L'acier est l'un des matériaux de construction les plus abondamment utilisés, en raison de sa résistance, de sa valeur au rebut et de sa facilité de transport. Il est utilisé pour les tuyaux (distribution d'eau, d'air comprimé et de gaz), les lignes de services publics, les structures de distribution de carburant, les eaux usées systèmes, structures de ponton et une multitude d'accessoires tels que cales, taquets, bornes, cintres, joints de dilatation et ancres. Les structures en acier sont sujettes à divers risques environnementaux et autres qui compromettent gravement leur intégrité structurelle, leur sécurité et leur longévité.
Corrosion
L'acier est sensible à la corrosion dans les atmosphères extérieures. La corrosion est la destruction d'un métal due à sa réaction avec l'oxygène de l'air. Cette oxydation électrochimique produit de l'oxyde métallique, ou rouille. Les structures en acier doivent être protégées de manière adéquate par l'application d'une barrière appropriée entre l'élément métallique et l'atmosphère. Les préparations de surface assurent la protection et prolongent la durée de vie d'une structure en acier. Certains types courants de méthodes de préparation de surface en acier comprennent le décapage abrasif à sec, le décapage à l'eau, les revêtements de goudron de houille, la peinture et le remplacement de l'acier par des alliages résistant à la corrosion, tels que:
- alliages de titane
- alliages de nickel
- alliages d'aluminium
- acier inoxydable
Ces méthodes de protection contre la corrosion et d'autres sont généralement coûteuses et sont limitées par des limitations pratiques telles que l'accessibilité, l'emplacement et le temps.
Traitement ignifuge
Les éléments structurels en acier nécessitent un traitement ignifuge coûteux. Bien que les éléments en acier, tels que les structures autonomes, soient incombustibles, leur résistance diminue à haute températures dues au feu ou lorsque d'autres matériaux à l'intérieur d'un bâtiment brûlent, les rendant susceptibles de flambage. De plus, l'acier, étant un excellent conducteur de chaleur, enflamme les matériaux en contact et provoque des incendies qui se propagent rapidement à d'autres sections d'un bâtiment. Les structures en acier peuvent nécessiter une ignifugation supplémentaire et les bâtiments peuvent devoir être installés avec des systèmes de gicleurs appropriés, tels que définis par les exigences du code du bâtiment d'une localité particulière. Les revêtements ignifuges, tels que les revêtements minéraux expansés, le béton et les matériaux intumescents, garantissent que la température de l'acier ne dépasse pas les limites d'inflammation en cas d'incendie. Souvent, les structures en acier sont enfermées dans des blocs de gypse, des blocs de maçonnerie, des panneaux de gypse et des enceintes de tuiles d'argile qui les protègent de la chaleur. Ces boîtiers sont généralement coûteux et nécessitent un entretien supplémentaire.
Fatigue et fracture
Selon Jack C. McCormac dans le livre "Structural Steel Design", les éléments en acier sont sensibles à la fatigue. De grandes variations de résistance à la traction exposent les éléments en acier à une tension excessive, ce qui réduit sa résistance globale. L'acier est également sensible à la rupture fragile lorsqu'il perd sa ductilité. Cela augmente ses chances de flambage, ce qui est généralement contrebalancé par l'ajout de colonnes en acier coûteuses qui raidissent la structure principale.