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L'acier est l'un des matériaux de structure les plus utilisés, en raison de sa résistance, de sa valeur de la ferraille et de sa facilité de transport. Il est utilisé pour les conduites (eau, distribution d’air comprimé et de gaz), les conduites de services publics, les structures de distribution de carburant, les systèmes d’égout, les structures de pontons et une foule d’accessoires tels que cales, tasseaux, bornes, supports de dilatation et ancres. Les structures en acier sont exposées à divers risques environnementaux et autres qui compromettent gravement leur intégrité structurelle, leur sécurité et leur longévité.
Corrosion
L'acier est sensible à la corrosion dans les atmosphères extérieures. La corrosion est la destruction d'un métal en raison de sa réaction avec l'oxygène atmosphérique. Cette oxydation électrochimique produit de l'oxyde métallique ou de la rouille. Les structures en acier doivent être protégées de manière adéquate par l'application d'une barrière appropriée entre l'élément métallique et l'atmosphère. Les préparations de surface assurent la protection et prolongent la durée de vie utile d'une structure en acier. Parmi les méthodes de préparation de surface en acier les plus courantes figurent le sablage à l'abrasif à sec, le sablage à l'eau, les revêtements de goudron de houille, la peinture et la substitution de l'acier par des alliages résistant à la corrosion, tels que les alliages de titane, les alliages de nickel, les alliages d'aluminium et l'acier inoxydable. Ces méthodes, ainsi que d'autres méthodes de protection contre la corrosion, sont généralement coûteuses et limitées par des limitations pratiques telles que l'accessibilité, l'emplacement et l'heure.
Traitement ignifuge
Les éléments structurels en acier nécessitent un traitement ignifuge coûteux. Bien que les éléments en acier, tels que les structures autonomes, soient incombustibles, leur résistance diminue à haute température en raison d'un incendie ou lorsque d'autres matériaux dans un bâtiment brûlent, les rendant ainsi susceptibles de flambage. En outre, l'acier, excellent conducteur de chaleur, enflamme les matériaux en contact et provoque des incendies qui se propagent rapidement à d'autres parties d'un bâtiment. Les structures en acier peuvent nécessiter une protection ignifuge supplémentaire, et les bâtiments peuvent devoir être installés avec des systèmes de sprinkleurs appropriés, comme défini par les exigences du code du bâtiment d'une localité particulière. Les revêtements ignifuges, tels que les revêtements minéraux expansés, le béton et les matériaux intumescents, garantissent que la température de l'acier ne dépasse pas les limites d'inflammation en cas d'incendie. Souvent, les structures en acier sont enfermées dans des enveloppes en blocs de gypse, en blocs de maçonnerie, en panneaux de gypse et en tuiles d'argile qui les protègent de la chaleur. Ces boîtiers sont généralement coûteux et nécessitent un entretien supplémentaire.
Fatigue et fracture
Selon Jack C. McCormac dans le livre «Structural Steel Design», les éléments en acier sont sujets à la fatigue. De grandes variations de résistance à la traction exposent les éléments en acier à une tension excessive, ce qui réduit leur résistance globale. L'acier est également susceptible de se fracturer lorsqu'il perd sa ductilité. Cela augmente ses chances de flambage, ce qui est généralement contrebalancé par l'ajout de colonnes en acier coûteuses qui rigidifient la structure primaire.