Châssis en acier -Steel frame

À ne pas confondre avec le système structurel .
Développement de logements à ossature d'acier
La charpente en acier rectangulaire, ou «charpente périmétrique» du bâtiment Willis (à droite) contrastait avec la charpente diagrid du 30 St Mary Axe (au centre), à ​​Londres.

L'ossature en acier est une technique de construction avec une " ossature squelette " de colonnes en acier verticales et de poutres en I horizontales , construites dans une grille rectangulaire pour supporter les sols, le toit et les murs d'un bâtiment qui sont tous attachés à l'ossature. Le développement de cette technique a rendu possible la construction du gratte -ciel .

Concept

Le "profil" en acier laminé ou la section transversale des colonnes en acier prend la forme de la lettre " I ". Les deux semelles larges d'un poteau sont plus épaisses et plus larges que les semelles d'une poutre , afin de mieux résister aux contraintes de compression dans la structure. Des sections tubulaires carrées et rondes en acier peuvent également être utilisées, souvent remplies de béton. Les poutres en acier sont reliées aux colonnes par des boulons et des attaches filetées, et historiquement reliées par des rivets . L '«âme» centrale de la poutre en I en acier est souvent plus large qu'une âme de colonne pour résister aux moments de flexion plus élevés qui se produisent dans les poutres.

De larges tôles de platelage en acier peuvent être utilisées pour recouvrir le dessus de la charpente en acier en tant que "coffrage" ou moule ondulé , sous une épaisse couche de béton et de barres d'armature en acier . Une autre alternative populaire est un plancher d'unités de plancher en béton préfabriqué avec une certaine forme de chape en béton. Souvent, dans les immeubles de bureaux, la surface de plancher finale est fournie par une forme de système de plancher surélevé, le vide entre la surface de marche et le plancher structurel étant utilisé pour les câbles et les conduits de traitement d'air.

La charpente doit être protégée du feu car l'acier se ramollit à haute température et cela peut entraîner l'effondrement partiel du bâtiment. Dans le cas des colonnes, cela se fait généralement en les enfermant dans une forme de structure résistante au feu telle que la maçonnerie, le béton ou les plaques de plâtre. Les poutres peuvent être encastrées dans du béton, des plaques de plâtre ou recouvertes d'un revêtement pour les isoler de la chaleur du feu ou elles peuvent être protégées par une construction de plafond résistant au feu. L'amiante était un matériau populaire pour l'ignifugation des structures en acier jusqu'au début des années 1970, avant que les risques pour la santé des fibres d'amiante ne soient pleinement compris.

La "peau" extérieure du bâtiment est ancrée à la charpente en utilisant une variété de techniques de construction et en suivant une grande variété de styles architecturaux . Des briques , de la pierre , du béton armé , du verre architectural , de la tôle et simplement de la peinture ont été utilisés pour recouvrir la charpente afin de protéger l'acier des intempéries.

Châssis en acier formé à froid

Voir aussi : Encadrement (construction)
Cloisons intérieures en acier formé à froid

Les cadres en acier formés à froid sont également connus sous le nom de charpente en acier léger (LSF).

De fines feuilles d'acier galvanisé peuvent être formées à froid en montants d'acier pour être utilisées comme matériau de construction structurel ou non structurel pour les murs extérieurs et les cloisons dans les projets de construction résidentiels, commerciaux et industriels (photo). La dimension de la pièce est établie avec un rail horizontal qui est ancré au sol et au plafond pour délimiter chaque pièce. Les poteaux verticaux sont disposés dans les rails, généralement espacés de 16 pouces (410 mm) et fixés en haut et en bas.

Les profils typiques utilisés dans la construction résidentielle sont le montant en forme de C et le rail en forme de U, ainsi qu'une variété d'autres profils. Les éléments de charpente sont généralement produits dans une épaisseur de calibre 12 à 25 . Les jauges lourdes, telles que les jauges 12 et 14, sont couramment utilisées lorsque les charges axiales (parallèles à la longueur de l'élément) sont élevées, comme dans la construction porteuse. Les jauges moyennement lourdes, telles que les jauges 16 et 18, sont couramment utilisées lorsqu'il n'y a pas de charges axiales mais de lourdes charges latérales (perpendiculaires à l'élément) telles que les montants de murs extérieurs qui doivent résister aux charges de vent de force ouragan le long des côtes. Les jauges légères, telles que la jauge 25, sont couramment utilisées lorsqu'il n'y a pas de charges axiales et de charges latérales très légères, comme dans la construction intérieure où les éléments servent d'ossature pour les murs mitoyens entre les pièces. La finition murale est ancrée aux deux côtés de bride du montant, qui varie de 1+1 ⁄ 4 à 3 pouces (32 à 76 mm) d'épaisseur, et la largeur de la toile varie de 1+5 ⁄ 8 à 14 pouces (41 à 356 mm). Des sections rectangulaires sont retirées de l'âme pour permettre l'accès au câblage électrique.

Les aciéries produisent des tôles d'acier galvanisées, matériau de base pour la fabrication de profilés en acier formés à froid. La tôle d'acier est ensuite laminée dans les profils finaux utilisés pour la charpente. Les tôles sont zinguées (galvanisées) pour éviter l'oxydation et la corrosion . La charpente en acier offre une excellente flexibilité de conception en raison du rapport résistance/poids élevé de l'acier, qui lui permet de s'étendre sur de longues distances, et également de résister aux charges de vent et de tremblement de terre.

Les murs à ossature d'acier peuvent être conçus pour offrir d'excellentes propriétés thermiques et acoustiques - l'une des considérations spécifiques lors de la construction en acier formé à froid est que des ponts thermiques peuvent se produire à travers le système de mur entre l'environnement extérieur et l'espace intérieur climatisé. Les ponts thermiques peuvent être protégés contre les ponts thermiques en installant une couche d'isolant fixée à l'extérieur le long de la charpente en acier - généralement appelée « coupure thermique ».

L'espacement entre les montants est généralement de 16 pouces au centre pour les murs extérieurs et intérieurs de la maison, en fonction des exigences de charge conçues. Dans les bureaux, l'espacement est de 24 pouces (610 mm) centre à centre pour tous les murs, à l'exception des cages d'ascenseur et d'escalier.

Histoire

L'utilisation de l'acier au lieu du fer à des fins structurelles a d'abord été lente. Le premier bâtiment à ossature de fer, Ditherington Flax Mill , avait été construit en 1797, mais ce n'est qu'avec le développement du procédé Bessemer en 1855 que la production d'acier a été rendue suffisamment efficace pour que l'acier soit un matériau largement utilisé. Des aciers bon marché, qui avaient des résistances à la traction et à la compression élevées et une bonne ductilité, étaient disponibles à partir de 1870 environ, mais le fer forgé et la fonte ont continué à satisfaire la majeure partie de la demande de produits de construction à base de fer, principalement en raison des problèmes de production d'acier à partir de minerais alcalins. Ces problèmes, causés principalement par la présence de phosphore, ont été résolus par Sidney Gilchrist Thomas en 1879.

Ce n'est qu'en 1880 qu'une ère de construction basée sur de l'acier doux fiable a commencé. À cette date, la qualité des aciers produits était devenue raisonnablement constante.

Le Home Insurance Building , achevé en 1885, a été le premier à utiliser une construction à ossature, supprimant complètement la fonction porteuse de son revêtement en maçonnerie. Dans ce cas, les colonnes en fer sont simplement encastrées dans les murs et leur capacité de charge semble être secondaire par rapport à la capacité de la maçonnerie, en particulier pour les charges de vent. Aux États-Unis, le premier bâtiment à ossature d'acier fut le Rand McNally Building à Chicago, érigé en 1890.

Le Royal Insurance Building de Liverpool conçu par James Francis Doyle en 1895 (érigé de 1896 à 1903) a été le premier à utiliser une charpente en acier au Royaume-Uni.

Voir également

Références

Liens externes