine des éléments en béton ,dont les parements bruts devaient être aussi fini que possible afin d’éviter toute intervention ultérieure. La simplification des formes, la disparition de tout ajout superflu, devait faciliter le montage de ces éléments et éviter toute retouche, permettant ainsi de réaliser des logements économiques avec un faible nombre de pièces répétitives et de fabrication aisée. La période d’expansion rapide de la préfabrication , sous la pression de l’explosion démographique et la crise de logement, le rythme de fabrication s’est accéléré pour faire face à la demande en logement, c’est la période des grandes chantiers qui permettent de traiter en un temps record des commandes de plus de 3000 logements et de mettre en œuvre de grandes programmes d’industrialisation.
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Les Systèmes de la préfabrication
Système ouvert : dans l’industrialisation ouverte les objets préfabriqués d’un système peuvent être combinés avec les objets d’un autre système réalisé par une autre entreprise. Système fermé : dans l’industrialisation fermée touts les objets d’un système sont conçus pour s’adapter l’un à l’autre, mais pas nécessairement avec les objets d’un système extérieur.
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Types de constructions préfabriqées
Il existe deux types de base : - Constructions à portiques, avec colonnes et poutres de toiture. Elles sont majoritairement utilisées pour des halls de stockage et des bâtiments industriels.
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- Constructions à ossature,
composées, pour les bâtiments de petite et moyenne hauteur, de colonnes, poutres et planchers et, pour les bâtiments élevés, composée aussi d’un certain nombre de parois transversales et/ou noyaux. Les constructions à ossature sont normalement utilisées pour des bâtiments commerciaux, des bureaux, et des garages de parking, mais parfois aussi pour de immeubles à appartements.
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Le concept général de la construction comprend le choix du type d’ossature, la détermination des éléments préfabriqués les plus adaptés, les dispositifs pour les équipements techniques et certaines spécificités telles que les porte-à-faux et autres détails de conception dont l’aspect, la finition et d’autres exigences doivent être spécifiés. Le concept et le dimensionnement de l’ossature d’un bâtiment sont définis par les données du plan, par exemple la nécessité de grands espaces libres, l’emplacement, la dimension et l’orientation des cages d’ascenseur et des cages d’escalier, la présence de planchers intermédiaires et les grandes subdivisions du bâtiment. Le choix de la structure de la façade dépend du type de façade. Le concepteur dispose de la possibilité d’utiliser un autre type d’ossature pour la façade par rapport à la structure intérieure.
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Les éléments utilisés dans les batiments
1-Les éléments de structure : les éléments tels que : les fondations, les poutres, les poteaux, les dalles, les planchers et les couvertures. En béton armé ou précontraint
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A-Les fondations les constructions par éléments préfabriqués font appel aux mêmes types de fondations que les structures coulées en place : * semelles continues. * semelles isolées. * Massifs de fondation. * Pieux de fondation. Elles sont définies en fonction de la nature du sol et de la rigidité de la structure supportée.
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Longrines sur plots
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Vide sanitaire Le vide sanitaire, matelas d’air du plancher bas de rez-de-chaussée est le premier pas pour L’ISOLATION DE L’HABITATION. C’est la BASE D’UNE MAISON SAINE. Le vide sanitaire est constitué d’un soubassement (longrines précontraintes sur plots ou blocs sur fondations) et d’un plancher à poutrelles et entrevous (généralement isolant) associé à une dalle de compression. La technique du vide sanitaire est une solution sûre, durable et sans désordre. Elle isole en protégeant la construction des remontées d’humidité. Elle évite les déformations et les fissures de carrelages. Pour la construction individuelle ou collective, le vide sanitaire offre des avantages tant sur le plan de la rapidité d’exécution que sur le plan économique.
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LES AVANTAGES OBTENUS Mise en oeuvre ergonomique et rapide Diminution de 50 % du poids mort par rapport à un plancher coulé en place Réduction massive des tours d’étayages Facilité d’adaptation en rive Passage des gaines techniques simplifié par l’espace important dans le plénum Logistique optimisée grâce au faible encombrement des produits 5 fois moins de manipulation d’entrevous - Espace technique dans le plénum permettant un passage facile de tous les réseaux et canalisations - Éléments empilables pour un stockage facilité - Palettisation perdue, une palette représente une surface de plancher d’environ 100 m2
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B-Poteaux Les poteaux sont en béton arme, de section carrée ou rectangulaire. Leur hauteur varie de 2 m a 15 m. Ils sont généralement encastres en pied et transmettent les charges des poutres porteuses aux fondations. Ils peuvent absorber tout ou partie des efforts latéraux et reprendre les charges de ponts roulants. Ils peuvent comporter 1 a 3 corbeaux. Les douilles ou armatures en attente sont positionnées a l’aide de gabarits.
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C-Poutres Les poutres I sont en béton précontraint, avec ou sans blochet d’about. Elles supportent les pannes et servent la transmettre les efforts sur les poteaux. Elles peuvent être a inertie constante ou variable sur la hauteur. Poutres à inertie constante IC Poutres à inertie variable IV
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Poutres à inertie variable IV
Poutres à inertie constante IC
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Bâtiments industriels
Structures Poteaux Poutres I Pannes T Éléments porteurs Poutres de plancher Niveau intermédiaire -Plancher a poutrelles et entrevous -Planchers a prédelles en béton arme ou précontraint -Planchers a dalles alvéolées Fondations Longrines
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D-Pannes Les pannes T ont un profil trapézoïdal et sont en béton précontraint. Elles reposent sur les poutres. Elles sont destinées a supporter la couverture généralement constituée d’un bac acier avec ou sans isolation thermique. Un profil métallique est incorpore en partie supérieure de la panne pour assurer la fixation du bac acier. Généralement, les pannes sont grugées en extrémité afin de réduire la hauteur d’encombrement du bâtiment.
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E-Planchers et Toitures
Assurent la transmission des charges verticales et horizontales d’un niveau à l’autre de la construction donc ils doivent être rendu indéformables dans leur plan et constituer ainsi un diaphragme.
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de Toitures préfabriquées
Types de Planchers et éléments de Toitures préfabriquées Type d’élément Longueur Epaisseur Largeur kN/m² 7 m mm mm ,1 - 3,2 ± ,2 - 5,2 24 ( 30 ) ,0 - 5,0 ,5 - 3,5 ,7 - 3,0 ,4 - 4,8
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Dalles Alvéolées Elément de Plancher et de Toiture
entiérement préfabriqués Dalles Alvéolées Procédés de production par extrusion ou lissage Sous-face lisse Masse propre réduite
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Eléments nervurés Béton précontraint Grande capacité portante
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Eléments de toiture Grandes portées
Masse réduite par sections transversales élancées Différents types d’élément
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Elément de Plancher et de Toiture
partiellement préfabriqés Planchers à prédalles Système de plancher semi-préfabriqué Eléments massifs ou nervurés Etançonnement provisoire souvent nécessaire pendant la construction
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Planchers à poutrins et entrevous
Les entrevous existent en différents matériaux Les entrevous sont posés entre poutrelles préfabriquées et achevés avec du béton coulé en place
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Planchers à poutrins et entrevous
Armature transversale Poutrins composites et entrevous non-porteurs en polystyrène Plancher avant bétonnage de la couche de solidarisation Poutrins composites et entrevous semi-porteurs Béton armé Poutrin composite Béton précontraint Poutrins composites et entrevous porteurs Types de poutrins
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Eléments alvéolés La résistance au poinçonnement
dépend de la section de la dalle et de la présence d’une couche de solidarisation en béton Type de dalle 50mm 100 mm 200mm 150/ kN 30 kN kN 60 kN 320/ kN 65 kN kN 80 kN Charge de poinçonnement admissible pour un type de dalle extrudée sans couche de solidarisation en béton
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Action diaphragme Le chaînage périphérique reprend les efforts de traction provenant des moments fléchissants horizontaux dans la dalle de plancher. Les contraintes de cisaillement longitudinales dans les joints entre éléments alvéolés sans couche de solidarisation structurelle sont limitées à 0,10 N/mm² pour des surfaces lisses et à 0,15 N/mm² pour des surfaces plus rugueuses.
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D-Les Conterventements
il est assuré par : -des séquences de murs réparties dans une ou plusieurs directions (mur de refend, pignons façades) -des noyaux de contreventement constitués notamment par des cages d’escalier et d’ascenseur. -des portiques superposés dans les constructions à poteaux poutres.
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Noyaux et cages d’ascenseur sont des éléments de contreventements
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Caractéristiques des murs préfabriqués
murs porteurs préfabriqués Caractéristiques des murs préfabriqués Utilisation pour murs intérieurs et extérieurs Souvent hauteur d’étage L’épaisseur est déterminée par des exigences de stabilité, isolation acoustique, résistance au feu, etc. Principalement utilisé pour les logements et appartements En béton armé ou non-armé
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- Les panneaux et voiles verticaux :
-panneaux pleins. - Panneaux nervurés. -Panneaux sandwiches à voiles solidaires. -Panneaux sandwiches à voile extérieur librement dilatable. (Il supprime touts les ponts thermique,bonne isolation thermique).
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Murs intégraux Toutes les parois intérieures et extérieures sont préfabriquées
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Bâtiments résidentiels complètement préfabriqués
Bâtiment à appartements à ManchesterUK Bâtiment à appartements de 23 étages aux Pays-Bas Bâtiments résidentiels complètement préfabriqués
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Plan d’un bâtiment avec refends transversaux porteurs
Plancher préfabriqué de m de portée Terrasse Cage d’escalier Appartement Appartement Appartement Appartement Studio Studio Appartement Appartement Noyau préfabriqué Murs de refend porteurs Plan d’un bâtiment avec refends transversaux porteurs
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perspective d’un bâtiment à appartements
Plancher alvéolé Façade préfabriquée Murs porteurs perspective d’un bâtiment à appartements avec murs transversaux porteurs
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Système enveloppe - façades porteuses
Ossature complémentaie dans le cas de bâtiments larges Bâtiments d’appartements avec façades sandwich porteuses
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Combinaison de systèmes
Bâtiment avec parking souterrain, un magasin au rez-de chausser et des appartements aux étages
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Murs porteurs dans les appartements
Poutre en acier Murs porteurs Construction en ossature dans le sous-sol et à l’étage
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Noyaux et cages d’ascenseur
Noyaux et cages d’ascenseur constitués de murs préfabriqués
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Dimensions préférentielles
Refend Plancher Plancher Refend Mur de stabilité B C H Minimum m m Normal Maximum
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Epaisseur 80 - 240 mm Hauteur d’étage
Longueur libre: m Surfaces lisses Joint cranté
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Détails incorporés dans les éléments
Conduites électriques Boîtes de contact Tuyaux
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Murs composites avec prédalles
Bâtiment scolaire en Allemagne Les murs sont composés de 2 prédalles avec la face lisse vers l’extérieur. Après montage, l’espace entre les prédalles est rempli de béton.
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Étage courant Planchers a prédelles en béton arme ou précontraint Plancher a poutrelles et entrevous Terrasse Planchers a prédelles en béton armé ou précontraint Éléments porteurs Poutres de stock Poutres de plancher Sous-sol Planchers a prédelles en béton arme ou précontraint Planchers a poutrelles et entrevous Fondations Longrines Vide sanitaire Plancher a poutrelles et entrevous
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Escaliers préfabriqués
Escaliers droits Escaliers tournants ou en colimaçon Marches individuelles et paliers, ou Combinaisons de volées et paliers. Finition de surface lisse ou en béton poli.
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Porte-à-faux Dalles alvéolées en porte-à-faux
Dalle de solidarisation structurelle avec armature de porte-à-faux Maximum 2,00 m Armature dans couche de solidarisation à ancrer dans des alvéoles évidées Uniquement valable pour de petits porte-à-faux
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Balcons Fixation des balcons sans ponts thermiques
Balcons fixés au bord longitudinal de dalles alvéolées
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Balcons dans la prolongation de dalles alvéolées
Armature de porte-à-faux Etrésillon métallique pour reprendre l’effort de compression à travers le joint Balcons dans la prolongation de dalles alvéolées
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ASSEMBLAGES
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Types d’assemblages pour constructions en murs
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Assemblages mur - mur Plat en acier avec trou, ancré dans le mur supérieur Detail de la liaison verticale
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Exemples d’assemblage mur - mur
Armature de chaînage ancrée dans le joint longitudinal Armature de chaînage dans le joint vertical entre panneaux Exemples d’assemblage mur - mur
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Assemblages façade planchers
Béton coulé en place Armature de chaînage verticale dans gaine remplie de béton Armatures en attente dans l’encoche Armature en attente ancrée dans un évidement du plancher Exemples d’assemblages de murs latéraux avec planchers
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Assemblages mur - plancher
Dalle alvéolée Chaînage vertical Armatures de chaînage vertical Plancher à prédalle Exemples d’assemblage mur - plancher
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Assemblages mur - mur Exemples de joints verticaux entre murs
Exemple d’armature de liaison sur toute la hauteur du joint vertical Joints crantés Chaînage transversal Exemple d’armature de chaînage concentrée dans les joints horizontaux entre murs Exemples de joints verticaux entre murs
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Longueur d’appui Assemblages dalles alvéolées
Support Dalle alvéolée Plancher nervuré Prédalles Poutrins et mm légér - lourd entrevous Béton / acier Maçonnerie Valeurs indicatives de la longueur d’appui nominale
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Assemblages dalles alvéolées
Armature de chaînage à l’appui Armature de chaînage ancrée dans des alvéoles évidées, ou dans les joints longitudinaux L’armature de chaînage peut passer au dessus de la poutre ou au travers des ouvertures dans la poutre Ancrage des armatures de chaînage dans les dalles alvéolées
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Liaisons latérales Armatures ancrées dans des encoches
Encoche dans le bord supérieur de la dalle Armatures d’attente dans le voile Armatures ancrées dans des encoches dans le bord des dalles alvéolées
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Exemples de liaisons de dalles alvéolées
Poutres métalliques Poutre métallique en dessous du plancher Barre à travers la poutre Poutre métallique noyée dans le plancher Exemples de liaisons de dalles alvéolées sur poutres de support métalliques
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Nervure découpée pour réduire la hauteur de construction
Liaisons d’appui Nervure découpée pour réduire la hauteur de construction Liaison soudée uniquement à la face supérieure pour éviter un encastrement complet Néoprène
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Liaisons latérales Douille filetée incorporée Couche de solidarisation en béton Barre filetée en attente dans une douille ancrée dans l’élément de façade
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Soudure de liaison entre élément TT et élément de façade
Plats métalliques ancrés dans les éléments Plaque métallique soudée Soudure de liaison entre élément TT et élément de façade
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Montage vertical
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Montage horizontal
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1. Dalle de bardage 2. Poteau béton 3. Rail d’ancrage TYPEA4 4. Laine de roche 5. Pièce d'ancrage TYPE B1 6. Clou Gunnebo
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Liaison mur / plafond Mur Ytong Mousse PUR
Bande en treillis de fibre de verre Finition Coupure dans l’enduit Plafond 1 2 3 4 5 6
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Joint de dilatation 1Mur Ytong 2Mousse PU
3Ancrage de dilatation 4Clou Gunnebo
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Double mur 1. Dalle de bardage 2. Structure métallique 3. Laine de roche 4. Pièce d'ancrage TYPE A2 5. Clou Gunnebo
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Structure métallique dédoublée
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Construction de la toiture - Joint de dilatation
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Construction de la toiture - Cadre
Construction de la toiture – Chevêtre Construction de la toiture - Cadre
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Montage horizontal - Structure béton
ANGLE
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Les ouvertures
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les exemples
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CONCLUSION Avantages de la préfabrication :
* Ne dépend pas des mauvaises conditions climatiques. *Meilleur contrôle de la bonne exécution des travaux. *Moins de risques de pont thermiques. *La rapidité des travaux est un avantage majeur de la préfabrication. *Produit technico-économiques : elles nous ont permis d’améliorer sensiblement la compétitivité économique. Inconvénient de la préfabrication : *c’est la difficulté de rajouter des conduites des prises de courant …etc. par la suite.
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MERCI
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