Centre intégré de cancérologie du CHU de Québec – Université Laval

Ce projet est une des composantes de la phase 1 du nouveau complexe hospitalier à Québec, d’une envergure de 1,3 G$ et visait la construction d’un centre intégré de cancérologie (CIC) de plus de 36 000 m² sur 5 niveaux hors sol et un niveau en sous-sol. Le projet a été réalisé pour le compte de la Société québécoise des infrastructures (SQI) et du CHU de Québec avec la démarche BIM-PCI. Le centre est constitué de deux bâtiments, dont un dédié à la téléthérapie et un à la radio oncologie. La structure du CIC est principalement constituée d’une ossature en béton armé construite de dalles bidirectionnelles supportées par des colonnes et des murs en béton armé. Le système de résistance aux forces latérales principal est constitué de murs de refend à ductilité moyenne. L’ossature du secteur téléthérapie comprend des murs et dalles d’environ 1,8 m d’épaisseur (radio protection des usagers). Puisque le bâtiment repose sur des couches de sols peu compétentes, un système de pieux à base élargie a été élaboré pour le secteur téléthérapie. Le bâtiment de radio oncologie repose quant à lui sur des fondations conventionnelles en béton armé. La conception intègre les provisions nécessaires à un agrandissement futur, incluant l’ajout d’un étage. Des courbes P-Y décrivant le comportement et la flexibilité des pieux ont été élaborées et ont permis d’importantes économies de coûts de construction, par une réduction du nombre de pieux d’environ 20 %. Certains travaux requis pour la construction du CIC étaient susceptibles de générer des vibrations affectant les limites tolérables par la clientèle et les équipements spécialisés. La propagation des ondes vibratoires a été analysée par une méthode combinant des essais in situ à des analyses numériques, afin de faire les choix conceptuels et la sélection des méthodes constructives permettant de respecter les critères.

Utilisation du béton

Le béton fut un matériau de choix pour l’ensemble du CIC, un bâtiment de protection civile. Au niveau des fondations, les pieux à base élargie (de type Franki) permettent une exploitation optimisée des couches de sols compétents afin de supporter le Centre. Afin d’optimiser ces fondations profondes soumises aux secousses sismiques, des courbes P-Y décrivant la flexibilité des pieux lorsqu’ils sont soumis à des charges latérales ont été mises à profit pour réduire le nombre de pieux. Précisons aussi qu’un important réseau de tête de pieux et de longrines de béton armé a été pensé pour consolider les fondations du secteur téléthérapie. Cette portion du bâtiment comprend de nombreux éléments (dalle et murs) de 1,8 m d’épaisseur, et ce, pour la protection contre la radiation. Ce béton, conçu avec un mélange particulier, est identifié de façon distinctive (en vert fluorescent) sur les plans de structure. Cette approche permet de cibler rapidement tous les secteurs nécessitant une attention particulière et l’application de détails particuliers de joint de coulée. Elle facilite aussi la vérification des professionnels (physiciens par exemple) qui doivent s’assurer que les radiations sont contrôlées adéquatement. Bien que le secteur de radio oncologie repose sur des fondations conventionnelles, celles-ci, ainsi que les fondations de téléthérapie, ont pu être optimisées par la sélection d’un système de résistance aux forces latérales à ductilité moyenne. La flexibilité supplémentaire offerte par ce type de système a permis de réduire les quantités de béton, de coffrage et d’armature, et ce, même pour l’étage supplémentaire prévu.

Le béton s’avère également idéal pour la limitation des hauteurs inter-étage, les trames irrégulières, le degré de résistance au feu, ainsi que pour le contrôle des vibrations. À cet effet, de nombreux équipements médicaux à la fine pointe de la technologie sont déposés ou suspendus à la charpente de béton. Ceux-ci ont un niveau de précision très élevé pouvant être influencé par une personne qui marche dans un corridor adjacent. Des analyses de vibrations ont permis de dimensionner adéquatement la structure afin de contrôler ces vibrations parasites et assurer le bon fonctionnement des appareils.

Un nombre important d’éléments structuraux sont apparents dans le CIC. En harmonie avec la signature architecturale du bâtiment, des mélanges et des méthodes de mise en place ont été élaborés afin d’obtenir un fini impeccable pour toutes les surfaces apparentes. Le positionnement de plaques encastrées apparentes n’a également pas été laissé au hasard et a fait l’objet d’un suivi accru lors des étapes de construction.

Ce projet construit en lots et réalisé en mode BIM-PCI, a requis une coordination accrue avec les autres disciplines. Des changements sont survenus à des moments critiques de la construction, dont l’ajout d’ouvertures dans les murs de refends, et le choix du béton a rendu possible ces modifications de dernières minutes en ajustant l’armature et les coffrages. Le positionnement des manchons et des ouvertures a notamment pu être corrigé facilement en accord avec les derniers avancements des plans de mécanique, électricité, plomberie et protection incendie.

Utilisation de l’acier d’armature

L’une des particularités les plus significatives pour ce projet concerne les détails de joint de coulée entre le béton conventionnel et le béton de radioprotection. En effet, de nombreuses coupes et représentations 3D ont été requises pour mettre en évidence l’agencement de l’armature, la configuration des corbeaux, des dépressions, des pochettes et des retraits.

Les détails de ductilité moyenne du système de résistance aux forces latérales a nécessité une attention particulière. Jumelés à la complexité apportée par les fortes concentrations de barres verticales et d’étriers dans les murs de refends, il a été préconisé de modéliser les détails et toutes les barres en 3D dans la maquette de conception. En plus de permettre la vérification de la constructibilité, ce processus a permis d’optimiser les coûts et d’automatiser l’estimation des quantités.

Plusieurs coordinations ont été tenues notamment avec le coffreur et le fournisseur d’acier d’armature afin de sélectionner avec précision les positions des joints de coulée de dalles et de murs. En plus d’avoir un impact sur les étapes de construction, cette coordination a permis d’optimiser les quantités de barres supplémentaires au droit des joints, limiter les barres qui traversent les coffrages ou encore réduire le nombre de jonctions mécaniques coûteuses. Et de pair avec le coffreur, une attention spéciale a été portée au respect des recouvrements requis pour les degrés de résistance au feu et la durabilité du béton. Ces enjeux se sont avérés spécialement importants pour tous les éléments de béton apparent et de radioprotection.