Introduction Charpentes en acier Flashcards
1.
Qu’est-ce que l’acier ?
L’acier est un alliage constitué principalement de fer, auquel on ajoute une petite quantité de carbone (entre 0,2 et 2%). Dans certains cas, on y trouve aussi des éléments comme le manganèse, le chrome, le nickel et le molybdène. L’acier contient également de petites quantités d’impuretés comme le souffre, le phosphore, le plomb et l’étain.
Quel est l’impact de la quantité de carbone sur l’acier ?
La quantité de carbone influence les propriétés de l’acier. Un taux élevé de carbone augmente la résistance et la dureté, mais diminue l’allongement à la rupture, rendant l’acier plus fragile.
1. Si la teneur en carbone est inférieure à 0,008%, l’alliage est malléable et on parle de fer.
2. Si elle est supérieure à 2,1%, l’alliage devient fragile et cassant, appelé fonte.
2. Les aciers doux, utilisés dans la construction métallique, contiennent entre 0,1 et 0,2% de carbone.
Quelles sont les caractéristiques du minerai de fer et du procédé de fabrication de l’acier ?
Le minerai de fer est abondant, représentant environ 5% de la croûte terrestre. Le procédé de fabrication de l’acier est relativement simple, bien qu’il soit énergivore et polluant.
Comment définit-on la résistance d’un matériau ?
La résistance d’un matériau est définie par la contrainte maximale qu’il peut supporter sans se rompre. Cette contrainte est exprimée en mégaPascal (1 MPa = 10 kg/cm²).
Quelle est la résistance de l’acier par rapport au bois et au béton ?
L’acier est le matériau de construction le plus résistant. L’acier doux utilisé pour les charpentes métalliques possède une résistance à la compression de 350 MPa, soit 14 fois plus élevé que le bois et 9 fois plus élevé que le béton. Certains aciers utilisés pour les câbles peuvent atteindre une résistance de 1800 MPa.
Quel est l’avantage du procédé de fabrication par laminage ?
Le procédé de fabrication par laminage permet de produire des formes géométriques très efficaces, comme la forme en I
Comment l’acier se compare-t-il en termes de volume aux autres matériaux de construction ?
Le volume de la poutre en acier est 23 fois inférieur à celui du bois et 39 fois inférieur à celui du béton. Cela illustre la grande efficacité structurale de l’acier comparativement aux autres matériaux de construction.
Comment définit-on la rigidité d’un matériau et comment la mesure-t-on ?
La rigidité d’un matériau définit sa capacité à résister à la déformation sous une charge. Le module élastique mesure la rigidité d’un matériau et il est exprimé en gigaPascal (1 GPa = 10 000 kg/cm²)
Comment l’acier se compare-t-il aux autres matériaux en termes de rigidité ?
L’acier est de loin le matériau de construction le plus rigide. Son module élastique est 15 fois plus élevé que celui du bois et 7 fois plus élevé que celui du béton.
Le procédé de fabrication par laminage permet de produire des formes géométriques très efficaces (comme le I), augmentant ainsi la rigidité des éléments structuraux.
Qu’est-ce que la conductivité thermique et comment l’acier se compare-t-il aux autres matériaux ?
La conductivité thermique mesure la capacité d’un matériau à transférer de la chaleur par conduction.
L’acier possède une grande conductivité thermique, environ 30 fois supérieure à celle du béton et 300 fois supérieure à celle du bois.
Dans les charpentes en acier, des précautions doivent être prises pour éviter le phénomène de pont thermique.
Qu’est-ce qu’un pont thermique et pourquoi est-il problématique ?
Le pont thermique décrit le phénomène par lequel un bâtiment perd de la chaleur par conduction à travers les matériaux de son enveloppe externe. Cela augmente les frais de chauffage et peut provoquer de la condensation en hiver, entraînant moisissures et dégradations des matériaux d’isolation et de parement.
Les charpentes en acier sont particulièrement vulnérables aux ponts thermiques
Comment prévenir les problèmes liés aux ponts thermiques dans les charpentes métalliques ?
Pour prévenir les problèmes associés aux ponts thermiques, il est essentiel que la charpente métallique soit entièrement recouverte d’un isolant thermique et qu’aucune pièce métallique ne traverse l’enveloppe. Si une composante métallique doit traverser l’enveloppe, les détails d’assemblage doivent prévoir la présence d’un bris thermique.
Pourquoi l’acier est-il sensible à la corrosion ?
En présence d’oxygène et d’eau, l’acier est sensible à la corrosion, un phénomène chimique où l’acier se transforme en rouille.
Quelles sont les techniques pour protéger l’acier contre la corrosion ?
Dans des environnements non-corrosifs, l’acier est souvent recouvert d’une peinture d’apprêt, qui protège l’acier des intempéries pendant 6 à 12 mois, généralement suffisants pour la durée du chantier.
Des peintures anti-corrosion peuvent aussi être appliquées pour empêcher le contact avec l’oxygène et l’eau. La peinture est généralement pulvérisée à l’aide d’un pistolet à air comprimé.
En chantier, une couche de finition peut être ajoutée pour recouvrir les éléments d’assemblage et corriger les défauts dus à la manipulation.
Si le revêtement est endommagé, la corrosion peut se développer rapidement là où l’acier est exposé.
Comment le procédé de galvanisation protège-t-il l’acier contre la corrosion ?
Dans des conditions sévères d’exposition aux intempéries, l’acier est protégé par galvanisation, un procédé qui consiste à recouvrir l’acier d’une mince couche de zinc. Cela crée une pile électrochimique où le zinc agit comme anode et s’oxyde à la place de l’acier, offrant ainsi une protection cathodique.
Les pièces d’acier sont galvanisées à chaud en les trempant dans un bain de zinc liquide. Ce procédé est simple, efficace et peu coûteux, utilisé notamment pour les tôles d’acier dans la fabrication de platelages métalliques.
L’acier galvanisé résiste bien à la corrosion sans peinture, mais peut être peint pour des raisons esthétiques.
Qu’est-ce que l’acier patinable et quels sont ses avantages ?
L’acier patinable, également appelé acier Corten ou Indaten, est un alliage contenant du cuivre et du phosphore, traité pour former une couche de rouille en surface qui protège l’acier contre la corrosion.
Ce matériau, apprécié des architectes pour son aspect brut et sa couleur orangée, change de teinte avec les saisons. Il ne nécessite pas d’entretien, peut être soudé ou peint si nécessaire, et est souvent utilisé pour le recouvrement de façades sous forme de plaques minces.
Qu’est-ce que l’acier inoxydable et quels sont ses avantages et inconvénients ?
L’acier inoxydable est un alliage fer-carbone-chrome contenant plus de 10% de chrome. Il produit naturellement une couche d’oxyde de chrome à sa surface, agissant comme un film protecteur contre la rouille.
C’est un matériau durable et esthétique, mais son coût élevé (environ 5 fois plus cher que l’acier doux de charpente) limite son utilisation à des éléments d’assemblage ou des revêtements dans des projets de prestige.
Quels sont les différents moyens de protection contre le feu pour les charpentes en acier?
Comment peut-on protéger les profilés en acier contre le feu ?
Les profilés en acier peuvent être protégés contre le feu en les recouvrant de plaques de gypse, un matériau ignifuge.
L’épaisseur du revêtement de gypse est déterminée en fonction de la résistance au feu souhaitée.
Quelle est la solution la plus efficace pour protéger les poutres et les poteaux en acier contre le feu?
Les poutres et les poteaux en acier peuvent aussi être protégés contre le feu en les recouvrant d’une gaine de béton qui est un matériau ignifuge.
Cette solution est coûteuse, mais c’est la plus efficace pour protéger la charpente. Elle est notamment utilisée dans la construction de gratte-ciel.
Comment une peinture intumescente protège-t-elle la charpente en acier contre le feu ?
Une peinture intumescente protège la charpente en acier en formant une mousse ignifuge lorsqu’elle est chauffée pendant un incendie. Cette mousse recouvre la structure en acier et la protège du feu. La protection dépend de l’épaisseur du film de peinture.
Ce revêtement est apprécié des architectes pour son aspect esthétique et la possibilité de laisser la structure apparente, mais son coût élevé limite son usage.
