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L’acier est un alliage principalement composé de fer et de carbone. D’autres éléments peuvent être ajoutés à cet alliage afin d’obtenir des propriétés supplémentaires, comme l’ajout de chrome et de nickel pour fabriquer de l’acier inoxydable. L’augmentation de la teneur en carbone augmente la résistance à la traction de l’acier, mais rend également le matériau plus cassant, ce qui n’est pas souhaitable pour l’acier de construction.
L’acier présente un rapport élevé entre résistance et poids, ce qui permet de maintenir le poids propre d’une structure en acier à un niveau relativement faible. Cette caractéristique rend l’acier très attrayant comme matériau de construction pour les gratte-ciels, les ponts de suspension longs, les structures au sol avec une faible charge au sol ou dans les zones à forte activité sismique.
+ Ductilité
L’acier peut subir une déformation plastique importante avant de se rompre, ce qui confère une grande réserve de résistance.
+ Propriétés matérielles prévisibles
Les propriétés de l’acier peuvent être prédites avec un haut degré de certitude. L’acier présente un comportement élastique jusqu’à un niveau de contrainte relativement élevé et généralement bien défini. Contrairement au béton armé, les propriétés de l’acier changent peu avec le temps.
+ Rapidité de l'élévation
Les éléments en acier peuvent être facilement intégrés dans la structure, et ce, en très peu de temps. Cela entraîne un amortissement économique plus rapide des coûts de main-d’œuvre.
+ Simplicité des réparations
Les constructions en acier peuvent généralement être réparées rapidement et facilement.
+ Adaptabilité de la préfabrication
L’acier est parfaitement adapté à la préfabrication et à la production en série.
+ Réutilisation
L’acier peut être réutilisé après le démantèlement d’une structure.
+ Extension des structures existantes
Les bâtiments en acier peuvent être facilement étendus en ajoutant de nouvelles baies ou ailes. Les ponts en acier peuvent être élargis.
+ Durabilité
Les structures en acier présentent une durabilité relativement bonne.
- Coûts généraux
L’acier est très énergivore et naturellement plus coûteux à produire. La construction de structures en acier peut être plus coûteuse que d’autres types de constructions.
- Protection incendie
La résistance de l’acier est considérablement réduite lorsqu’il est exposé à des températures élevées, telles que celles généralement observées lors d’incendies de bâtiments. L’acier conduit et transfère la chaleur d’une partie en feu du bâtiment assez rapidement. Par conséquent, les cadres en acier dans les bâtiments doivent être suffisamment résistants au feu.
- Entretien
L’acier exposé à l’environnement peut être endommagé, voire sa structure peut être attaquée par la corrosion. Les structures en acier exposées à l’air et à l’eau, telles que les ponts et les tours, doivent donc être régulièrement peintes. L’utilisation d’aciers résistant aux intempéries et à la corrosion peut résoudre ce problème.
- Sensibilité au flambement
En raison du rapport élevé entre la résistance et le poids, les éléments en acier sont généralement plus minces et donc plus sensibles au flambement que les éléments en béton armé, par exemple. Cela signifie que des considérations supplémentaires doivent être prises en compte dans la conception afin d’améliorer la résistance au flambement des éléments en acier minces.
Le béton est une combinaison d’eau, de ciment et d’agrégats. Le rapport entre ces trois principaux composants est crucial afin d’obtenir un mélange de béton avec la résistance à la compression désirée. Lors de l’armature, des barres d’acier sont intégrées dans le béton. Les deux matériaux fonctionnent en tandem, le béton fournissant la résistance à la compression tandis que l’acier fournit la résistance à la traction.
+ Résistance à la compression
Comparé à d’autres matériaux de construction, le béton armé présente une résistance élevée à la compression.
+ Résistance au déchirement
Grâce aux armatures en acier intégrées, le béton armé résiste également à des tensions de traction élevées.
+ Résistance au feu
Le béton protège les barres d’armature encastrées contre le feu pendant une période prolongée, ce qui prolonge le temps disponible pour éteindre un incendie sans que l’acier ne cède prématurément.
+ Disponibilité régionale et locale
La plupart des matériaux nécessaires à la fabrication du béton peuvent être facilement obtenus localement, ce qui en fait un choix populaire et économique.
+ Durabilité
Le système de construction en béton armé est plus durable que tout autre système de construction.
+ Malléabilité
Le béton armé, étant initialement liquide, peut être façonné dans presque toutes les formes souhaitées.
+ Matériau de construction économique avec peu d’entretien
Le béton armé est robuste et composé de matériaux qui ne nécessitent pas d’entretien important. Tant que le béton enveloppe complètement l’armature, celle-ci est bien protégée contre les influences extérieures. Cela permet de maintenir les coûts d’entretien des constructions en béton armé très bas. De plus, pour certaines structures telles que les fondations, les barrages et les piliers, le béton armé est le matériau de construction le plus économique.
+ Rigidité
Le béton armé présente une flexion minimale. Ce qui est bénéfique pour la fonctionnalité des bâtiments.
+ Facilité de mise en œuvre
Comparé à l’utilisation de structures en acier, la construction de structures en béton armé nécessite moins de main-d’œuvre qualifiée.
- Temps de stockage
Après le mélange, le béton ne peut pas être stocké car le ciment réagit avec l’eau et le mélange durcit. Les ingrédients principaux doivent être stockés séparément.
- Temps de durcissement
Le béton a besoin de 30 jours pour durcir, ce qui affecte considérablement le plan de construction du bâtiment. La construction de bâtiments en béton nécessite plus de temps que celle des constructions en acier. Cependant, l’utilisation d’éléments préfabriqués en béton peut considérablement réduire le temps de construction.
- Section transversale plus grande
Dans un bâtiment à plusieurs étages, les piliers en béton armé sont plus épais que les profilés en acier, car la résistance à la compression du béton armé est plus faible que celle de l’acier.
- Retrait
Le retrait du béton armé lors du séchage entraîne la formation de fissures et une perte de résistance.
Le bois est un matériau de construction naturel et renouvelable qui absorbe l’humidité et présente différentes propriétés longitudinales et transversales en raison de sa croissance naturelle. Le bois possède tant de bonnes propriétés (voir ci-dessous) qu’il est théoriquement possible de construire une maison entière uniquement avec des produits en bois. Avec d’autres matériaux, ceci est pratiquement impossible. Le bois est donc utilisé depuis très longtemps dans la construction de maisons, tandis que la construction en acier et en béton armé n’a été «découverte» ou inventée que lors de la révolution industrielle et s’est imposée au cours du XXe siècle, notamment au détriment de la construction en bois et en briques.
+ Résistance au déchirement
En tant que matériau de construction relativement léger, le bois dépasse même l’acier en termes de longueur de rupture (ou de ce qu’on appelle ladite longueur du porte-à-faux). En d’autres termes, le bois peut mieux supporter son propre poids que l’acier. Cela permet des conceptions de bâtiments avec de plus grands espaces et moins de piliers.
+ Résistance électrique et thermique
Le bois présente une résistance naturelle à la conduction électrique lorsqu’il est séché jusqu’à son taux d’humidité normal (qui se situe entre 7 et 12 % pour la plupart des essences de bois). Sa force et ses dimensions extérieures ne sont pas significativement affectées par la chaleur, ce qui signifie que la stabilité d’un bâtiment fini et même la sécurité dans certaines situations d’incendie restent garanties.
+ Absorption acoustique
Ses propriétés acoustiques rendent le bois idéal pour réduire l’écho dans les espaces de vie ou de bureau. Le bois absorbe le son au lieu de le réfléchir ou de l’amplifier, ce qui peut contribuer à réduire considérablement le niveau sonore.
+ Disponibilité locale
Le bois est un matériau de construction qui peut être cultivé et régénéré par des processus naturels ainsi que par des programmes de reboisement et de gestion forestière. Grâce à une récolte sélective et d’autres méthodes, la croissance peut se poursuivre pendant que des arbres plus grands sont récoltés.
+ Respect de l’environnement
Un des plus grands défis pour de nombreux matériaux de construction, notamment le béton, le métal et les plastiques, est leur longue demi-vie. La décomposition prend un temps incroyablement long lorsque ces matériaux sont exposés aux conditions climatiques naturelles. En revanche, le bois se décompose beaucoup plus rapidement et enrichit même le sol pendant ce processus.
- Rétrécissement et gonflement
L’un des principaux inconvénients du bois est son phénomène de rétrécissement et de gonflement. Le bois est un matériau hygroscopique, ce qui signifie qu’il absorbe les vapeurs condensables de l’environnement et libère de l’humidité dans l’air en dessous du point de saturation des fibres. Un autre inconvénient est sa dégradation Les influences qui causent la dégradation et la destruction du bois se regroupent en deux catégories : biotiques (biologiques) et abiotiques (non biologiques). Les biotiques incluent les champignons fétides, les moisissures, les bactéries et les insectes. Les abiotiques désignent les effets négatifs du soleil, du vent, de l’eau, de certains produits chimiques et du feu.