Abstract :
[en] In the context of structural optimisation, high-strength steels represent the highest
strength-to-weight ratio of the existing steels, thereby contributing to the optimisation of steel structures by reaching the same level of resistance with a reduced
material quantity and resulting in lighter buildings requiring less extensive and
costly foundations. New production technologies are already available for the manufacture of hot-rolled steel sections with a yield strength up to 500 MPa in Europe
and 80 ksi (550 MPa) in the United States, which comply with the product norms
for civil engineering applications. The selection of the right steel at the right place
may result in further investments by manufacturers in the future to develop the
optimal material solution for each application. Nevertheless, the use of mild steels
is still often preferred for hot-rolled sections due to a lack of information regarding
the existing high-performance products and the advantages they offer, as well as a
scarcity of availability due to the current low demand. Furthermore, using a higher
steel grade is often associated with an increase in the unitary cost of steel, accompanied by an increased carbon factor, a reduced weldability and ductility as well as
an increased risk of local and global buckling instabilities. This paper demonstrates
the considerable weight, cost and carbon savings that can be attained through the
selection of an appropriate steel grade for multi-storey building columns and propose reference slenderness ratios to facilitate the selection of the steel grade.
[fr] Dans le contexte de l’optimisation structurelle, les aciers à haute résistance présentent le meilleur rapport résistance/poids parmi les aciers existants. Ils contribuent ainsi à l’optimisation des structures en acier en permettant d’atteindre un même niveau de résistance avec une quantité de matériau réduite, ce qui se traduit par des bâtiments plus légers nécessitant des fondations moins importantes et moins coûteuses.
De nouvelles technologies de production sont désormais disponibles pour la fabrication de profilés en acier laminés à chaud présentant une limite d’élasticité pouvant atteindre 500 MPa en Europe et 80 ksi (550 MPa) aux États‑Unis, conformes aux normes produits applicables au génie civil. Le choix du bon acier au bon emplacement pourrait encourager à l’avenir des investissements supplémentaires de la part des fabricants afin de développer la solution matérielle optimale pour chaque application.
Néanmoins, l’utilisation des aciers doux reste souvent privilégiée pour les profilés laminés à chaud, en raison d’un manque d’information concernant les produits à haute performance existants et les avantages qu’ils offrent, ainsi que d’une disponibilité limitée liée à une demande encore faible. En outre, l’utilisation d’un grade d’acier plus élevé est souvent associée à une augmentation du coût unitaire, accompagnée d’un facteur carbone plus élevé, d’une soudabilité et d’une ductilité réduites, ainsi que d’un risque accru d’instabilités par flambement local et global.
Cet article démontre les importantes économies de poids, de coût et de carbone pouvant être réalisées grâce à la sélection appropriée du grade d’acier pour les poteaux de bâtiments à plusieurs niveaux et propose des élancements de référence afin de faciliter le choix du grade d’acier.
