L’acier est aujourd’hui le matériau de construction le plus utilisé dans le monde. Son rapport résistance-poids, durabilité, élasticité, souplesse, respect de l’environnement et attrait esthétique simple ont, au cours des 100 années et plus depuis son invention, établi l’acier comme composant structurel intégral de pratiquement toutes les grandes structures commerciales existantes. Des gratte-ciel aux ponts, des automobiles aux navires, des pipelines aux portiques de fusées, la durabilité et la polyvalence de l’acier rendent possibles ces appareils de la civilisation moderne.
Bien sûr, avec l’avènement de l’acier est venu le concept de conception en acier de construction. Pour être correctement érigées, les configurations géométriques des structures en acier, les divers facteurs impliqués dans la construction d’un gratte-ciel en acier, par exemple, doivent être calculés et affinés, souvent avant même que l’acier à utiliser ne soit coulé. Dans la progression d’une structure métallique de l’idée à l’érection, un ingénieur en structure métallique est parmi les premiers experts à être enrôlés dans le processus de construction.
L’essentiel de la conception d’acier de construction, par opposition à la conception architecturale, est l’assurance de l’intégrité structurelle d’un bâtiment en acier, d’un pont, d’un véhicule, d’une tour, etc. La conception d’acier de construction englobe la familiarité avec les différents types d’acier et d’alliages à base d’acier, recours à des formules décrivant les facteurs de résistance aux contraintes et de charge, entre autres, des poutres en acier, des colonnes, des contreventements, des connecteurs et des suspentes, ainsi qu’une vaste maîtrise des formes géométriques et des mathématiques de la construction. Si l’un des composants de conception ou physiques échoue, un désastre est le résultat inévitable. Les considérations esthétiques sont plus directement la provenance d’un architecte, et n’ont aucune incidence sur la bonne performance du squelette en acier d’une structure.
La conception de l’acier de construction a évolué, passant de la concentration uniquement sur la rigidité que l’acier peut fournir et fournit à une structure, aux avantages que l’acier offre en termes de flexibilité structurelle, permettant à une structure de mieux résister aux contraintes de la nature et de l’homme. Il est intéressant de noter que les tremblements de terre ont été l’élément déclencheur de cette évolution de la conception de la charpente en acier. La conception préliminaire des structures en acier à plusieurs étages et des longues travées en acier est généralement fondée d’abord sur l’efficacité avec laquelle la structure résistera à un tremblement de terre majeur. La résistance au vent est également un facteur majeur dans la conception et la construction de grandes structures en acier, tout comme le terrorisme.
À ses débuts, la conception de la charpente en acier a été réalisée au cours d’heures de calcul physique minutieux, de dessin et, très souvent, d’essais et d’erreurs. Au fur et à mesure que la qualité de l’acier s’est améliorée, la mécanique de la conception de l’acier de construction s’est également améliorée. La conception assistée par ordinateur (CAO) est peut-être l’outil le plus innovant et le plus efficace dans l’avancement de la conception de l’acier de construction, soulageant l’ingénieur en structure de l’ennui et de l’erreur inhérents au calcul physique et au dessin à la main. La CAO garantit un processus de conception beaucoup plus rapide et beaucoup plus précis à un coût nettement inférieur.