Le rôle des poutres est de transmettre les charges et les surcharges venant de la toiture aux poteaux qui par la suite les transmettent aux fondations.
Comme pour le cas d’une plateforme supportant une construction avec un mur porteur, il vous faudra utiliser l’outil de calcul Vérifier une poutre pour ce cas. La différence entre ces deux cas résident sur le fait que pour notre cas, les poutres périphériques ne supportent que le poids du mur et du plancher. Elles ne reprennent plus donc les charges venant de la toiture dans la mesure où ces dernières sont déjà reprises par des poteaux et sont directement transmises à la fondation.
Ainsi, afin de calculer et de vérifier convenablement la section et les caractéristiques des poutres périphériques (essence, portée) avec l’outil de calcul Vérifier une poutre, il vous faudra tout d’abord déterminer les charges appliquées (mur + plancher) sur les poutres. Pour ce faire, il est nécessaire de connaître tous les éléments constituants le mur et le plancher.
Cet outil universel permettant la vérification de tous les éléments constituants la structure d’une construction en bois est mis à votre disposition pour le calcul de vos poutres. Il est rempli en 3 étapes :
1. Caractéristiques de la pièce :
- Section de la pièce
- Portée de la pièce
- Charge permanente sur la pièce
- Classe de résistance de la pièce
- Choix du type de charge sur la pièce
2. Charge(s) sur la pièce où vous avez 4 cas possibles :
- Cas 1 : Charge uniformément répartie
- Cas 2 : 3 charges ponctuelles
- Cas 3 : 2 charges ponctuelles
- Cas 4 : 1 charge ponctuelle
3. Mise en œuvre de la pièce :
- Classe de service
- Classe de durée
- Type d’appui
- Nature du bâtiment
- Nature de la pièce
Pour pouvoir remplir correctement l’outil de calcul, vous pouvez consulter en premier lieu l’article sur le Guide d’utilisation de l’outil "Vérifier une poutre" afin de connaître en détails les caractéristiques à insérer.
Une fois toutes les caractéristiques insérées, l’outil fera les calculs et vous informera si la structure que vous souhaitez mettre en œuvre est viable ou non. Dans le cas où les caractéristiques ne sont pas vérifiées, vous devrez faire quelques modifications sur la section de la pièce, la portée de la pièce ou la classe de résistance,etc. par exemple.
Exemple
Prenons comme exemple ce modèle d’extension qui a été réalisé dans le département de l’Isère avec une altitude de 800 m. Ce modèle présente des poteaux et des pannes qui vont reprendre et transmettre les charges venant de la toiture. De ce fait, les poutres porteuses périphériques ne supportent plus que le poids du mur et du plancher.
Pour commencer, nous allons donc calculer les différentes charges appliquées.
Détermination de la charge permanente
Afin que le cas soit le plus défavorable, nous allons prendre un bois de classe de résistance C18 avec une masse volumique de 380 Kg/m3 pour nos calculs.
- Poids propre de la lisse haute et de la lisse basse
Leur section est de 45 x 95 [mm] avec une longueur de 202,50 cm.
Poids propre de la lisse haute = (380 [Kg/m3] x 0,045 [m] x 0,095 [m] ) / 2,025 [m] = 0,8022 Kg/m²
Or, 1 daN = 1,02 kg
Poids propre de la lisse haute = ( 0,8022 [Kg/m²] x 1 [daN] )/ 1,02 [Kg] = 0,786 daN/m² que l’on arrondi à 0,79 daN/m²
Comme les lisses ont la même section et la même longueur
=> Poids propre de la lisse haute = 0,79 daN/m²
=> Poids propre de la lisse basse = 0,79 daN/m²
- Poids propre de l’ossature
Les ossatures de 45 x 95 [mm] sont espacés de 58 cm pour la mise en place des isolants.
Poids propre de l’ossature = (380 [Kg/m3] x 0,045 [m] x 0,095 [m] ) / 0,58 [m] = 2,81 Kg/m²
Comme 1 daN = 1,02 kg
=> Poids propre de l’ossature = ( 2,81 [Kg/m²] x 1 [daN] )/ 1,02 [Kg] = 2,754 daN/m² que l’on arrondi à 2,76 daN/m²
- Poids des éléments du mur
- Isolant en panneau de polystyrène expansé d’épaisseur 90 mm entre les montants de l’ossature = 3,08 daN/m²
- Revêtement intérieur en placoplatre BA 13 = 9,30 Kg/m² = 9,12 daN/m²
- Panneau de contreventement OSB en 15 mm = 9,00 daN/m²
- Tasseaux de bardage 27 x 40 [mm] espacés de 58 cm = (380 [Kg/m3] x 0,027 [m] x 0,040 [m] ) / 0,58 [m] = 0,71 Kg/m² = 0,70 daN/m²
- Revêtement extérieur en bardage de 18 mm = 9,00 daN/m²
=> Poids des éléments du mur = 3,08 [daN/m²] + 9,12 [daN/m²] + 9,00 [daN/m²] + 0,70 [daN/m²] + 9,00 [daN/m²] = 30,90 daN/m²
- La charge l’ensemble du mur
=> Charge de l’ensemble du mur = 0,79 [daN/m²] + 0,79 [daN/m²] + 2,76 [daN/m²] + 30,90 [daN/m²] = 143,90 daN/m²
- Poids du plancher
- Solives de 63 x 160 [mm] espacés de 58 cm = (380 [Kg/m3] x 0,063 [m] x 0,160 [m] ) / 0,58 [m] = 6,61 Kg/m² = 10,85 daN/m²
- Poids propre de la poutre 75 x 175 [mm] = (380 [Kg/m3] x 0,075 [m] x 0,225 [m] ) / 3,70 [m] = 2.32 Kg/m² = 1,74 daN/m²
- Platelage en panneau OSB ou particules 18 mm= 11,00 daN/m²
- Isolant en panneau de polystyrène expansé d’épaisseur 160 mm = 5,49 daN/m²
- Panneau OSB ou particules 15 mm = 9,00 daN/m²
=> Poids du plancher = 6,61 [daN/m²] + 1,74 [daN/m²] + 11,00 [daN/m²] + 5,49 [daN/m²] + 9,00 [daN/m²] = 33,84 daN/m²
La surface d’influence
Pour connaître les charges transmises aux poutres périphériques, on doit déterminer la surface de plancher reprise par les poutres qui est appelée surface d’influence.
Comme un plancher en bois n’est porteur que dans un seul sens, la surface du plancher est donc à diviser en deux parties égales parallèlement aux deux poutres pour obtenir la surface d’influence. De ce fait, une poutre ne supporte que la moitié de l’espacement de chaque côté.
Pour notre exemple :
=> Surface d’influence du plancher = (1,50 [m] /2 ) x 2,25 [m] = 1,6875 m²
Calcul de la section des poutres
Pour la détermination de la section des poutres, nous avons utilisé l’outil de calcul « Vérifier une poutre »
Formulaire Poutre 1/ 3
1. Caractéristiques de la poutre
- Sections commerciales courantes : 75x175mm
- La largeur b (mm) : 75 mm
- La hauteur h (mm) : 175 mm
- La portée du chevron P (cm) = 102,50 cm
- Charge permanente sur la poutre daN/m
Charge permanente sur la poutre périphérique = (Poids du plancher x Surface d’influence / Longueur de la poutre) + (Charge de l’ensemble du mur x largeur de la poutre)
=> Charge permanente sur la poutre périphérique = (33,84 [daN/m²] x 1,6875 [m²] / 2,25 [m]) + (143,90 [daN/m²] x 0,075 [m])= 36,18 daN/m
=>Charge permanente sur la poutre daN/m = 36,18
- Classe de résistance de la pièce : Classe C18
- Choix du type de charge sur la poutre : Charge uniformément répartie
Une fois les données saisies, vous pouvez cliquer sur Page suivante.
Formulaire Poutre 2/3
2 : Charges uniformément réparties
- Charge d’exploitation pour un espace privé en France = 250 daN/m²
- Charge d’exploitation totale sur la poutre (daN/m) = 250 [daN/m²] x 1,6875 [m²] / 2,25 [m] = 187,50
3. Mise en œuvre
- Classe de service : 1 : Local chauffé (Ex : toiture d’habitation)
- Classe de durée : Permanente (>10ans)
- Appuis : Appuis simple
- Nature du bâtiment : Bâtiment courant
- Nature de la poutre : Autre éléments structuraux
En appuyant sur « CALCULER », nous obtenons alors comme résultat :
- Vérification des contraintes aux états limites ultimes (ELU) :
Taux de travail : 27,82% (<100%)
L’élément peut supporter les charges sans rompre.
- Vérification des déformations (ELS) :
Flèche finale = 0.11 ≤ 5,13 (max)
OK, les déformations sur l’élément (flèches) sont inférieures aux valeurs maximums autorisées.
Conclusion
On peut adopter des poutres périphériques avec une section de 75 x 175 [mm] si on utilise du bois de classe C18. [...]
- Ainsi vous découvrirez :
- 1. Caractéristiques de la pièce :
- 2. Charge(s) sur la pièce où vous avez 4 cas possibles :
- 3. Mise en œuvre de la pièce :
- Exemple
- Détermination de la charge permanente
- La surface d'influence
- Calcul de la section des poutres
- 1. Caractéristiques de la poutre
- 2 : Charges uniformément réparties
- 3. Mise en œuvre
- Conclusion
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