Dans le domaine de la construction contemporaine, la structure en acier est devenue une forme extrêmement importante de structure de bâtiment, largement utilisée dans toutes sortes de projets de construction, des gratte-ciel imposants aux usines industrielles spacieuses et ouvertes, des halls d’exposition uniques aux complexes commerciaux multifonctionnels, la figure de la structure en acier peut être vue partout. Il est très important d’explorer les raisons de ce phénomène et de maîtriser la méthode de conception scientifique afin de promouvoir un développement de haute qualité de l’industrie de la construction.
[Photo prise à l’usine de structures en acier de Xintiandi]
Tout d’abord, les propriétés mécaniques des structures en acier sont exceptionnelles. L’acier a une résistance extrêmement élevée. Par rapport aux structures en béton traditionnelles, ses composants transversaux sont plus petits pour une charge égale. Prenons l’exemple de la tour Burj Khalifa à Dubaï. Ce bâtiment miracle du monde, qui mesure environ 828 mètres de haut et compte 162 étages, utilise des structures en acier pour supporter son poids énorme et résister aux vents violents et aux tremblements de terre à haute altitude. Des composants plus petits peuvent économiser un espace architectural précieux, rendre l’agencement intérieur plus flexible et mettre en valeur la beauté de l’architecture moderne pour les formes spatiales. De plus, l’acier est très résistant et possède une excellente ductilité. Lorsque des charges dynamiques telles que des tremblements de terre et des vents violents se produisent, il peut absorber beaucoup d’énergie cinétique par sa déformation, tout comme l’installation d’un « amortisseur » pour le bâtiment. Des enquêtes sur le terrain après de nombreux tremblements de terre ont montré que les bâtiments à structure en acier peuvent souvent maintenir une bonne stabilité structurelle principale en cas de catastrophe et s’efforcer de constituer une bouée de sauvetage essentielle lors de l’évacuation.
[9 des plus hautes tours du monde – photos d’Internet]
Du point de vue de la construction, la structure en acier présente des avantages significatifs. La plupart des composants sont préfabriqués dans les usines et, à l’aide d’équipements de contrôle numérique avancés et de lignes de production automatisées, les poutres en acier, les colonnes en acier et d’autres composants structurels sont fabriqués avec précision et de haute qualité. La production en usine peut garantir une précision et une cohérence élevées des composants, réduisant ainsi le nombre d’erreurs de construction sur site. Une fois les composants préfabriqués transportés sur le site, de grandes grues seront activées pour aider au processus d’assemblage . Par rapport au long cycle traditionnel de coulage et d’entretien du béton, la vitesse du chantier de construction de la structure en acier est plus rapide. Face à certains projets de reconstruction post-catastrophe urgents ou à la veille de tournois à grande échelle temporairement nécessaires à la construction de sites, les structures en acier peuvent rapidement achever la structure principale et être rapidement mises en service.
Les caractéristiques du matériau lui-même sont également la clé de la réutilisation des structures en acier. Le matériau interne de l’acier est uniforme et les propriétés mécaniques sont stables dans toutes les directions, ce qui permet aux ingénieurs de calculer facilement la répartition de la force interne et de la déformation avec précision et de réduire efficacement le risque apporté par la conception. Dans le même temps, dans les préoccupations environnementales d’aujourd’hui, les avantages des structures en acier sont de plus en plus importants ; avec une forte recyclabilité dans la démolition, 90 % de l’acier a une utilisation de traitement de recyclage, la fabrication de nouveaux composants de construction ou de produits industriels, réduisant efficacement les déchets de construction et coïncidant avec le concept de développement durable.
Les structures en acier sont particulièrement remarquables pour assurer des fonctions de construction solides et fiables. Les bâtiments commerciaux sont en constante évolution et les clients ont des exigences différentes en matière d’espace. Les structures en acier peuvent facilement déplacer et retirer les cloisons grâce à des méthodes de connexion flexibles et remodeler l’espace à tout moment. Pour les bâtiments publics tels que les halls d’exposition et les gymnases qui ont des exigences d’espace strictes, les structures en acier telles que les grilles et les câbles à grande portée peuvent créer des espaces spacieux sans colonnes pour répondre aux besoins des expositions et événements à grande échelle. De plus, l’acier a une forte plasticité et peut gérer des courbes complexes et différentes formes de surface. Par exemple, la forme unique et irrégulière de l’opéra d’Oslo est parfaitement présentée par des structures en acier, soulignant le charme artistique global du bâtiment.
[Source de l’image provenant d’Internet]
En ce qui concerne la conception des structures en acier, lors de la phase initiale de conception, la disposition doit être raisonnablement choisie en fonction de la fonction du bâtiment, de l’échelle et des conditions du site. Par exemple, des immeubles de grande hauteur en béton à structure d’acier doivent être utilisés pour les immeubles de bureaux et des portiques standardisés doivent être utilisés pour les bâtiments industriels de grande portée ; la disposition doit se concentrer sur la symétrie et l’uniformité pour réduire l’effet de torsion des tremblements de terre.
Processus de conception de structure en acier :
- Estimation préliminaire des indicateurs de performance tels que la période de vibration naturelle et le déplacement latéral, et deuxièmement, prise en compte stricte des valeurs de charge dans les calculs mécaniques ;
- Calculez soigneusement la résistance, la stabilité et la rigidité en fonction des caractéristiques de la section transversale de l’acier et des composants ;
- Sélectionnez le mode de connexion par soudage, par boulon ou mixte, et concevez soigneusement le cordon de soudure, la distance entre les bords des boulons et d’autres détails structurels en fonction des conditions de contrainte et des exigences de construction pour garantir la fiabilité du nœud ;
- Sélectionnez des revêtements ignifuges appropriés, des panneaux ignifuges et des peintures personnalisées en fonction du niveau de résistance au feu pour garantir la durabilité de la structure en acier.
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En résumé, les structures en acier ont acquis une solide position dans le secteur de la construction grâce à leurs multiples avantages. Elles présentent d’excellentes propriétés mécaniques, une résistance et une ténacité excellentes. La combinaison de la préfabrication et de l’assemblage sur site pendant la construction peut réduire le temps de construction et être plus sûre. En même temps, le matériau présente d’excellentes propriétés et est facile à recycler. Lors de la conception, nous devons choisir raisonnablement la méthode de connexion et planifier scientifiquement les détails des nœuds, sélectionner correctement les matériaux et les mesures de prévention des incendies et de la corrosion, garantir la qualité et la durabilité des structures en acier et promouvoir le développement durable de l’industrie de la construction de structures en acier.
