Que sont les profilés et poutres acier pour charpente ?
Les profilés laminés à chaud sont obtenus à partir de blooms ou de billettes d'acier laminés successivement entre des cylindres calibrés à environ 1 200 °C pour obtenir les sections normalisées de la construction métallique. On distingue les profilés en I (IPN à ailes inclinées, IPE à ailes parallèles), les profilés H (HEA, HEB, HEM à ailes larges parallèles, depuis 100 jusqu'à 1 100 mm de hauteur en gamme historique), les profilés U (UPN, UAP), les profilés L (cornières égales et inégales) et les profilés creux carrés, rectangulaires ou ronds.
La France importe la majorité de ses profilés depuis le Luxembourg (ArcelorMittal Belval, Differdange et Esch-Belval, ex-Arbed historique) et l'Allemagne, avec une production locale assurée par Liberty Steel Hayange 57 (rails et profilés depuis l'ex-Wendel-Sidelor), ArcelorMittal Trefilarbed Bissen (treillis) et plusieurs PME spécialisées en profilés sur mesure. Les profilés tubulaires creux sont produits par Vallourec (Aulnoye-Aymeries 59, Saint-Saulve 59), Riva Acier (Iton-Seine 27), Saw-Pipes France. Les charpentiers métalliques français (Eiffage Construction Métallique, Bouygues Bâtiment, Vinci Construction, Joseph Paris, Castel & Fromaget) consomment 2 Mt par an.
Spécifications techniques et procédés de production
Caractéristiques principales des profilés acier laminés à chaud :
Familles de produits et caractéristiques
| Profil | Hauteur disponible | Norme | Application principale |
|---|---|---|---|
| IPE | 80 à 600 mm | EN 10365 | Poutres planchers, pannes toiture |
| HEA / HEB / HEM | 100 à 1 100 mm | EN 10365 | Poteaux, poutres maîtresses |
| UPN / UPE | 80 à 400 mm | EN 10365 | Châssis, traverses, poutres mixtes |
| Cornières L | 20 à 250 mm | EN 10056 | Treillis, contreventements |
| Tubes carrés RHS | 20 à 500 mm | EN 10210 (chaud), EN 10219 (froid) | Structures, mobilier urbain |
| Tubes ronds CHS | 21 à 1 220 mm | EN 10210, EN 10219 | Pylônes, mâts, charpentes spatiales |
Grades et conditionnements commerciaux
- Aciers S235JR : nuance économique pour bâtiments courants, limite d'élasticité 235 MPa, soudabilité garantie, conditions de fourniture J0, J2, JR.
- Aciers S275J0 à S275J2 : usage général pour charpentes industrielles soumises à des charges modérées, résilience garantie à 0 °C et -20 °C.
- Aciers S355J2 et S355K2 : standard pour charpentes lourdes, ouvrages d'art, ponts métalliques, résilience à -20 °C et -30 °C.
- Aciers haute performance S420ML à S460ML : laminage thermomécanique pour bâtiments de grande hauteur (tours), ponts à haubans.
- Aciers S690QL : haute résistance trempés-revenus (760 MPa) pour grues mobiles, engins de levage, structures offshore.
Normes et réglementations
Référentiels normatifs et réglementaires applicables aux profilés acier de charpente :
- EN 10025-1 à 6 : aciers de construction non alliés, alliés et à grain fin pour charpente, nuances S235 à S960, conditions de livraison.
- EN 10365 : dimensions et tolérances des profilés laminés à chaud en I, H et U, anciennement EN 10034 et EN 10279.
- EN 10056 : cornières à ailes égales et inégales en acier de construction, dimensions et tolérances.
- EN 10210 : profils creux finis à chaud, en aciers de construction non alliés et à grain fin, pour applications structurales.
- EN 10219 : profils creux soudés formés à froid en aciers de construction non alliés et à grain fin, pour structures.
- Eurocode 3 (EN 1993) : calcul des structures en acier, règles de dimensionnement et de vérification, base réglementaire des bureaux d'études français.
Procédés industriels détaillés
Étapes industrielles de production des profilés acier de charpente :
Élaboration acier et coulée continue
Acier élaboré au four électrique à arc à partir de ferraille, affinage en poche pour ajustement composition, coulée continue en billettes carrées 130 à 250 mm ou en blooms rectangulaires.
Réchauffage et laminage primaire
Billettes ou blooms réchauffés à 1 200 °C dans four à longerons, laminage primaire pour réduire la section et homogénéiser la microstructure.
Laminage finisseur en passes calibrées
Passes successives dans cylindres calibrés à la forme du profil cible (universel pour H, à trapèze pour I, à U pour UPN), 8 à 18 passes selon la section finale visée.
Refroidissement contrôlé sur lit
Refroidissement à l'air calme ou accéléré sur lit de refroidissement, contrôle du cycle thermique pour figer les caractéristiques mécaniques visées.
Dressage et tronçonnage
Dressage à froid sur machine à galets pour respecter les tolérances de rectitude (max 1 mm/m selon EN 10034), tronçonnage à longueur commerciale 6, 12, 15 ou 18 m.
Contrôle, marquage et expédition
Contrôle dimensionnel (ailes, âme, épaisseur), contrôle mécanique (limite d'élasticité, résilience Charpy), marquage CE selon EN 10025, marquage matière par poinçonnage chaud, conditionnement par fardeaux.
Le marché français
Le marché européen des profilés acier de charpente est estimé à 3 millions de tonnes par an, avec ArcelorMittal Long Carbon Europe en leader (Belval Luxembourg, Differdange, Schifflange, plus de 4 000 salariés au Luxembourg, sites historiques de l'Arbed remontant à 1882). ThyssenKrupp Steel et Salzgitter complètent l'offre européenne. Les principaux marchés sont le bâtiment industriel, les bâtiments commerciaux, les parkings, les ouvrages d'art et les structures offshore.
ArcelorMittal Long Carbon Europe (basé Luxembourg) opère depuis 2006 après la fusion Arcelor + Mittal Steel. Ses sites européens incluent Belval (le plus grand laminoir à profilés d'Europe avec sa gamme historique HD-Hyperion record à 1 100 mm de hauteur), Differdange (profils légers), Schifflange. Les autres acteurs : Liberty Steel (Royaume-Uni-France, Hayange 57 rails et profilés), Saarstahl (Allemagne), Stahl Gerlafingen (Suisse). La concurrence asiatique (Hyundai Steel Corée, Nucor États-Unis) reste limitée du fait du coût de transport.
En France, la production locale de profilés se limite essentiellement à Liberty Steel Hayange 57 (700 salariés, rails ferroviaires et profilés spéciaux, ex-aciéries de la Lorraine) et quelques PME spécialisées. La majorité des profilés sont importés depuis le Luxembourg (ArcelorMittal Belval, Differdange) et l'Allemagne. Les distributeurs nationaux comme Salzgitter Mannesmann International France, IMS Group, KLS Profil, Profilafroid, Charles André et de nombreux négoces régionaux assurent l'approvisionnement. Les transformateurs charpentiers (Eiffage Construction Métallique, Bouygues Bâtiment, Vinci Construction Industriel, Joseph Paris, Castel & Fromaget, Briand Construction) consomment 2 Mt par an.
Applications et débouchés industriels
Programmes publics et dynamiques industrielles soutenant la filière profilés acier :
- France 2030 - décarbonation industrie : 1,7 Md€ pour ArcelorMittal Dunkerque, dont une partie destinée à la production de billettes décarbonées pour la filière profilés.
- Plan Acier France 2030 : 5 Md€ d'investissements pour la modernisation, dont four électrique à hydrogène à Fos-sur-Mer 13 (ArcelorMittal Méditerranée).
- Pacte Vert européen : mécanisme CBAM protégeant la sidérurgie européenne contre les importations à fort contenu CO2, applicable depuis octobre 2023.
- Cluster Construction Métallique : Syndicat de la Construction Métallique de France (SCMF) fédère les charpentiers, soutien à la R&D et à l'innovation (acier intelligent, BIM).
Questions fréquentes
Quelle différence entre IPN, IPE, HEA, HEB et HEM ?
Toutes ces sections sont des profilés en I ou H. IPN (ailes inclinées normalisées DIN 1025) : ancien profil européen progressivement remplacé. IPE (ailes parallèles, EN 10365) : profil moderne en I, hauteur 80 à 600 mm. HEA (ailes parallèles, série A) : profilés H à ailes larges et fines pour poutres. HEB (série B) : H plus épais, standard pour poteaux. HEM (série M) : H le plus épais pour poteaux fortement chargés, jusqu'à 1 100 mm de hauteur.
Quels fabricants français de profilés acier de charpente ?
La production française est limitée. Liberty Steel exploite Hayange 57 (700 salariés, rails et profilés spéciaux). La majorité des profilés français provient du Luxembourg (ArcelorMittal Belval, Differdange, Schifflange) et de l'Allemagne via les sites ArcelorMittal Long Carbon Europe (4 000 salariés Luxembourg, le plus grand producteur européen). Les distributeurs nationaux (Salzgitter Mannesmann France, IMS Group, KLS Profil) assurent l'approvisionnement régional.
Quelle nuance d'acier choisir pour une charpente ?
S235JR : bâtiments courants, économique, soudabilité garantie. S275J0 ou S275J2 : charpentes industrielles standard. S355J2 ou S355K2 : standard pour charpentes lourdes, ouvrages d'art, ponts métalliques (résilience à -20 °C ou -30 °C). S420ML à S460ML : bâtiments de grande hauteur, ponts à haubans (aciers thermomécaniques). S690QL : grues, levage lourd, offshore (aciers trempés-revenus 760 MPa).
Eurocode 3 ou règles CM 66 : quelle norme pour mes calculs ?
L'Eurocode 3 (EN 1993) est la norme européenne obligatoire depuis 2010 pour la conception et le calcul des structures en acier. Les anciennes règles françaises CM 66 ont été retirées. L'Eurocode 3 couvre les structures en acier (EN 1993-1), les ponts (EN 1993-2), les tours et mâts (EN 1993-3), les silos et réservoirs (EN 1993-4). Les bureaux d'études français travaillent désormais exclusivement sous Eurocode.