Qu'est-ce que la conception de structures en acier ?

L'acier est le matériau de construction le plus couramment utilisé dans le monde aujourd'hui. Son rapport résistance/poids, sa durabilité, son élasticité, sa souplesse, son respect de l'environnement et son attrait esthétique simple ont, au cours des plus de 100 ans depuis son invention, fait de l'acier le composant structurel intégral de pratiquement toutes les structures commerciales importantes existantes. Des gratte-ciel aux ponts, des automobiles aux navires, des pipelines aux portiques de fusées, la durabilité et la polyvalence de l'acier rendent ces installations de la civilisation moderne possibles.

Bien sûr, avec l'avènement de l'acier est venu le concept de conception de charpente métallique. Pour être correctement érigées, les configurations géométriques des structures en acier, les différents facteurs impliqués dans la construction d'un gratte-ciel en acier, par exemple, doivent être calculés et affinés, souvent avant même que l'acier à utiliser ne soit coulé. Dans la progression d'une structure en acier de l'idée à l'érection, un ingénieur en structure d'acier est parmi les premiers experts à être enrôlé dans le processus de construction.

L'essentiel de la conception en acier de construction, par opposition à la conception architecturale, est l'assurance de l'intégrité structurelle d'un bâtiment en acier, d'un pont, d'un véhicule, d'une tour, etc. La conception en acier de construction englobe la familiarité avec les différents types d'acier et d'alliages à base d'acier, s'appuyer sur des formules décrivant la résistance aux contraintes et les facteurs de charge, entre autres, des poutres en acier, des colonnes, des entretoises, des connecteurs et des suspentes, ainsi qu'une vaste maîtrise des formes géométriques et des mathématiques de la construction. Si l'un des composants de conception ou physiques échoue, le résultat est inévitable. Les considérations esthétiques relèvent plus directement de la provenance d'un architecte et n'ont aucune incidence sur la bonne performance du squelette en acier d'une structure.

La conception de l'acier de construction a évolué en se concentrant uniquement sur la rigidité que l'acier peut fournir et fournit une structure, aux avantages que l'acier offre en termes de flexibilité structurelle, permettant à une structure de mieux résister aux contraintes de la nature et de l'homme. Fait intéressant, le principal moteur de cette évolution dans la conception de l'acier de construction a été les tremblements de terre. La conception préliminaire de structures en acier à plusieurs étages et de longues portées en acier est généralement basée sur l'efficacité avec laquelle la structure résistera à un tremblement de terre majeur. La résistance au vent est également un facteur majeur dans la conception et la construction de grandes structures en acier, tout comme le terrorisme.

À ses débuts, la conception de l'acier de charpente a été réalisée grâce à des heures de calcul physique minutieux, de dessin et, très souvent, d'essais et d'erreurs. Au fur et à mesure que la qualité de l'acier s'est améliorée, la mécanique de la conception de l'acier de construction s'est également améliorée. La conception assistée par ordinateur (CAO) est peut-être l'outil le plus innovant et le plus efficace dans l'avancement de la conception de l'acier de construction, soulageant l'ingénieur en structure de l'ennui et des erreurs inhérents au calcul physique et à la rédaction manuelle. La CAO garantit un processus de conception beaucoup plus rapide et beaucoup plus précis à un coût nettement inférieur.