Histoire
Avant d'utiliser les métaux, nos ancêtres ont utilisé le bois et la pierre comme matériaux de construction de base pendant plus de 1,7 million d'années, à quelques centaines de milliers d'années près. L'or, le cuivre, l'étain, le plomb, l'argent, le fer et le mercure étaient les sept seuls métaux connus et utilisés jusqu'au XIIIe siècle, et seulement cinq autres métaux ont été découverts jusqu'au XVIIe siècle. Aujourd'hui, nous savons qu'environ deux tiers de tous les éléments connus sont des métaux [1].
Les premiers produits en fer datent d'il y a près de 6000 ans et, en raison de la douceur du fer, il était consommé comme ornement plutôt que comme outils et armes. Le fer a été carbonisé pour obtenir un matériau plus durable (l'acier) vers 1200 av. J.-C., et cette découverte a apporté un changement important et a annoncé le début de l'âge du fer. Les plus anciens produits en acier se trouvent sur un site archéologique en Turquie (Kaman, Kalehöyük) [2][3]. Les connaissances en matière de production d'acier se sont répandues sur une grande surface avec l'Empire romain par le biais du commerce ou de la guerre [4]. La transition a été lente, mais les produits en fonte et en fer forgé ont fini par remplacer le bronze dans la plupart des régions. Les fours sont devenus plus importants et l'acier s'est amélioré. Les premiers forgerons produisaient des haches, des ciseaux, des houes, des épées et d'autres outils d'excellente qualité. En 1350, les forgerons d'Europe centrale ont réussi à fondre et à couler le fer dans des hauts fourneaux primitifs.
La fabrication d’objets complexes, comme des gilets pare-balles assemblés à partir de centaines de pièces de plaques et de fils martelés, exigeait une grande habileté et une grande expérience. Le processus était très laborieux en raison des longues heures de martelage nécessaires. Du XVIIe siècle à l’aube de la révolution industrielle, tous les objets non moulés, des objets ornementaux aux objets utilitaires, étaient fabriqués à la main par forgeage, un travail fastidieux. Peu de gens pouvaient se permettre d’acheter leurs propres produits en métal [1].
Au cours de la révolution industrielle des XVIIIe et XIXe siècles, de nombreux outils manuels utilisés dans la fabrication des métaux ont été progressivement remplacés par des machines à moteur. L’une des réalisations les plus importantes et les moins médiatisées de cette période a été le remplacement de l’art ancien du martelage (forgeage) par des paires de rouleaux rotatifs pour modifier la forme ou l’épaisseur des métaux. Le laminage à température ambiante n’est pas une technologie nouvelle. Le laminage à froid primitif a été utilisé au XIVe siècle pour l’or et l’argent. Léonard de Vinci a conçu les premiers véritables laminoirs en 1480 [7].
Le laminage à froid de l'acier a commencé à la fin du XVIIIe siècle et s'est répandu au XIXe siècle. À la fin du XIXe et au XXe siècle, une immense variété de tôles laminées à chaud et à froid en aluminium, cuivre, laiton, plomb, étain, titane, zirconium et alliages spéciaux est devenue disponible sur le marché. Sans ces produits plats laminés, notre mode de vie et notre niveau de vie actuels seraient inimaginables.
Profilage par laminage
Une description générale du profilage peut simplement s'écrire comme suit : « Dans un processus de profilage, des paires de rouleaux profilés disposés en tandem plient transversalement une tôle en mouvement et la transforment en un produit qui a un profil transversal désigné » [5].
Lors du profilage, un certain nombre de paires d'arbres disposés en opposition avec des rouleaux, qui sont généralement différents pour chaque passe de formage, effectuent le pliage et déterminent la forme de la tôle déformée [1].
Structures en acier formées à froid (CFSS)
Dans la seconde moitié du XIXe siècle, les ouvriers des régions éloignées préfèrent construire des bâtiments temporaires et rapides. Pour cela, les gens trouvent des structures en bois et des tôles minces pliées qui leur conviennent. Les tôles de couverture sont principalement fabriquées à partir de fer, qui est renforcé en donnant quelques petites déformations à la surface, et elles sont utilisées pour construire des hangars pour le logement ou les espaces de travail. Les documents les plus anciens concernent les ouvriers en Amérique du Nord pendant la ruée vers l'or de 1849. Des maisons portables en fer ont été fabriquées pour les ouvriers [8].
Le CFSS a été exposé au Century of Progress (Exposition universelle) de Chicago en 1933. Ce type de structure est présenté comme la « Maison du futur ». Cependant, la réalisation la plus significative a été le lancement d'un projet de recherche de l'American Iron and Steel Institute (AISI) en 1939. L'AISI a parrainé les chercheurs de l'Université Cornell, ce qui a abouti à la publication en 1946 de la première édition de la spécification AISI. [9]
Le parcours des CFSS a commencé avec des abris primitifs, mais aujourd'hui, des bâtiments à plusieurs étages peuvent être construits avec des cadres en acier formés à froid. Les types de bâtiments les plus adaptés peuvent être répertoriés comme des écoles, des dortoirs, des hôtels, des immeubles résidentiels et des structures modulaires.
Les constructions en acier formé à froid (CFS) constituent une alternative pratique aux structures en béton ou en acier conventionnel, principalement en raison de leur rapport résistance/poids plus élevé et de leur construction plus rapide. En raison de leur poids plus léger, les bâtiments résidentiels et commerciaux en CFS deviennent des alternatives plus efficaces dans les régions à risque sismique par rapport aux homologues en béton et en acier conventionnel. Les panneaux muraux en ossature CFS gainés d'un côté ou des deux côtés avec de l'acier ou un certain type de panneaux de bois ont été largement utilisés comme éléments résistants aux charges latérales dans les structures en acier formé à froid construites en particulier dans les régions à risque sismique faible et moyen. L'ossature de ces panneaux muraux comprend des rails supérieurs et inférieurs fixés à des montants verticaux avec des vis ou des rivets. Les rails et les montants sont généralement fabriqués à partir de sections CFS en forme de C [10].
Références
[1] Halmos, G. T. (2006). Roll Forming Handbook, CRC Press, Boca Raton.
[2] Akanuma, H. (2005). “The significance of the composition of excavated iron fragments taken from Stratum III at the site of Kaman-Kalehöyük, Turkey”. Anatolian Archaeological Studies. Tokyo: Japanese Institute of Anatolian Archaeology. 14: 147–158.
[3] “Ironware piece unearthed from Turkey found to be oldest steel”. The Hindu. Chennai, India. 2009-03-26. Archived from the original on 2009-03-29. Retrieved 2022-08-13.
[4] “Noricus ensis”, Horace, Odes, i. 16.9
[5] Kiuchi M., Abe K., Onodera R.; Computerized Numerical Simulation of roll-forming process, Annals of CIRP Vol. 44/1/1995, pp. 239-242.
[6] Dykes, R.J.; Mander, S.J.; D. Bhattacharyya: Roll forming continuous fiber-reinforced thermoplastic sheets: experimental analysis, Composites Part A, 31 (2000), pp. 1395-1407.
[7] Roberts, W. Cold Rolling of Steel. Marcel Dekker, New York, 1978.
[8] Don Allen, P.E., History of Cold Formed Steel, 2006, pp 1-5.
[9] Baran E, Alica C, Behavior of cold-formed steel wall panels under monotonic horizontal loading, Journal of Constructional Steel Research, Vol. 79, 2012, pp 1-8,
[10] “World’s Fairs 1933–1939”. Historic Events for Students: The
by