Profilés creux SHS, RHS et CHS : Guide de l’ingénieur sur les sections creuses

Introduction

En tant qu'architecte ou ingénieur structure, vous vous apprêtez à entamer un nouveau projet. Vous concevez la structure d'un immeuble de bureaux moderne à aire ouverte, d'une passerelle piétonne ou d'une imposante charpente industrielle. Un dilemme se pose : opter pour les poutres en acier massif éprouvées (poutres en H ou en I, par exemple) ou tirer parti des profilés creux en acier modernes ?

Cela change tout pour le projet. tuyau à section creuseest la meilleure option dans la plupart des situations. Ses lignes épurées mettent en valeur l'esthétique du produit, mais sa véritable valeur, ce qui le caractérise, réside dans son rapport résistance/poids exceptionnel. Choisir les profilés creux appropriés permettra de réduire considérablement le poids total de votre structure, et donc de diminuer significativement le coût total de votre projet.

Voici un résumé d'un guide destiné aux ingénieurs, aux concepteurs et aux responsables des achats. Nous vous présenterons les différents types de profilés creux structuraux (SHS, RHS et CHS), examinerons leurs propriétés mécaniques spécifiques (caractères) et vous proposerons un guide d'achat simple qui vous permettra de trouver le produit le plus rentable et le plus adapté à votre projet au meilleur prix.

Qu'est-ce qu'une section creuse en acier ?

Un profilé creux en acier est un type de profilé tubulaire creux en acier. Alors qu'un tuyau classique est destiné au transport de fluides, un profilé creux structurel (HSS) est conçu et fabriqué spécifiquement pour supporter des charges structurelles.

Le principal avantage d'un tube à section creuse réside dans son efficacité intrinsèque. La résistance du tube provient du matériau situé sur ses bords extérieurs, et non du matériau au centre (l'« axe neutre »). En déplaçant l'acier des zones centrales désormais improductives vers la surface extérieure « active », une section creuse génère un moment d'inertie considérablement plus élevé et, par conséquent, un rapport résistance/poids extrêmement élevé.

Analyse quantitative : Le rapport coût-bénéfice résistance/poids

Cette efficacité n'est pas qu'une simple théorie ; elle a des implications financières directes et considérables.

• Réduction du poids :Les profilés creux en acier peuvent offrir la même résistance (capacité portante) qu'une poutre en I pleine, tout en utilisant jusqu'à 30 % d'acier en moins en poids.
• Total CoûtÉconomies :La réduction du poids est le principal facteur d'économie. Le coût par tonne d'un profilé creux peut être légèrement supérieur à celui d'une poutre ouverte, du fait de sa production plus complexe, mais le coût global du projet diminue considérablement.
• Matériaux inférieurs Coût:Vous devez simplement achetermoins de tonnage d'acier.
• Transport inférieur Coût:Un poids réduit de 30 % signifie des frais de transport nettement inférieurs. fournisseurs de profilés creux.
• Fabrication et installation inférieures Coût:Les sections plus légères sont plus faciles à soulever, à manipuler et à souder, ce qui réduit le temps d'utilisation de la grue et la main-d'œuvre.
• Fondations inférieures Coût:La réduction du poids propre de l'ensemble de la structure peut permettre d'utiliser des fondations en béton plus petites et moins coûteuses.

Les principaux types de profilés creux (SHS, RHS et CHS)

Il est important de connaître les trois types de profilés creux pour choisir le plus adapté. Le choix dépend des exigences de charge et de fabrication spécifiques à votre application. Voici une comparaison entre les profilés creux carrés (SHS), les profilés creux rectangulaires (RHS) et les profilés creux cylindriques (CHS).

1. Lycée secondaire (Section creuse carrée)

• De quel type s'agit-il ?UN tuyau à section creuseà section carrée.
• Personnage (Propriétés) :Ce qui caractérise un profilé creux carré (SHS), c'est sa symétrie. Sa résistance et sa rigidité sont identiques selon les axes X et Y. Grâce à cette simplicité géométrique, il est extrêmement facile à travailler. Sa facilité de découpe, d'assemblage en biseau et de soudage, ainsi que la possibilité de l'assembler à des éléments structuraux plats grâce à ses surfaces planes, permettent un raccordement aisé à d'autres éléments plats.
• MeilleurApplications :

○Articles et rubriques :Sa résistance uniforme en fait un excellent choix pour les charges de compression verticales.

○Châssis de machines :Facile à transformer en cadres complexes et rigides.

○Rambardes et balustrades :Lignes épurées et joints faciles à souder.

2. RHS (Profilé creux rectangulaire)

• De quel type s'agit-il ?UN tuyau à section creuseà section rectangulaire.
• Personnage (Propriétés) :La caractéristique principale d'un profilé rectangulaire creux (RHS) réside dans son efficacité structurelle. Il présente des valeurs de résistance et de rigidité différentes selon ses axes principaux et secondaires. Ceci permet à l'ingénieur d'optimiser sa conception en orientant le côté le plus profond et le plus résistant vers la charge principale, tout en conservant les mêmes surfaces planes et la même facilité de fabrication qu'un profilé carré creux (SHS).
• MeilleurApplications :

○Poutres, chevrons et pannes :Elles peuvent être orientées de manière à offrir une résistance maximale aux charges de flexion, ce qui les rend très efficaces.

○Treillis :Un élément idéal pour les structures à fermes, alliant haute résistance et points de connexion plats.

○Structures de construction :Le plus courant taperpour la construction et la fabrication de structures à usage général.

3. CHS (Profilé creux circulaire)

• De quel type s'agit-il ?Un rond classique tuyau à section creuse.
• Personnage (Propriétés) :Le profilé CHS présente une résistance identique dans toutes les directions (360 degrés). Son profil lisse et arrondi, dépourvu d'arêtes vives, lui confère une esthétique unique et réduit le coefficient de traînée dans l'air et sur l'eau. Toutefois, sa surface incurvée peut accroître la complexité et le coût de fabrication ainsi que de son assemblage à d'autres éléments.
• MeilleurApplications :

○Esthétique et architecturale :Le meilleurchoix pour les structures exposées où l'esthétique est primordiale (par exemple, les toits de stades, les terminaux d'aéroport, les auvents).

○Transport de fluides et de gaz :Il s'agit également d'un tuyau standard, il peut donc servir à la fois d'élément de structure et d'élément structurel. etun moyen de transport.

○Mâts, pylônes et ponts :Sa faible résistance au vent et sa résistance uniforme sont idéales pour les structures hautes ou complexes.

Comment acheter le bon profilé creux (Guide d'achat)

Lorsque vous choisissez d'acheter des profilés creux, vous achetez un produit technique. Votre cahier des charges est essentiel pour obtenir le matériau adapté au prix juste pour les profilés creux.

Norme critique : ASTM A500

Il existe d'autres normes, mais la norme ASTM A500 est la norme principale pour les tubes SHS en Amérique du Nord. Elle couvre la composition chimique, les propriétés mécaniques (voir la section « Caractéristiques ») et les tolérances dimensionnelles. Lorsque vous achetez un produit conforme à la norme ASTM A500, vous avez la garantie d'acquérir un produit conçu et vérifié pour un usage structurel, et non un tube à usage général de qualité inférieure.

Comprendre les notes (Note B vs. Note C)

Il s'agit d'un projet critique, piloté par des ingénieurs. coût-analyse de sauvegarde. ASTM A500Il est généralement produit en plusieurs qualités, les qualités B et C étant les plus courantes.

• ASTM A500 Grade B :

○ Limite d'élasticité minimale : 46 000 psi (pour SHS/RHS), 42 000 psi (pour CHS)

• ASTM A500 Grade C :

○ Limite d'élasticité minimale : 50 000 psi (pour SHS/RHS), 46 000 psi (pour CHS)

Analyse coûts-avantages : Un tube de qualité C peut coûter un peu plus cher à la tonne chez les fournisseurs de profilés creux. Cependant, sa résistance supérieure permet souvent d'utiliser une paroi plus mince pour obtenir la même capacité portante. Cette réduction de la quantité totale d'acier nécessaire se traduit généralement par un coût global de projet inférieur. Consultez toujours votre ingénieur pour déterminer si la qualité C est la plus avantageuse.

Principaux facteurs de coûts à analyser

La finale prix de la section creuseLe montant de votre devis sera déterminé par les facteurs suivants :

• Matière première Coût:Le marché fluctuant prixLa base est une bobine d'acier.
• Épaisseur de paroi :Il s'agit du principal facteur influençant le poids et, par conséquent, le total. coût.
• Grade:Comme indiqué, la note C peut présenter une légère différence. prixque la note B.
• Finition de surface :La finition standard est noire (acier nu avec une légère couche d'huile). Si votre projet doit être protégé contre la rouille, l'option de galvanisation à chaud engendrera un coût important pour le processus de finition, mais est indispensable pour une utilisation en extérieur.

Conclusion

Le profilé creux en acier moderne est le produit de construction le plus répandu et le plus adaptable. Pour une conception optimale, l'ingénieur doit maîtriser les caractéristiques et les applications des trois principaux types de profilés creux : SHS, RHS et CHS. En définitive, en s'éloignant des poutres pleines traditionnelles et en privilégiant les profilés creux structuraux offrant un rapport résistance/poids supérieur, il est possible de réduire considérablement le coût total du projet.

FAQ

• Q1 : Quelle section creuse est la meilleurpolyvalent ?
  • A1 :Pour la plupart des applications structurelles générales, SHS (carré) et RHS (rectangulaire)sont considérés comme meilleuret les plus polyvalents et pratiques. Leurs surfaces planes les rendent nettement plus faciles, plus rapides et moins coûteuses à fabriquer, à découper et à souder que la surface courbe d'un profilé creux circulaire, qui nécessite souvent une découpe de profil complexe.

• Q2 : Quel est le principal coûtQuelle est la différence entre les sections creuses et les sections ouvertes (comme les poutres en I) ?
  • A2 :Le prix de la section creuseLe coût par tonne peut être légèrement supérieur à celui d'une poutre en I, car il s'agit d'un produit plus complexe à fabriquer. Cependant, le projet global coûtest souvent nettement inférieurEn effet, le poids plus léger de la partie creuse (jusqu'à 30 % de moins) signifie que vous acheterUn tonnage moindre. Cette économie est amplifiée par la réduction des coûts de transport, de manutention et d'installation.

• Q3 : Où puis-je acheterprofilés creux certifiés ASTM A500 ?
  • A3 :Vous devriez toujours acheterd'un fabricant ou fournisseur réputé et certifié comme Acier CortecUn fournisseur professionnel fournira un certificat d'essai en usine (MTC) complet avec chaque commande, attestant de la traçabilité des propriétés chimiques et mécaniques du produit jusqu'à son origine. ASTM A500standard, vous garantissant ainsi de recevoir un produit conforme et de qualité structurelle.