Abstract :
[en] Among the existing solutions to reduce material consumption in the construction sector, the steel market is continuously witnessing the emergence of new, ever-stronger steels. The recent improvements of the steelmaking process have indeed enabled to manufacture wide flange sections with improved material properties, with good toughness and weldability performance. The development of high-strength steels contributes to the optimisation of structural designs with the potential for substantial weight, cost and carbon savings. Hot-rolled sections with a yield strength of up to 500 MPa in Europe and 80 ksi (550 MPa) in the United States already exist and comply with the product standards for structural applications. Although research has shown an insignificant increase in carbon footprint with rising yield strength, demonstrating the environmental benefit of developing and using higher steel grades, their adoption remains quite marginal. This can be explained by a lack of information on existing high-performance products and the advantages they offer, as well as a lack of availability resulting from the current low demand for these grades. In addition, higher steel grades are often associated with increased unit material costs, reduced weldability and ductility, and a greater tendency to both local and global buckling instabilities. Consequently, designers are often reluctant to incorporate these innovative materials in their designs and manufacturers hesitant to develop them, particularly in the absence of clear guidelines for assessing their economic viability in specific structural applications. This paper consists of a comparative study on the use of the appropriate steel grade for members under pure compression. In particular, reference member slenderness ratios are established allowing the identification of the relevant field of application for the different considered grades.
[fr] Parmi les solutions existantes pour réduire la consommation de matériaux dans le secteur de la construction, le marché de l’acier voit émerger de nouveaux aciers toujours plus résistants. Les récents progrès du procédé de fabrication de l’acier ont en effet permis de produire des profilés à larges ailes présentant des propriétés améliorées, avec de bonnes performances en termes de ténacité et de soudabilité. Le développement des aciers à haute résistance contribue à l’optimisation des conceptions structurelles, avec un potentiel important d’économies de poids, de coûts et de carbone. Des profilés laminés à chaud avec une limite d’élasticité allant jusqu’à 500 MPa en Europe et 80 ksi (550 MPa) aux États-Unis existent déjà et sont conformes aux normes de produits pour les applications structurelles. Bien que les recherches aient montré une augmentation insignifiante de l’empreinte carbone avec la hausse de la limite d’élasticité, démontrant ainsi l’intérêt environnemental du développement et de l’utilisation de nuances d’acier plus élevées, leur adoption reste assez marginale. Cela s’explique par un manque d’information sur les produits haute performance existants et les avantages qu’ils offrent, ainsi que par une disponibilité limitée résultant de la faible demande actuelle pour ces nuances. De plus, les aciers à haute résistance sont souvent associés à des coûts unitaires plus élevés, à une soudabilité et une ductilité réduites, ainsi qu’à une tendance accrue aux instabilités de flambement local et global. Par conséquent, les concepteurs hésitent souvent à intégrer ces matériaux innovants dans leurs conceptions et les fabricants à les développer, en particulier en l’absence de directives claires pour évaluer leur viabilité économique dans des applications structurelles spécifiques. Cet article consiste en une étude comparative sur l’utilisation de la nuance d’acier appropriée pour des éléments soumis à une compression pure. En particulier, des rapports de flambement de référence sont établis, permettant d’identifier le domaine d’application pertinent pour les différentes nuances considérées.
