Les poutrelles d’acier sont utilisées dans de nombreuses applications d’ingénierie architecturale et structurelle. Ils sont couramment utilisés pour soutenir les planchers et les plafonds dans les grandes structures, telles que les bâtiments commerciaux et les ponts. Une poutrelle en acier doit être conçue pour résister aux forces et aux contraintes tout en minimisant le poids, l’encombrement et les coûts de matériaux. Des solives mal conçues peuvent échouer prématurément et avoir des effets catastrophiques.
La conception d’une poutrelle en acier nécessite une compréhension des forces qui seront appliquées, de la longueur de la portée entre les supports, de l’espacement entre les poutrelles, du matériau de la poutrelle et de la manière dont la poutrelle est connectée aux autres éléments structurels. Les poutrelles en acier sont conçues pour résister à différents types de charges et de forces, selon l’application. Quelques exemples des types de forces auxquelles une solive en acier peut être exposée incluent la charge de poids, le soulèvement du vent et les vibrations.
Différents types de conceptions de poutrelles en acier sont disponibles en fonction des configurations de chargement et de montage. Le type le plus couramment utilisé est la poutrelle d’acier standard à âme ouverte (OWSJ). Cette conception se compose de deux éléments parallèles, appelés cordes, avec une structure de bande triangulaire répétitive située entre les cordes. Il existe plusieurs autres conceptions de poutrelles en acier, telles que la membrure supérieure inclinée, incurvée ou en tonneau, le pignon et les ciseaux. Des conceptions de poutrelles plus complexes sont utilisées pour des applications spéciales et sont plus chères qu’une poutrelle standard à âme ouverte.
La construction d’une solive influencera la force qu’elle peut supporter et la façon dont elle se pliera ou se déformera sous charge. La déflexion d’une poutrelle en acier dépend de ses dimensions, de la façon dont elle est supportée, du matériau et de l’endroit où les forces sont appliquées. La profondeur d’une solive, qui est dictée par l’espacement entre les membrures parallèles, est un facteur principal dans la façon dont elle fléchira sous charge. L’acier est le plus souvent utilisé pour les solives utilisées dans des applications structurelles et architecturales, mais les solives peuvent également être fabriquées à l’aide d’autres matériaux, tels que l’aluminium.
Les poutrelles en acier sont généralement conçues avec un facteur de sécurité. Cela peut créer des solives surdimensionnées créées pour supporter la charge prévue ou pour traiter d’autres facteurs qui ne peuvent être anticipés lors de la conception de la poutre. Un facteur de sécurité trop important entraînera une conception de solive plus grande que nécessaire, nécessitant plus d’espace pour l’installation, provoquant des problèmes de poids possibles et entraînant des coûts de fabrication plus élevés. Jusqu’à récemment, les poutres en acier étaient conçues à l’aide de diagrammes de force et d’une série d’équations mathématiques complexes. Aujourd’hui, un logiciel d’ingénierie est généralement utilisé pour analyser et concevoir des poutrelles en acier afin de répondre aux critères de performance.