Guide de la composition et des utilisations de l'acier de construction

Avez- vous déjà contemplé des gratte-ciels imposants ou admiré les ponts magnifiques qui traversent de vastes rivières?Comme l'homme de fer de la constructionMais qu'est-ce que l'acier de construction et en quoi diffère-t-il de l'acier ordinaire?Et où joue-t-il un rôle crucial?Examinons ce matériau de construction essentiel en détail.

En termes simples, l'acier de construction est un métal à base de carbone principalement utilisé dans les projets de construction.il désigne une gamme de produits en acier répondant à des normes spécifiques de l'industrie établies par ASTM InternationalSeul l'acier conforme aux normes ASTM est considéré comme un acier de structure.

La principale différence entre l'acier structurel et l'acier non structurel réside dans sa composition.

L'acier est un alliage de fer et de carbone, deux éléments familiers qui existent rarement sous forme pure.L'acier de structure obtient ses propriétés supérieures grâce à un contrôle précis de la teneur en carbone et à l'ajout d'autres éléments d'alliage.

La production d'acier se fait par deux méthodes principales: le traitement des matières premières (minerai de fer) ou le recyclage des déchets d'acier.

1. Extraction du minerai de fer:Aux États-Unis, les mines du Minnesota contiennent des ressources abondantes en minerai de fer, généralement sous forme de magnétite nécessitant des processus de meulage et de séparation magnétique.
2. Fusion au haut fourneau:Le minerai extrait reste fragile jusqu'à ce qu'il soit combiné avec du carbone.provoquant des réactions chimiques lorsque des liaisons de carbone avec l'oxygène à partir d'oxydes de fer, produisant du monoxyde de carbone et du fer, un procédé appelé réduction.
3. Contrôle de la teneur en carboneLe matériau obtenu contient un excès de carbone pour les normes de l'acier structurel.25% √ caractéristique déterminante de l'acier structurel, offrant une résistance optimale tout en conservant une excellente ductilité et une excellente maniabilité.

Au-delà du traitement des matières premières, l'acier de structure peut également être fabriqué par le recyclage des déchets d'acier, une alternative écologique et rentable.

• Fabrication d'acier à four à arc électrique:Les déchets d'acier fondent dans des fours à arc électrique à haute température générés par des électrodes.

L'acier structurel est utilisé dans de nombreuses applications, y compris dans la fabrication automobile et les infrastructures énergétiques.et emballages pour aliments et boissonsCependant, nous allons nous concentrer sur ses applications architecturales.

L'acier de structure est généralement construit:

• Bâtiments de grande hauteur
• Constructions résidentielles
• Installations industrielles ou entrepôts
• Les ponts
• Structures de stationnement

L'acier de structure reste le choix préféré des ingénieurs, des architectes et des entrepreneurs en raison de sa résistance inégalée.démontrer une ductilité, et maintenir des qualités de rentabilité qui le rendent idéal pour divers projets de construction.

Une autre caractéristique cruciale est la maniabilité: l'acier structurel peut être facilement coupé et façonné sous diverses formes.

Bien que les formes puissent être personnalisées, les formes traditionnelles se divisent en quatre catégories: poutres, angles, canaux ou plaques.

• Les poutres:
  • Les faisceaux I:L'emblématique section transversale en forme de I apparaît dans presque toutes les grandes structures.
  • Les faisceaux U:Les poutres en forme de U supportent des charges verticales et certaines charges horizontales, bien qu'avec une capacité inférieure à celle des poutres en I.
  • Faisceaux ronds ou carrés:Les poutres solides sont plus fréquentes dans les équipements industriels que dans les cadres de bâtiments.
• Les angles:
  • Faisceaux inclinés:Les poutres en forme de L avec des connexions à 90° ancrent les systèmes de plancher aux fondations et créent des joints d'angle.
  • Les sections structurelles creuses (HSS):Les barres creuses circulaires excèlent dans les cadres soudés qui supportent des charges multidirectionnelles et offrent une résistance exceptionnelle à la torsion latérale.
• Plaques:
  • Les barres plates:Plaques rectangulaires servant de composants de connexion dans les structures résidentielles ou commerciales.
• Les canaux:
  • Les canaux C:Les unités en forme de C laminées à chaud supportent des poutres portantes principales avec des connexions de toile de bride plus larges que les poutres I.

Une autre application essentielle est l'armature en barres d'acier incorporées dans le béton pour améliorer la résistance.La résistance à la traction de l'acier complète parfaitement la résistance à la compression du béton.

Rebar apparaît dans:

• Les ponts
• Les bâtiments
• Des gratte-ciels
• Les maisons
• Entrepôts
• Fondations

La plupart du minerai américain provient du Minnesota et de la région du lac Supérieur du Michigan, avec des sources supplémentaires dans l'Utah.Les mines d'acier américaines produisent plus de 9 millions de tonnes par an, ce qui dépasse largement la consommation intérieure de 3 millions de tonnes en 2017.5 millions de tonnes.

Toutefois, les importations d'acier structurel préfabriqué ont fortement augmenté depuis 2010, dépassant 1 million de tonnes rien qu'en 2018 en provenance de Chine, du Mexique,et au Canada, une question controversée concernant l'emploi domestique et la dépendance aux ressources.

Comme tous les matériaux, l'acier de construction présente à la fois des avantages et des limites.

• Durée de vie:Le rapport résistance-poids supérieur et la résistance à la traction (résistance aux forces d'étirement) améliorent la longévité.
• Constructibilité:La fabrication facile en différentes formes permet une flexibilité de conception. Le boulonnage / soudage sur site accélère la construction par rapport aux matériaux tels que le béton nécessitant des périodes de durcissement.
• Le coût-efficacitéLe cadre en acier s'avère souvent plus économique grâce à:
  • Réduction des coûts de fondation (structures plus légères)
  • Construction plus rapide réduisant les coûts de main-d'œuvre
  • Occupation antérieure générant des recettes
  • Renovations plus simples/moins chères
• Sécurité:Plusieurs organismes de réglementation supervisent la fabrication. Les revêtements de protection empêchent les dommages causés par la corrosion / le feu. L'acier résiste à la moisissure (contrairement au bois) et offre une recyclabilité.

• Corrosion:Tous les alliages de fer se dégradent à l'exposition à l'air/humidité, bien que les revêtements atténuent cette situation.
• Résistance au feu:Alors que l'acier fond autour de 2500 ° F (par rapport aux feux de bâtiment typiques atteignant 2000 ° F), il perd son intégrité structurelle à des températures élevées, ce qui nécessite une étanchéité au feu.
• Efficacité énergétique:Les ponts thermiques (transfert de chaleur à travers un cadre en acier) réduisent l'isolation par rapport aux cadres en bois.

L'acier structurel varie selon sa composition chimique et ses propriétés mécaniques (rendement/résistance à la traction).

• A36: Pour les véhicules à moteur:Populaire pour les colonnes, les poutres et les revêtements avec une excellente résistance et un prix abordable.
• A572 est le numéro:Un rapport résistance/poids plus élevé, idéal pour les ponts, les tours de transmission et les montagnes russes.
• A588: le numéro de téléphone de l'entrepriseUne résistance supérieure à la corrosion atmosphérique convient aux projets extérieurs.
• A514: le numéro de téléphone de l'entrepriseCapacité de charge extrême (100 000 psi) pour les grues et les machines lourdes.

L'acier structurel correctement entretenu dure 50-100 ans et plus, résistant à la moisissure, à l'humidité, aux termites, au vent et aux forces sismiques.Les ingénieurs combattent la corrosion par galvanisation, en préparation, en poudre ou en bleu, compte tenu de facteurs environnementaux tels que:

• Niveaux de pH
• Exposition à l'oxygène
• Contenu en humidité
• Contact avec l'eau salée
• Température/humidité
• Les précipitations
• Polluants atmosphériques

Les ingénieurs en architecture conçoivent des bâtiments pour qu'ils résistent aux charges vivantes ou mortes, à la neige, au vent et aux tremblements de terre.Ils analysent la composition du sol pour prévenir les problèmes de fondation et tirer parti du rapport résistance/poids de l'acier pour l'efficacité du matériau.

Les ingénieurs collaborent avec les architectes, les architectes et les architectes, les architectes et les architectes travaillent avec les ingénieurs et les architectes.analyse des plans pour vérifier les chemins de charge appropriés transférant des forces aux fondationsParmi les considérations à prendre en considération figurent:

• Limites de vibration
• Fatigue (fractures causées par le stress)
• Torsion

La peinture de l'acier esthétique et protectrice.

1. Le lavage sous pression pour éliminer les débris/la calcaire (peinture dégradée)
2. Réglage et préparation pour l'adhérence de la peinture
3. Appliquer une peinture extérieure de haute qualité (parfois acrylique pour la durabilité)

Bien que l'acier ne fondra pas dans les feux typiques (point de fusion 2000 ° F contre 2500 ° F), les codes du bâtiment imposent une résistance au feu minimale de 2 heures car les températures élevées compromettent l'intégrité structurelle.

Les coûts de l'acier brut pour les structures fluctuent en fonction des conditions du marché.

• 0,90 $- 1,55 $ par livre pour les poutres
• ~ 90 $ par tonne pour les achats en vrac
• 1 100 à 4 300 $ (ou 90 à 400 $ par mètre carré) pour une installation moyenne de poutres, y compris l'ingénierie, les permis, les matériaux et la main-d'œuvre