Si vous avez évalué le prix d'un bâtiment en acier, vous êtes probablement tombé sur une multitude de termes : poutres en I-, pannes, goussets, traverses. Les dessins montrent des formes et des étiquettes, mais ils n'expliquent généralement pas ce qu'est chaque pièce, quel travail elle fait ou comment elle se connecte au reste du cadre. C’est cet écart qui rend les devis difficiles à comparer et les décisions plus difficiles à prendre.
Ce guide couvre trois éléments : les principaux types de composants de structure en acier, la fonction remplie par chaque type et la manière dont toutes ces pièces fonctionnent ensemble en un seul système. À la fin, vous devriez être capable de regarder un dessin de bâtiment en acier et de savoir réellement ce que vous regardez.
Quels sont les composants d’un bâtiment en acier ?
Les composants de structure en acier sont les pièces individuelles qui forment la charpente, l'enveloppe et les connexions d'un bâtiment en acier. Les gens de l'industrie appellent également ces composants de construction en acier ou pièces de construction en acier, et les termes signifient la même chose. Chaque partie a un type et une fonction. Certains portent du poids, d’autres résistent au vent et d’autres encore empêchent l’eau d’entrer.
Ces éléments se répartissent en quatre groupes : la charpente principale, la charpente secondaire, l'enveloppe du bâtiment et les connexions. Les sections ci-dessous couvrent les types au sein de chaque groupe, la fonction remplie par chaque type et la manière dont les groupes se connectent pour former un système de travail.
Les quatre types de composants de construction en acier
Lorsque vous examinez un devis pour une construction en acier, les articles sont généralement classés en quatre groupes, même si le fournisseur ne les étiquete jamais de cette façon. Un groupe couvre le cadre principal. L’un couvre les supports qui relient ce cadre ensemble. L’un couvre les panneaux et l’isolation qui protègent des intempéries. Et l’un couvre les boulons, les plaques et le matériel qui maintiennent le tout en place.
Voici la version courte :
- Cadrage primaire :La structure principale. Les colonnes, les chevrons et les poutres en I-supportent la majeure partie de la charge.
- Cadrage secondaire :Supports qui lient le cadre ensemble. Les pannes, les traverses et les contreventements conservent leur forme et résistent au vent.
- Enveloppe du bâtiment :Le revêtement extérieur. Les panneaux de toit, les panneaux muraux et l'isolation protègent des intempéries.
- Connexions et fixations :Le matériel. Les goussets, les boulons et les plaques de base maintiennent chaque pièce en place.
Chaque groupe dépend de celui en dessous. Un cadre solide avec une connexion faible échoue toujours, et une bonne enveloppe enroulée autour d'un cadre médiocre ne durera pas de toute façon. Une fois que vous pouvez trier un devis selon ces quatre groupes, le document devient beaucoup plus facile à lire.
Charpente principale : la structure porteuse principale-
La charpente primaire est la structure centrale du bâtiment. Il transporte les charges principales et les envoie jusqu'aux fondations.
Les colonnes se tiennent debout et supportent le poids du toit et des étages situés au-dessus. Leur espacement définit l'espace au sol ouvert à l'intérieur du bâtiment, de sorte qu'un espacement plus large des colonnes signifie une plus grande surface au sol ouverte, mais cela augmente également le coût de chaque poutre.
Des chevrons traversent le sommet du bâtiment et soutiennent le toit. Ils reposent sur les colonnes et supportent les charges du toit telles que la neige, le vent et le poids des panneaux de toit eux-mêmes.
Je- rayonnetirez leur nom de leur forme, qui ressemble à la lettre I lorsque vous la voyez se terminer-. Cette forme place plus de matériau sur les brides supérieure et inférieure, là où la contrainte de flexion est la plus élevée, et moins dans l'âme centrale, où l'acier ne fait pas autant de travail. Le résultat est une poutre solide qui utilise de l’acier là où cela compte réellement. La plupart des bâtiments en acier utilisent des poutres à larges ailes-, un type courant de poutre en I-avec des ailes plus larges que les styles plus anciens.
Pour les acheteurs, les principales décisions de cadrage déterminent à la fois le coût et la fonctionnalité. Des portées plus grandes et des charges plus lourdes nécessitent des poutres et des colonnes plus grandes. Par conséquent, avant de signer une conception, il convient de se demander comment l'espacement des colonnes affecte votre plan d'étage et les modifications que vous pourriez souhaiter ultérieurement.
Cadrage secondaire : support du cadre principal
La charpente secondaire comble les espaces entre la charpente principale et maintient la forme du bâtiment.
Les pannes traversent le haut des chevrons et soutiennent les panneaux du toit. Leur espacement détermine la charge que le toit peut supporter, y compris la neige et la circulation piétonnière pendant l'entretien.
Les poutres font le même travail sur les murs, passant entre les colonnes pour maintenir les panneaux muraux en place.
Le contreventement empêche le bâtiment de osciller ou de se tordre sous l’effet du vent ou de la force sismique. Le contreventement en X-utilise des tiges d'acier croisées ou des angles entre les colonnes, tandis que les cadres de portail s'appuient sur des joints rigides entre poutres-et-colonnes au lieu de contreventements diagonaux, ce qui maintient les ouvertures dégagées pour les portes et les fenêtres.
Les choix de cadrage secondaires comptent plus qu’ils ne le paraissent au premier abord, en particulier pour les projets futurs. Les ouvertures murales, les mezzanines et les supports d'équipement dépendent tous de l'emplacement des poutres et des pannes, donc si vous envisagez d'agrandir plus tard, cela vaut la peine d'en parler à votre fournisseur maintenant plutôt qu'après la montée du cadre.
Composants de connexion : goussets et fixations
Les connexions maintiennent le cadre ensemble au niveau de chaque joint, et un cadre n'est jamais aussi solide que sa connexion la plus faible.
Les goussets sont des plaques d'acier plates qui relient deux ou plusieurs éléments structurels en un seul point, par exemple à l'endroit où une poutre rencontre un poteau ou à l'endroit où les éléments de ferme se croisent. La plaque répartit la charge sur le joint au lieu de la laisser se concentrer sur un petit endroit. Sans un gousset approprié, un joint peut se fissurer ou s'effondrer bien avant que les poutres elles-mêmes n'atteignent leur limite.
Les connexions se présentent généralement sous deux formes. Les connexions boulonnées s'assemblent sur le terrain, coûtent moins cher à installer, ne nécessitent pas de soudeur sur site et permettent une inspection facile ultérieurement, car les boulons desserrés sont visibles et faciles à réparer. Les connexions soudées offrent à la place un joint continu et rigide ; ils coûtent souvent plus cher en main d'œuvre et nécessitent un soudeur certifié, mais ils peuvent supporter des charges que les boulons seuls ne peuvent pas supporter.
Les plaques de base se trouvent au bas de chaque colonne et répartissent leur charge sur une zone plus large de la fondation, tandis que les boulons d'ancrage traversent la plaque de base dans le béton pour maintenir la colonne en place.
Lorsque vous examinez un devis, il est utile de vérifier si les connexions sont boulonnées, soudées ou une combinaison des deux, car ce choix affecte votre calendrier de construction, les besoins de votre équipe et votre maintenance en fin de compte.
Composantes de l'enveloppe du bâtiment
L'enveloppe est ce que la plupart des gens remarquent en premier, et c'est aussi ce qui maintient l'intérieur du bâtiment utilisable.
Les panneaux de toiture et de mur se déclinent en plusieurs profils, tels que ceux à joint debout et ondulés. Les panneaux à joints debout ont des coutures surélevées qui cachent les attaches, ce qui donne un aspect plus propre et généralement une durée de vie plus longue, tandis que les panneaux ondulés coûtent moins cher et montent plus rapidement, bien que les attaches restent visibles en surface.
Isolation des bâtiments en acierretient la chaleur à l'intérieur en hiver et à l'extérieur en été, et joue également un rôle dans le respect des codes de construction locaux. Il vaut donc la peine de vérifier votre plan d'isolation par rapport aux exigences du code avant de finaliser une conception.
Les garnitures, les solins et les fermetures scellent les espaces où les panneaux se rejoignent, aux coins, aux avant-toits et aux ouvertures de porte. Ces éléments paraissent petits sur le papier mais sont très importants dans la pratique : un bâtiment avec une charpente solide et des garnitures médiocres aura toujours des fuites. Les acheteurs sous-estiment souvent ce coût, il vaut donc la peine de demander à votre fournisseur le prix complet de l’ensemble de finitions à l’avance au lieu d’une estimation approximative.
Comment ces composants fonctionnent ensemble
Chaque partie d’un bâtiment en acier se trouve quelque part sur un chemin de charge, le chemin qui transporte la force du toit jusqu’au sol.
Voici comment cela se déroule dans la pratique. Une charge de neige atterrit sur le panneau de toit, qui transmet cette charge aux pannes situées en dessous. Les pannes le transportent jusqu'aux chevrons, les chevrons l'envoient vers le bas à travers les colonnes et les colonnes le transmettent aux plaques de base et, enfin, dans la fondation.
À chaque étape du processus, une connexion transfère la charge d’une pièce à la suivante. C'est pourquoi les goussets et les joints boulonnés ou soudés sont tout aussi importants que les poutres elles-mêmes. Un maillon faible n’importe où dans cette chaîne met en danger l’ensemble de la structure, quelle que soit la qualité de la construction du reste.
Choisir les bons composants pour votre projet
A bâtiment à structure métalliqueest un système complet, pas seulement un ensemble de pièces séparées. Une fois que vous aurez compris comment ces composants fonctionnent ensemble, un devis ou un dessin de conception ne ressemblera plus à une liste de termes déroutants.
Avant de faire appel à un fournisseur de bâtiments en acier, assurez-vous d'examiner les composants inclus, l'approche de conception et si le système répond aux besoins de votre projet. Un bâtiment en acier-bien conçu commence par le choix des composants adaptés à la tâche.
FAQ
Quels sont les principaux éléments d’une structure en acier ?
Les principaux éléments d'une structure en acier comprennent la charpente primaire (colonnes et poutres), la charpente secondaire (pannes et poutres), les systèmes de contreventement, l'enveloppe du bâtiment (panneaux de toit et de mur, isolation) et les connexions telles que les boulons et les plaques de base.
Quelle est la différence entre une poutre en I-et d'autres formes de poutre ?
Une poutre en I-a une section transversale-en forme de lettre I, avec de larges ailes en haut et en bas et une âme plus fine au milieu. Cette forme résiste bien à la flexion et utilise moins d’acier qu’une poutre rectangulaire solide de même résistance.
Les pannes et les poutres sont-elles la même chose ?
Pas tout à fait. Les pannes soutiennent le toit, les poutres soutiennent les murs et, bien que les deux soient des éléments de charpente secondaires qui maintiennent les panneaux en place, ils se trouvent dans différentes parties du bâtiment.
