Les tubes carrés sont devenus très populaires pour les charpentes structurelles car ils offrent une excellente résistance à la torsion et répartissent les charges uniformément dans toute la structure. La forme constante permet de répartir les contraintes de manière homogène dans toutes les directions, ce qui réduit les risques de rupture en des points spécifiques des colonnes ou des poutres. En ce qui concerne les systèmes de contreventement devant résister à des forces latérales, les tubes carrés fonctionnent particulièrement bien. Selon une recherche de l'American Institute of Steel Construction publiée en 2023, ces tubes peuvent résister aux forces de torsion de 20 à 30 pour cent mieux que les tubes ronds lors de séismes. Un autre avantage majeur est que leurs faces planes facilitent grandement leur assemblage avec d'autres éléments de la structure. Les constructeurs indiquent réduire d'environ un quart le temps de fabrication lorsqu'ils utilisent des tubes carrés, par rapport à des profils aux formes irrégulières ou courbes qui nécessitent des efforts supplémentaires pour être correctement fixés.
Un entrepôt construit récemment a utilisé ces tubes carrés en acier de 4x4 comme colonnes et poutres principales tout au long de la structure. Cette approche a permis de réduire d'environ 15 pour cent le poids total en acier par rapport à ce qui aurait été nécessaire avec des profilés en I classiques, tout en offrant une résistance équivalente. Étant donné que ces tubes sont disponibles en dimensions standard, leur assemblage s'est avéré beaucoup plus rapide. Les assemblages boulonnés ont nécessité environ 40 % de temps en moins à installer par rapport à une mise en œuvre par soudure. L'ensemble de la charpente se composait de plus de 12 000 pieds linéaires de tubes, formant une ossature solide pour le bâtiment. Lors des tests effectués face à des vitesses de vent atteignant 110 miles par heure, cette configuration s'est parfaitement tenue et a même dépassé les normes locales de construction d'environ un quart. Ce niveau de performance est logique lorsqu'on considère à la fois les économies de coûts et les facteurs de durabilité à long terme.
En ce qui concerne les fermes et les lisses de toiture, les profilés carrés offrent en réalité une meilleure résistance par rapport à leur poids comparé aux profils ouverts que l'on voit fréquemment, comme les profils en C. La particularité de ces sections carrées réside dans leur capacité supérieure à résister aux forces de torsion et de flexion. Concrètement, cela signifie que nous pouvons construire des toitures plus légères tout en conservant une bonne capacité de support des charges. Les fondations sont ainsi moins sollicitées, et les installateurs apprécient également la mise en œuvre plus facile. Pour les bâtiments présentant de grandes portées entre les supports, les tubes carrés se distinguent particulièrement car ils fléchissent moins sous la neige abondante ou les vents violents. De plus, les constructeurs utilisent environ un quart de matériau en moins par rapport à ce qui serait nécessaire avec des poutres pleines offrant une résistance similaire.
Une bonne conception de lisse trouve le juste équilibre entre une réalisation correcte et la maîtrise des coûts. En optant pour des profilés plus petits comme des tubes carrés de 2x2, on peut les espacer plus étroitement, généralement tous les 60 à 90 cm environ. Cette configuration répartit plus uniformément la charge sur l'ensemble de la structure et permet d'éviter ces affaissements désagréables que personne ne souhaite voir apparaître. Les auvents légers fonctionnent généralement bien avec des tubes en acier de 14 ou 16 gauge, mais dans les zones où la neige s'accumule fortement, il est préférable d'utiliser des tubes galvanisés de 11 ou 12 gauge. Les seules économies sur les matériaux peuvent réduire les coûts d'environ 15 % par rapport aux situations où les éléments sont espacés trop largement, obligeant à utiliser des supports plus grands et plus lourds. Cela donne une construction solide, durable, sans alourdir inutilement le budget.
De plus en plus d'architectes ont recours à des tubes carrés comme éléments structurels visibles de nos jours, car ils offrent à la fois une grande résistance et l'aspect épuré recherché dans les bâtiments. Les arêtes droites s'harmonisent parfaitement avec les murs en verre, apportant un soutien solide aux constructions tout en laissant passer la lumière comme si rien n'était présent. Lorsqu'on parle d'entrées ou de portails, les découpes en biais aux coins font toute la différence au niveau esthétique. Pensez aux terminaux d'aéroports ou aux entrées de centres commerciaux, où cet aspect est particulièrement important. Pour des structures comme les auvents au-dessus des passages piétons, les tubes carrés permettent aux concepteurs de couvrir de grandes portées sans avoir besoin de ces piliers épais que tout le monde déteste. Ce qui est remarquable, c'est la grande polyvalence de ces tubes. Ils peuvent être cintrés en arcs gracieux pour des designs modernistes ou assemblés en angles nets pour un style plus industriel. Et n'oublions pas non plus les aspects pratiques : les tubes carrés résistent bien aux intempéries, ce qui leur assure une longue durée en extérieur, exposés à la pluie et au soleil. De plus, leur surface lisse accueille parfaitement les revêtements de peinture, ce qui permet aux architectes de jouer avec les couleurs sans craindre que le fini ne s'abîme après quelques mois.
La galvanisation à chaud (ASTM A123) applique une couche protectrice de zinc de 0,10 à 0,15 mm, améliorant considérablement la résistance à la corrosion dans des environnements agressifs tels que les zones côtières ou industrielles. Les tubes carrés galvanisés surpassent l'acier non revêtu et offrent une intégrité structurelle supérieure par rapport à l'aluminium dans les applications extérieures critiques.
| Comparaison des matériaux | Résistance à la corrosion | Besoins en maintenance | Intégrité structurelle |
|---|---|---|---|
| Tubes carrés galvanisés | Excellent | Faible | Élevé |
| Acier au carbone | Les pauvres | Élevé | Élevé |
| L'aluminium | Bon | Faible | Modéré |
Les installations de rambarde en bord de mer utilisant des tubes carrés galvanisés présentent 70 % de dommages liés à la corrosion en moins après 10 ans comparativement à l'acier non traité, ce qui les rend idéaux pour les ponts, les passerelles et les périmètres de sécurité où la fiabilité structurelle est incontournable.
Les tubes carrés galvanisés constituent d'excellents éléments de construction pour les projets d'infrastructure publique, car ils durent éternellement et s'entretiennent pratiquement d'eux-mêmes une fois installés. Leur dimension uniforme facilite leur manipulation lors du montage progressif des structures, et ils offrent une grande résistance compte tenu de leur légèreté. En ce qui concerne les clôtures, ces tubes supportent bien mieux les chocs que les alternatives moins coûteuses que l'on trouve en ville. Les bancs et autres sièges extérieurs restent stables même après des années d'exposition à la pluie et au soleil. Les poteaux pour panneaux indicateurs ne fléchissent ni ne branlent sous les vents forts, ce qui est particulièrement important près des routes fréquentées où la visibilité est essentielle. Tout cela signifie que les municipalités peuvent installer ces équipements sans dépasser leur budget, tout en respectant les normes de construction contraignantes requises pour les espaces publics.
Les tubes carrés sont privilégiés pour leur excellente résistance à la torsion et leur facilité de raccordement. Leur forme répartit uniformément les charges, réduisant ainsi la concentration de contraintes dans les colonnes et les poutres.
Les tubes carrés offrent un meilleur rapport résistance-poids, permettant des toitures plus légères tout en conservant le soutien des charges, et nécessitent moins de matériaux par rapport aux poutres traditionnelles.
Les tubes carrés galvanisés offrent une excellente résistance à la corrosion, ce qui les rend idéaux pour une utilisation en extérieur, notamment dans des environnements difficiles comme les zones côtières ou industrielles.
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