Acier

L'acier dans la construction

L'acier est un alliage composé de fer et de carbone. En raison de sa résistance élevée à la traction et de son faible coût, l'acier est largement utilisé dans la construction. Le fer pur est très ductile et facilement formé. L'ajout d'une petite quantité de carbone a pour effet d'augmenter la dureté, la limite d'élasticité et la résistance à la traction du matériau.

D'autres composants tels que le silicium, le manganèse, le chrome, le cuivre ou encore le nickel sont souvent ajoutés au mélange fer/carbone afin d'améliorer les propriétés de l'alliage (augmentation des caractéristiques mécaniques, amélioration de la tenue à la corrosion, augmentation de la dureté, diminution de la fragilité, ...). Par exemple, l'acier inoxydable est un alliage de fer, de carbone, de nickel et de chrome.

La proportion de carbone se situe entre 0.02 % et 2 % en masse. Cette valeur varie en fonction des domaines d'emploi, dans la construction la teneur en carbone dépasse rarement 0.3 %. Une trop faible teneur en carbone rend le matériau trop ductile (mou) et peu résistant. En revanche une teneur en carbone trop élevée forme un alliage fragile (cassant), on parle alors de fonte.

L'essai de traction permet d'obtenir les principales propriétés mécaniques de l'acier nécessaires aux calculs de dimensionnement. Cet essai consiste en une mesure continue de la déformation d'une éprouvette en fonction de la contrainte de traction appliquée à celle-ci.

La courbe obtenue permet d'identifier trois phases principales :

Essai de traction - Diagramme type
Essai de traction

Les propriétés mécaniques suivantes peuvent être déduites des résultats de l'essai de traction :

Les principales caractéristiques des aciers utilisés dans la construction métallique et béton armé sont rappelées ci-dessous :

Extrait du Tableau 3.1 de la norme NF EN 1993-1-1
Norme et nuance d'acier Epaisseur nominale t de l'élément [mm]
t ≤ 40 mm 40 mm < t ≤ 80 mm
fy [MPa] fu [MPa] fy [MPa] fu [MPa]
EN 10025-2
S 235 235 360 215 360
S 275 275 430 255 410
S 355 355 490 335 470
S 450 440 550 410 550
EN 10025-3
S 275 N/NL 275 390 255 370
S 355 N/NL 355 490 335 470
S 420 N/NL 420 520 390 520
S 460 N/NL 460 540 430 540
EN 10025-4
S 275 M/ML 275 370 255 360
S 355 M/ML 355 470 335 450
S 420 M/ML 420 520 390 500
S 460 M/ML 460 540 430 530
Norme et nuance d'acier Epaisseur nominale t de l'élément [mm]
t ≤ 40 mm 40 mm > t
t ≤ 80 mm
fy
[MPa]
fu
[MPa]
fy
[MPa]
fu
[MPa]
EN 10025-2
S 235 235 360 215 360
S 275 275 430 255 410
S 355 355 490 335 470
S 450 440 550 410 550
EN 10025-3
S 275 N/NL 275 390 255 370
S 355 N/NL 355 490 335 470
S 420 N/NL 420 520 390 520
S 460 N/NL 460 540 430 540
EN 10025-4
S 275 M/ML 275 370 255 360
S 355 M/ML 355 470 335 450
S 420 M/ML 420 520 390 500
S 460 M/ML 460 540 430 530

Notations pour l'acier de béton armé :

Extrait du Tableau C.1 de la norme NF EN 1992-1-1
Forme du produit Barres et fils redressés Treillis soudés
Classe de ductilité A B C A B C
Limite caractéristique d'élasticité : fyk (MPa) 400 à 600
Valeur minimale de k = (ft/fy)k ≥ 1.05 ≥ 1.08 ≥ 1.15
< 1.35
≥ 1.05 ≥ 1.08 ≥ 1.15
< 1.35
Forme du produit Barres et fils redressés Treillis soudés
Classe de ductilité A B C A B C
fyk (MPa) 400 à 600
k = (ft/fy)k ≥ 1.05 ≥ 1.08 ≥ 1.15
< 1.35
≥ 1.05 ≥ 1.08 ≥ 1.15
< 1.35