La surélévation est l'opération de densification verticale d'un bâtiment existant. Très utilisée en centre urbain dense (Paris, Lyon, Genève) pour gagner des logements sans étendre l'emprise au sol. Trois stratégies structurelles existent : ① surélévation lourde béton ou maçonnerie (charges nouvelles ~ 7 kN/m² par étage), ② surélévation acier (~ 3 kN/m²), ③ surélévation bois CLT (~ 2 kN/m²). Chaque stratégie modifie différemment les charges sur les poteaux, murs porteurs et fondations existantes. Cas pédagogique fondamental où la maîtrise de la descente de charge est cruciale. Conventions du cours : N > 0 = COMPRESSION, M > 0 = fibre inférieure tendue.
Caractéristiques structurelles comparées des trois stratégies :
| Stratégie | Poids propre (kN/m²) | Vitesse mise en œuvre | Continuité avec existant |
|---|---|---|---|
| ① Lourde béton armé | 6-8 (dalles 22 cm + cloisons + plancher) | 4-8 sem./étage (séchage) | Bonne (descente directe) |
| ② Acier + bac collaborant | 3-4 (poutres acier + bac + dalle béton) | 1-2 sem./étage | Excellente (modular) |
| ③ Bois CLT lamellé-croisé | 1,5-2,5 (panneaux CLT 200 mm + chape) | 1 sem./étage (préfa.) | Très bonne (poids faible) |
Coefficients EC0 pour les charges :
Charge permanente G (poids propre) : γ_G = 1,35 (ELU)
Charge utile Q : γ_Q = 1,50 (ELU)
Catégorie usage logement : Q_k = 1,5 kN/m² (planchers courants)
Catégorie bureau : Q_k = 2,5-3,0 kN/m²
Toiture accessible : Q_k = 2,5 kN/m²
Vent (zone 2, terrain II) : 0,5-1,5 kN/m² (selon hauteur)
Neige (1A) : 0,45 kN/m²
Descente de charge — calcul niveau par niveau :
Charge totale au RDC : N_total = Σ (γ_G · G_i + γ_Q · Q_i)
avec :
G_i = poids propre de l'étage i (kN/m²)
Q_i = charge utile
Exemple R+6 logement + 2 étages surélévation acier :
Étages 1-6 (béton, G = 6 kN/m², Q = 1,5) :
N_existant = 6 × (1,35 × 6 + 1,5 × 1,5) = 6 × 10,35 = 62,1 kN/m²
Surélévation 2 étages acier (G = 3,5 kN/m², Q = 1,5) :
ΔN_acier = 2 × (1,35 × 3,5 + 1,5 × 1,5) = 2 × 7,0 = 14,0 kN/m²
Total final : 76,1 kN/m² (+ 22,5 %)
Capacité résiduelle des fondations — concept-clé. Les fondations existantes ont été dimensionnées pour une descente de charge donnée. La capacité résiduelle est la marge disponible :
Capacité résiduelle (%) = (N_admissible - N_existant) / N_admissible × 100
Exemple typique pour bâtiment R+6 béton 1960-1990 :
N_admissible ≈ 80 kN/m² (semelle filante 1,5 m × 0,6 m, σ_sol 250 kPa)
N_existant ≈ 62 kN/m²
Capacité résiduelle ≈ 18-22 %
→ permet une surélévation de 1 étage béton ou 2-3 étages acier ou 3-4 étages bois
Bâtiments anciens en pierre (avant 1900) :
Souvent surdimensionnés (semelles très larges, sol moins chargé)
Capacité résiduelle parfois 30-40 % → surélévations généreuses possibles
Vérifications à mener avant surélévation :
① Sondage géotechnique : G2-AVP minimum (mission EC7)
② Reconnaissance structure existante : sondages destructifs + carbonatation (Module 2 Pathologies)
③ Calcul à la rupture des poteaux et murs (méthode des forces ou Castigliano)
④ Vérification au feu de la structure existante (EN 1992/3/5-1-2)
⑤ Calcul parasismique post-surélévation (EC8, masse + hauteur changent)
⑥ Vérification accessibilité PMR (loi 2005, ascenseur obligatoire au-delà de 3 étages)
⑦ Étude vent EC1-1-4 (hauteur augmente → q_p augmente)
Effet parasismique de la surélévation (Module Parasismique). La surélévation modifie la masse totale et la période fondamentale du bâtiment. Pour une surélévation lourde :
Hauteur augmente de h_ajouté → T₁_nouveau = T₁_existant × (H_nouveau / H_existant)^0,75 (EC8 §4.3.3.2)
Masse augmente de Δm → effort sismique global F_b augmente proportionnellement
Vérifier que le contreventement existant a une marge ≥ 30 % pour absorber l'incrément
Réglementation française et urbanisme :
Loi ALUR 2014 + PLU communaux : règles de surélévation autorisées
Loi ELAN 2018 : facilite les surélévations (jusqu'à +3 m sans modification PLU dans les zones tendues)
ABF (Architectes des Bâtiments de France) : avis obligatoire en secteur sauvegardé
Permis de construire systématique (sauf moins de 20 m² en zone U)
Étude géotechnique G2 PRO obligatoire en zone RGA (loi ELAN art. 68)
Cas d'usage typiques en France :
| Configuration | Stratégie préférentielle | Cas type |
|---|---|---|
| Bâti haussmannien Paris (R+6 pierre) | Bois CLT (mini-charge) | Combles aménagés + 1-2 niveaux CLT |
| Faubourien R+4 brique (1900-1940) | Acier léger | 1-2 étages acier + bac |
| Grands ensembles R+10 béton (1960s) | Bois ou acier | Renforcement contreventement requis |
| Bâti industriel R+1 brique | Acier ou bois | R+1 → R+3 (R+1 ajouté) |
Exemples emblématiques :
Paris : surélévation Maison du Peuple Clichy (Lacaton-Vassal) — acier + verre 2 étages
Paris : surélévation rue Boursault — bois CLT 17 m, gain 8 logements
Lyon : surélévation 1900 cours Lafayette — acier + bac collaborant
Zurich : « Hochhaus » bois CLT 26 étages (Suurstoffi, le record Europe à ce jour)
Vienne : HoHo Wien — IGH bois CLT 84 m
Lien avec d'autres modules. Méthode des forces (Bloc 1) appliquée à la structure existante pour redistribuer les charges. Cas REX : Démolition vs surélévation des grands ensembles ANRU. Pathologies : Module 2 (corrosion existante).