De plus en plus d’éléments de charpente en acier se prêtent au moulage, en raison des nombreux avantages de cette solution. Les pièces moulées en acier offrent non seulement une finition sans joints visibles, idéale pour l’acier de charpente apparent, mais aussi des atouts appréciables du point de vue de la conception des structures.
Un nœud en acier coulé peut servir de jonction pour plusieurs membrures formant un élément de charpente. Dans le cas d’un assemblage mécanosoudé de type classique, l’étendue des soudures peut concentrer des contraintes résiduelles à l’endroit du raccord. Le concepteur d’assemblage doit faire preuve de prudence lorsqu’il conçoit les détails d’un tel élément, surtout s’il s’intègre dans une charpente exposée à la fatigue, où des cycles de charge cycliques entraînent un risque de formation et de propagation de fissures pendant la durée de vie nominale de la structure. Un nœud en acier coulé offre un net avantage en matière de résistance à la fatigue, les assemblages soudés à forte concentration des contraintes se trouvant éloignés et séparés des points de changement abrupt de géométrie, lesquels sont également soumis à des contraintes géométriques.
Il est non seulement possible d’adapter et de former un nœud en acier coulé pour obtenir un détaillage favorable sur le plan de la fatigue – qui réduit la concentration de contraintes dans le joint –, mais aussi de sélectionner les propriétés chimiques et le traitement thermique des pièces en acier moulé pour assurer leur résilience à l’endroit des encoches et leur résistance à la rupture cassante. Les ingénieurs peuvent également tirer parti des pièces moulées en acier dans les zones à forte sismicité et pour le renforcement parasismique de structures vieillissantes. En raison de leur nature isotropique et adaptable, les éléments en acier coulé sont à même d’assurer un amortissement hystérétique par leur propre plastification. De plus, les concepteurs peuvent mettre à profit la latitude géométrique des raccordements en acier coulé pour éliminer les effets de décalage en cisaillement de l’assemblage et accroître la rigidité tout en réduisant la déformation et les vibrations.
Les pièces moulées en acier sont intéressantes non seulement sur le plan esthétique, structural et qualitatif, mais aussi sur le plan économique. En effet, même si elles semblent a priori plus chères que des éléments soudés classiques, une fois tous les coûts pris en compte – et non les seuls coûts des matériaux et de la fabrication –, elles peuvent s’avérer la solution la plus abordable. Par exemple, une pièce moulée en acier peut réduire fortement les coûts de main-d’œuvre par l’élimination des opérations de soudure sur chantier.
Pour mieux comprendre les nombreux avantages des pièces moulées en acier, nous vous invitons à lire les articles suivants de la revue Avantage acier :
- DE OLIVEIRA, Carlos et Michael Gray. « Des moulages d’acier pour une construction en acier innovatrice : Surmonter des défis de conception technique avec les moulages », Avantage acier, ICCA, numéro 52, été 2015.
- JENKS, Charlie. « Soutenir le complexe Queen Richmond Centre West », Avantage acier, ICCA, numéro 55, été 2016.
