Avantages des différentes sections d'acier

À quelle fréquence prêtons-nous attention à la forme géométrique des profilés en acier utilisés dans la construction, et réaliser l'importance de la forme? Tous les conception en acier et les codes de construction du monde entier identifient quelques formes courantes à utiliser comme élément en acier. Ces sections sont notées par leur profil de forme de section transversale. Vous trouverez ci-dessous quelques sections couramment utilisées.

Pourquoi avons-nous besoin de différents types de sections?

Après avoir parcouru la liste ci-dessus, on pourrait se demander, pourquoi avons-nous besoin de modeler le profilés en acier sous différentes formes, utilisez plutôt des formes solides (rectangulaire, carrée, polygones circulaires ou autres)? Afin de connaître la raison, nous devons comprendre un peu les applications de chargement, phénomènes structurels soumis à l'élément, paramètres qui contrôlent la capacité structurelle d'un membre.

Les applications de charge les plus courantes rencontrées dans la construction comprennent une ou une combinaison des:

• Charges ponctuelles
• Charges uniformément réparties
• Moment / flexion directe
• Rotation

En fonction du type et de la manière de la ou des applications de charge, un élément est soumis à un ou à une combinaison de phénomènes structurels tels que:

• Compression
• Tension
• Tondre
• Flexion
• Torsion

Afin d'évaluer un membre par rapport aux phénomènes mentionnés ci-dessus, il y a peu de paramètres (y compris, mais sans s'y limiter) qui indiquent la résistance offerte telle que:

• Aire de la section transversale
• Profondeur totale
• Épaisseur du Web, Bride / s, et jambes
• Moment d'inertie et / ou module de section
• Constante de torsion

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Revenir en arrière pour mouler une section solide en différents profilés en acier; Basé sur plusieurs combinaisons de charges, charge appliquée, Phénomènes structuraux soumis et paramètre de résistance requis, les sections pleines sont moulées et configurées selon divers profils de forme. Le moulage d'une section solide en profilés de forme permet d'obtenir un rapport matière / capacité élevé. C'est à dire, conservation de la consommation d'acier (volume et poids).

Ici, nous passons brièvement en revue chaque type de section. Nous analysons chaque type de section en fonction de critères de conception structurelle, avantages de la convivialité et du profil de forme.

Je forme / Forme en W / Forme en H

Le profil de forme de cette section ressemble à l'alphabet «I» ou «H». La forme W est la notation courante utilisée dans Acier AISC Manuel de construction pour ce type de section. Cette section est utilisée pour tous les types de combinaisons de charges, sauf rotation pure. Cette section est très efficace pour résister (en ordre) flexion, et compression. Les utilisations les plus courantes de cette section sont les poutres / poutres, colonnes dans Bâtiments et ponts.

Avantages

• Haute conservation de l'acier par rapport à une section rectangulaire ou carrée pleine.
• Membre universel - peut être utilisé pour la plupart des applications d'éléments de structure.
• Large gamme de sections définies dans les manuels de conception de l'acier, permet une conception structurelle optimale.
• Fournit une bonne compatibilité pour les connexions à d'autres membres principaux ou secondaires.

Désavantages

• Ne peut pas être chargé dans la direction X-X, car la section offre très peu de capacité structurelle par rapport à la direction Y-Y.
• Offre moins de résistance à la torsion, puisqu'il s'agit d'une section ouverte.

figure: Utilisation typique de la section en forme de I en tant que poutres et colonnes

Forme en C / Chaînes

Le profil de forme de cette section ressemble à l'alphabet «C»; c'est pourquoi nous les appelons forme C. Channel est la notation courante utilisée dans Construction en acier AISC manuel pour ce type de section Cette section est principalement utilisée pour les applications de charge uniformément réparties avec un petit moment / flexion. Cette section est très efficace pour être utilisée comme élément structurel secondaire où la charge est transférée sur d'autres éléments structurels primaires. Les utilisations les plus courantes de la forme en C / des profilés en tant que membre structurel secondaire sont les solives transversales supportant le plancher, pannes pour fermes de toit, montants dans la charpente murale, éléments de support pour assemblages de plafond, etc.

Avantages

• Substitut idéal pour la forme en I lorsque la flexion n'est pas un facteur critique, conserver près de la moitié de l'acier.
• Fournit une capacité structurelle élevée lorsqu'il est utilisé avec un système à membres multiples. Ex. Système de solives de plancher, Pannes dans la ferme de toit, etc.
• Peut être placé dos à dos pour créer une section virtuelle en forme de I.
• Fournit une bonne compatibilité pour la connexion à d'autres éléments en acier et aux surfaces en béton / brique.

Désavantages

• Très instable lorsqu'il est chargé sans contreventement de la bride supérieure, en raison d'une géométrie asymétrique dans l'axe Y-Y.
• Ne convient pas aux applications à forte charge.

figure: Utilisation typique de la section en forme de C en acier léger comme poteaux pour les solives de mur et de toit

Forme en L / Angle

Le profil de forme de cette section ressemble à l'alphabet «L»; c'est pourquoi nous les appelons L Shape. Cette section est également appelée «angle» comme indiqué dans le manuel de construction en acier AISC et également en raison de sa faisabilité pour accueillir des connexions angulaires. Cette section est très utilisée pour les applications de charge ponctuelle pour résister au cisaillement, tension et compression. Cette section est parfaite pour être utilisée comme élément de connexion, composant principal d'un membre construit, etc.. Les utilisations les plus courantes de cette section sont la connexion entre les formes en I et / ou d'autres formes, contreventement dans les membres de la ferme, Accords, Lattes et / ou lacets du membre construit, Membres de diaphragme dans le système de poutre de pont, Éléments de renfort d'âme pour les sections en I, etc.

Avantages

• Fournit une capacité structurelle élevée dans les connexions pour résister au cisaillement des boulons / soudures.
• Très préféré pour être utilisé comme élément de contreventement pour les fermes, car ils offrent une bonne combinaison de capacité de flexion axiale (Tension / Compression).
• Peut être placé dos à dos pour créer une section virtuelle en forme de T.

Désavantages

• Géométrie asymétrique dans les directions X-X et Y-Y.
• Très faible rapport matériau/capacité structurelle offert, par rapport à d'autres sections de forme

figure: Utilisation typique de la forme en I comme poutres principales, et angles comme diaphragmes dans le système de poutres de pont

Forme en T / Tees structurels

Le profil de forme de cette section ressemble à l'alphabet «T»; c'est pourquoi nous les appelons en forme de T. Le té structurel est une notation courante utilisée dans le manuel de construction en acier AISC pour ce type de section. Cette section est généralement séparée des formes en I standard en supprimant la bride inférieure. Cette section peut être utilisée pour toutes les applications de charge similaires à la section en forme de I. Cette forme offre une capacité de flexion significative du côté de la bride par rapport au côté sans bride. Les utilisations les plus courantes de cette section sont les éléments de connexion entre les formes en I ou d'autres formes, poutres secondaires (linteaux), Membre de corde dans les fermes et membre principal de l'élément construit, Membres de membrane d'extrémité dans le système de poutre de pont, etc..

Avantages

• Substitut idéal pour les sections en forme de I où la flexion d'un côté n'est pas significative ou pour réduire la profondeur globale de l'élément.
• Offre une haute axiale - capacité de flexion par rapport à la forme en L, en raison de la profondeur et de la symétrie de l'âme.

Désavantages

• Ne peut pas être chargé dans la direction X-X, car la section offre très peu de capacité structurelle par rapport à la direction Y-Y.
• Applications très limitées en raison de la géométrie asymétrique autour de l'axe X-X.

figure: Elément structurel en forme de T typique

Carré, Rectangulaire, et section de structure creuse ronde (HSS)

La section structurelle creuse (HSS) est obtenu par des tubes en acier aux formes de Carré, Rectangulaire et Rond/Circulaire. Cette section est une classe fermée, par rapport aux autres sections discutées ci-dessus. Cette section est hautement applicable pour les charges ponctuelles et la rotation. Cette section offre une capacité structurelle élevée contre la compression et la torsion. Les utilisations les plus courantes de cette section sont les colonnes structurelles, arbres, etc.

Avantages

• Fournit une résistance à la torsion élevée par rapport à I, C, L, et formes en T.
• Fournit une capacité structurelle élevée dans les deux sens (X-X et Y-Y) par rapport à moi, C, L, et formes en T.
• Peut être utilisé comme enveloppe pour colonne en béton pour une capacité axiale accrue.
• Poids relativement bénéfique:rapport de capacité (en axial)

Désavantages

• Pas couramment utilisé comme élément de flexion en raison de l'utilisation plus importante d'acier par rapport à une section en forme de I équivalente.
• Les connexions telles que le boulonnage sont difficiles à installer, puisque la section est fermée.

figure: Utilisation typique de la forme HSS comme colonne, Je forme comme poutres primaires et forme C comme poutres secondaires

Conclusion

Les autres sections de forme qui sont également utilisées comme élément en acier sont la section de tuyau, Section de la plaque, et sections Bar. Sur la base de la discussion ci-dessus, nous pouvons maintenant comprendre les différences entre les différentes sections de forme, leurs avantages relatifs, leurs forces structurelles, etc.. Une conception structurelle optimale comprend toutes les sections de forme individuelles ci-dessus pour être correctement choisies, conçu pour supporter et transmettre correctement les charges dans toute la structure.

La prochaine fois que nous verrons diverses sections d'acier en construction, nous savons maintenant pourquoi une forme spécifique est utilisée comme élément de structure. Nous pouvons également comprendre l'importance du profil de forme de la section dans le conception structurelle et construction.