Premièrement, l'introduction structurelle de l'acier en forme de H :
L'acier en H est un nouveau type d'acier économique pour la construction. Sa section transversale, de forme H, est économique et rationnelle, et présente de bonnes propriétés mécaniques. Lors du laminage, l'allongement de chaque point de la section est relativement uniforme, ce qui réduit les contraintes internes. Comparé à l'acier en I classique, il offre un module de section élevé, une légèreté accrue et permet d'économiser du métal, réduisant ainsi la structure du bâtiment de 30 à 40 %. De plus, grâce à ses ailes parallèles à l'intérieur et à l'extérieur et à leurs extrémités à angle droit, il peut être assemblé en composants, ce qui permet d'économiser 25 % de travaux de soudage et de rivetage. Il est fréquemment utilisé dans les grands bâtiments (usines, immeubles de grande hauteur, etc.) exigeant une grande capacité portante et une bonne stabilité transversale, ainsi que dans les ponts, les navires, les engins de levage et de transport, les fondations d'équipements, les supports, les pieux de fondation, etc.
L'acier en forme de H est un acier à section transversale économique présentant de meilleures propriétés mécaniques, issu de l'optimisation de l'acier en forme de I, notamment grâce à sa forme qui rappelle la lettre « H ». Ses caractéristiques sont les suivantes :
Ailes larges et grande rigidité latérale. Forte résistance à la flexion, environ 5 à 10 % supérieure à celle des profilés en I. Les deux faces des ailes sont parallèles, facilitant l'assemblage, la mise en œuvre et l'installation. Comparé aux poutres en I soudées, il présente un faible coût, une grande précision, de faibles contraintes résiduelles, et ne nécessite ni matériaux de soudage coûteux ni contrôle des soudures. Il permet ainsi de réaliser environ 30 % d'économies sur le coût de production des structures métalliques. À charge transversale égale, le poids d'une structure en acier H laminé à chaud est 15 à 20 % inférieur à celui d'une structure métallique traditionnelle. Comparées aux structures en béton, les structures en acier H laminé à chaud permettent d'augmenter la surface utile de 6 % et de réduire le poids propre de la structure de 20 à 30 %, allégeant ainsi les efforts internes liés au dimensionnement. Les profilés en H peuvent être transformés en profilés en T, et des poutres en nid d'abeille peuvent être assemblées pour former diverses sections transversales, répondant ainsi aux exigences de la conception et de la production.
Deuxièmement, le champ d'application de l'acier en forme de H :
L'acier en forme de H est principalement utilisé pour les éléments de poutres et de colonnes dans les structures industrielles et civiles.
① Supports porteurs en acier pour structures industrielles
② Pieux en acier et structures de soutènement pour projets souterrains
③ Structures pour équipements industriels tels que les installations pétrochimiques et les centrales électriques
④ Composants de ponts en acier à longue portée
⑤ Structures à ossature pour la fabrication de navires et de machines
⑥ Supports de poutres pour trains, voitures et tracteurs
⑦ Bandes transporteuses portuaires et supports de déflecteurs à grande vitesse
L'acier en forme de H est un matériau en acier à section transversale économique, largement utilisé dans l'industrie, la construction, les ponts, les plateformes de forage pétrolier, etc. On prévoit que la demande de mon pays en acier en forme de H atteindra environ 2,5 millions de tonnes en 2005 et 5 millions de tonnes en 2010, mais la capacité de production annuelle de mon pays pour l'acier en forme de H est actuellement de 1,2 million de tonnes, et la demande du marché est très importante.
Troisièmement, quelles sont les caractéristiques de l'acier en forme de H ?
1. Haute résistance structurelle : comparé à l'acier en forme de I, le module de section est élevé et, dans les mêmes conditions de charge, il permet d'économiser 10 à 15 % de métal.
2. Style de conception flexible et riche : À hauteur de poutre égale, la portée de la structure en acier peut être 50 % plus grande que celle de la structure en béton, ce qui rend l'agencement du bâtiment plus flexible.
3. Légèreté de la structure : Comparée à une structure en béton, la réduction du poids de la structure diminue la force interne de sa conception, ce qui permet de réduire les exigences en matière de traitement des fondations, de simplifier la construction et de diminuer les coûts.
4. Grande stabilité structurelle : La structure en acier, principalement composée de profilés en H laminés à chaud, présente une conception rationnelle et optimisée, une bonne plasticité et flexibilité, ainsi qu’une grande stabilité structurelle. Elle convient aux bâtiments soumis à d’importantes vibrations et à des charges d’impact considérables. Résistante aux catastrophes naturelles, elle est particulièrement adaptée aux constructions situées dans certaines zones sismiques. Selon les statistiques, lors des séismes dévastateurs de magnitude supérieure à 7 survenus dans le monde, les structures en acier principalement composées de profilés en H ont subi les dommages les plus faibles.
5. Augmenter la surface utile de la structure : Comparée aux structures en béton, la section transversale des poteaux en acier est réduite, ce qui permet d’accroître la surface utile du bâtiment. Selon la forme du bâtiment, cette surface peut augmenter de 4 à 6 %.
6. Économies de main-d'œuvre et de matériaux : Comparé à l'acier soudé en forme de H, il permet de réaliser d'importantes économies de main-d'œuvre et de matériaux, de réduire la consommation de matières premières, d'énergie et de main-d'œuvre, de réduire les contraintes résiduelles et d'obtenir un bon aspect et une bonne qualité de surface.
7. Facile à usiner : La structure est facile à connecter et à installer, et facile à démonter et à réutiliser.
8. Protection de l'environnement : L'utilisation de l'acier en forme de H contribue efficacement à la protection de l'environnement, et ce, de trois manières : premièrement, contrairement au béton, la construction à sec est possible, ce qui réduit le bruit et la poussière ; deuxièmement, grâce à son poids propre réduit, le volume de terre nécessaire aux fondations est moindre, limitant ainsi l'impact sur les ressources foncières. De plus, la quantité de béton utilisée est considérablement réduite, de même que les travaux de terrassement et d'extraction de pierre, ce qui favorise la protection de l'environnement ; troisièmement, après la fin de la durée de vie du bâtiment et son démantèlement, la quantité de déchets solides générés est faible et la valeur de recyclage de la ferraille est élevée.
9. Haut degré d'industrialisation : La structure métallique, principalement composée de profilés en H laminés à chaud, présente un haut degré d'industrialisation, facilitant la fabrication mécanique, la production intensive, la haute précision, l'installation et le contrôle qualité. Elle permet la construction d'usines de construction de maisons, de ponts, d'installations industrielles, etc. Le développement des structures métalliques a engendré et stimulé l'essor de centaines de secteurs émergents.
10. Rapidité de construction : Ce type de construction occupe une surface réduite, convient à une utilisation par tous les temps et est moins sensible aux conditions climatiques. La vitesse de construction des structures métalliques en profilés H laminés à chaud est environ 2 à 3 fois supérieure à celle des structures en béton, et le taux de retour sur investissement est doublé, ce qui réduit les dépenses et permet de réaliser des économies.
Quatrièmement, la différence entre l'acier en forme de H et l'acier en forme de I :
L'acier en forme de I, qu'il soit ordinaire ou léger, présente une section transversale relativement haute et étroite, ce qui induit une différence significative entre les moments d'inertie des deux âmes principales. De ce fait, il ne peut généralement être utilisé directement que pour des éléments cintrés dans le plan de l'âme ou pour former des éléments porteurs de type treillis. Il n'est pas adapté aux éléments comprimés axialement ni aux éléments cintrés perpendiculairement au plan de l'âme, ce qui limite considérablement son champ d'application.
L'acier en forme de H présente un profil de coupe performant et économique (parmi les autres options, on trouve l'acier à paroi mince plié à froid, les tôles d'acier ondulées, etc.). Grâce à sa section transversale optimisée, il permet une utilisation plus efficace de l'acier et une capacité de charge accrue. Contrairement à l'acier en forme de I classique, l'aile de l'acier en forme de H est plus large et ses surfaces intérieure et extérieure sont généralement parallèles, ce qui facilite son assemblage avec d'autres composants à l'aide de boulons haute résistance. Sa gamme de dimensions est bien structurée et la variété des modèles proposés simplifie la conception et le choix.
Les ailes des profilés en H sont d'épaisseur égale, qu'ils soient laminés ou composés de trois tôles soudées. Les profilés en I sont laminés. Du fait d'une technologie de production rudimentaire, le bord intérieur de l'aile présente une pente de 1:10. Le laminage des profilés en H diffère de celui des profilés en I classiques, qui n'utilise qu'un seul jeu de rouleaux horizontaux. La largeur de leur aile, quasi sans pente (ou avec une pente très faible), nécessite l'ajout simultané d'un jeu de rouleaux verticaux. Par conséquent, le processus et l'équipement de laminage sont plus complexes que ceux des laminoirs ordinaires. La hauteur maximale des profilés en H laminés pouvant être produits en Chine est de 800 mm. Au-delà, il s'agit uniquement de profilés soudés. La norme nationale chinoise relative aux profilés en H laminés à chaud (GB/T11263-1998) les classe en trois catégories : ailes étroites, ailes larges et pieux, désignées respectivement par les codes hz, hk et hu. Les poutres en H à ailes étroites conviennent aux poutres ou aux éléments soumis à une compression-flexion, tandis que les poutres en H à ailes larges et les pieux en H conviennent aux éléments soumis à une compression axiale ou à une compression-flexion. À charge égale, les poutres en W, IX et IY présentent des performances inférieures à celles des poutres en H.
Date de publication : 22 janvier 2025