Sous la forme d’une industrialisation de la construction, le nombre de bâtiments préfabriqués issus de l’ingénierie des structures en acier augmente d’année en année. Développer activement ces bâtiments constitue un pilier essentiel du concept de développement écologique et durable.
Pour les bâtiments préfabriqués, la conception du plancher est capitale, car elle influence la sécurité et la rentabilité de la structure. Cet article présente de manière systématique l’entretien régulier des ouvrages d’ingénierie des structures en acier, les avantages et inconvénients des systèmes d’ingénierie des structures en acier et l’importance du choix des matériaux d’enveloppe.
1. Exigences de maintenance des bâtiments en structure d’acier
Comme on le sait, le « Nid d’Oiseau » construit pour les Jeux Olympiques de Pékin 2008 a été réalisé en acier. Toutefois, l’ingénierie des structures en acier présente un inconvénient majeur : la corrosion. Selon des statistiques, le coût mondial de la corrosion des matériaux représente environ 3 % à 5 % du PIB, et en Chine 3,4 % à 5 % du PIB national.
La durée de vie économique moyenne d’un bâtiment en acier bien entretenu atteint environ 70 ans, tandis que celle des structures en béton armé (cadres, murs porteurs, etc.) est d’environ 50 ans. Ainsi, l’entretien périodique après construction est crucial dans tout projet d’ingénierie des structures en acier.
Cependant, des études récentes montrent que certains utilisateurs ignorent la nécessité d’un entretien régulier, entraînant de graves cas de corrosion invisibles et des risques cachés réduisant la sécurité et la performance des systèmes d’ingénierie des structures en acier.
Voici les exigences et pratiques correctes de maintenance.
Entretien et soins :
Si une structure d’acier reste longtemps exposée à l’air ou à un environnement sec sans protection de matériaux anticorrosion, elle se corrodera, se déformera et perdra sa résistance, provoquant des ruptures prématurées.
Pour assurer la durabilité et le bon fonctionnement du système d’ingénierie des structures en acier, des inspections et entretiens réguliers sont indispensables : traitements anticorrosion, antirouille et ignifuges, vérification des déformations (verticalité, flexion, variation de portée des éléments principaux).
Traitement anticorrosion périodique :
En général, la durée de service d’une structure dans l’ingénierie des structures en acier est estimée à environ 50 ans lors de la conception. Les défaillances dues à la surcharge sont rares ; la plupart des dommages proviennent de la corrosion. Les structures doivent être entretenues tous les trois ans en utilisant la même peinture et les mêmes spécifications que le revêtement d’origine.
Si les peintures diffèrent, la protection devient inefficace et compromet la stabilité du système d’ingénierie des structures en acier.
2. Choix du matériau du système d’enveloppe et son importance
Aujourd’hui, les projets d’ingénierie des structures en acier sont largement utilisés dans divers domaines de la construction. En parallèle, les plaques d’acier ondulé sont couramment employées dans le système d’enveloppe des ateliers métalliques.
Ces plaques répondent aux besoins structurels et esthétiques, mais leur rentabilité doit être évaluée. Ainsi, le choix du matériau doit considérer plusieurs facteurs essentiels au sein des systèmes d’ingénierie des structures en acier.
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1. Le système d’enveloppe joue un rôle crucial dans le choix des matériaux.
Concernant la durabilité, la résistance au vieillissement, aux intempéries et à la déformation détermine la longévité de l’enveloppe et la solidité du bâtiment.
D’un point de vue esthétique, l’ingénierie des structures en acier met en valeur la couleur et la texture, créant une identité architecturale unique.
Dès la conception, les exigences de couleur et de texture doivent refléter l’image architecturale souhaitée.
D’un point de vue économique, il faut prendre en compte les coûts initiaux et les dépenses futures d’entretien et de remplacement, influençant fortement le budget global et la rentabilité à long terme des systèmes d’ingénierie des structures en acier.
2. Résistance : le matériau doit supporter les charges extérieures (vent, tonnerre, pluie). En général, plus la crête d’onde est haute et la plaque épaisse, plus l’inertie et la résistance augmentent ; mais cela accroît la consommation d’acier et requiert un ajustement des pannes. Plus l’espacement est grand, plus la résistance exigée pour le système d’ingénierie des structures en acier est élevée.
3. Les matériaux utilisés dans les plaques nécessitent aussi des normes strictes de protection incendie et d’isolation thermique dans l’ingénierie des structures en acier.
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4. Différents bâtiments exigent des niveaux distincts d’isolation et de protection incendie. Les exigences spécifiques sont les suivantes :
- Plancher en tôle d’acier profilée : matériau incombustible, limite de résistance au feu de 15 minutes.
- Panneaux sandwich en polystyrène : indice d’oxygène ≥ 30 %, densité ≥ 15 kg/m³, conductivité thermique ≤ 0,041 W/mk ; en raison de leur faible résistance au feu, ils sont rarement utilisés dans les projets formels d’ingénierie des structures en acier.
- Panneaux sandwich en laine de roche ou laine de verre : matériau inorganique incombustible, épaisseur ≥ 80 mm (résistance au feu ≥ 60 min), épaisseur < 80 mm (résistance ≥ 30 min), densité ≥ 100 kg/m³, conductivité ≤ 0,044 W/mk ; poids élevé et installation plus complexe, notamment pour les grands systèmes d’ingénierie des structures en acier.
- Panneaux sandwich en polyuréthane rigide : matériau de classe B1, densité ≥ 30 kg/m³, conductivité ≤ 0,027 W/mk ; haute résistance, belle apparence mais coût plus élevé. C’est actuellement l’un des meilleurs matériaux isolants pour l’ingénierie des structures en acier : faible conductivité, grande capacité portante, haute rigidité et excellente durabilité.
- En général, on utilise des tôles d’acier galvanisé aluminisé ou revêtues d’aluminium. Lors du choix, l’épaisseur (0,4–0,8 mm) et le fabricant doivent correspondre aux besoins réels. Si la tôle du toit est trop fine, elle peut se corroder ou se déformer avec la température et la neige, provoquant des fuites dans le système d’ingénierie des structures en acier.
Avantages et inconvénients du système d’ingénierie des structures en acier de l’enveloppe
1. Le système d’enveloppe est constitué de produits finis réutilisables. Sa méthode de construction est relativement simple ; toutefois, après plusieurs utilisations, des infiltrations peuvent apparaître. Il faut donc renforcer l’étanchéité lors de l’installation dans les systèmes d’ingénierie des structures en acier.
2. La structure en acier de l’enveloppe génère du bruit pendant la construction. Les grues sont rarement utilisées pour les toitures de grande portée : la rigidité du système est faible et les plaques de couleur peuvent se déformer. Ainsi, l’ingénierie des structures en acier adopte souvent une méthode de levage semi-incliné pour éviter tout dommage.
3. Les rives et solins du système d’enveloppe soulignent les lignes architecturales, améliorent l’esthétique et relient la structure dans son ensemble, assurant une meilleure protection contre le vent et la pluie et une plus grande durabilité du bâtiment.
Conclusion
Le système d’ingénierie des structures en acier pour l’enveloppe consomme moins d’acier, réduit le temps d’installation et de conception, et s’applique largement à la production industrielle de structures métalliques.
Aujourd’hui, ces systèmes d’ingénierie des structures en acier sont utilisés dans les usines, ateliers et petits halls d’exposition.
Lors de la construction des couches extérieures, il est recommandé d’utiliser des plaques d’acier colorées dissimulées ; elles évitent la dilatation thermique et la contraction susceptibles d’endommager les vis autoperceuses et préviennent le vieillissement des joints en caoutchouc dans les zones pluvieuses ou sujettes aux typhons, limitant la rouille et les fuites.
Dans les régions du nord moins exposées à la pluie, les avant-toits à chute libre sont plus économiques et offrent une meilleure étanchéité.
Ce type de solution dans l’ingénierie des structures en acier est couramment adopté pour les projets ne nécessitant pas de grandes hauteurs d’avant-toit.
