Résistance vent d'une structure acier

[Fab2800]

Bonjour à toutes et à tous,

Je m’appelle Fabrice, en plein projet de construction d'une clôture, je viens ici dans l'espoir, non pas de vous aider à résoudre une équation complexe ni même de débattre sur la théorie du boson de Higgs, mais pour solliciter vos connaissances pour m'aider à résoudre un problème !

J'aimerais savoir si mon projet est viable..

Je monte une clôture qui est composée de barre IPE en acier faisant office de pilier et, de planche de bois insérées entre chaque pilier.
Pour vous donner une image de la chose : voici l'idée de la structure :


Sauf que...
Le clôture monte à 3.1M de hauteur.. Se pose donc la question de la résistance au vent..

Paramètre de la construction :

- Poutrelle en IPE 100 http://www.aciers-mottard.be/catalog...ottard-1-4.pdf
- Planche de bois autoclave 4 de 3.6 d'épaisseur sur 145mm de hauteur (+les cales en bois car épaisseur bois : 3.6cm et épaisseur ailettes poutrelles 7cm)

Je comptais creuser un trou en forme de parallélépipède rectangle : Grande Longueur 90cm x petite longueur 70cm x hauteur 130cm. J'y place au centre mon IPE d'une longueur total de 4.40 mètres puis remplie de 0.57 M3 de béton.

Ce qui fait que le béton arrivera à 0.9m en partant du fond, restera 40cm que je remplirai avec de la terre. L'idée étant d'enfoncer suffisamment la poutrelle profondément dans la terre pour offrir une bonne résistance au vent et éviter un phénomène de "déracinement" en cas de vents violents.
Les poteaux+fondation seront espacés de 2.25m. Pour une longueur totale de clôture de 28ml (en sol droit).


Ma question : Est-ce que les poutres IPE 100 seront assez résistantes pour ne pas fléchir? . Je vois que la limite de résistance qu’elles supportent est de 788Kg sur une longueur de 4M avec appui simple aux extrémités (poids en son centre uniformément réparti) Pensez-vous donc que la section de l'IPE est l’écartement entre chaque poutrelle est suffisante pour résister aux assauts du vent ?

1/3 de la longueur sera figée dans le béton (pas d'élasticité ni déformation donc) tandis que les 2/3 seront exposés, provoquant donc une force importante sur le point de la poutrelle situé à la jonction de la partie fixe/mobile (bétonnée/hors sol)

Dois-je passer sur une IPE 140 qui voit ses propriétés de flexion doublées ou est-ce que la 100 est suffisante pour cet édifice ?

Ah oui... Les 15 IPE 100 sont déjà réservées et payées en partie...
- Dois-je les mettre à la poubelle et recommander 15 IPE en (+/-) 140
- conserver mes 15 IPE 100 parce que je suis large !
- Acheter quelques IPE 100 en plus pour réduire la distance entre chaque poteau et ainsi augmenter la résistance d'une manière générale.

Un grand merci par avance de votre aide.
Bonne soirée à toutes et à tous

Fabrice
-----

[gienas]

Bonjour Fab2800 et tout le groupe

Bienvenue sur le forum.

La notion d'urgence n'a pas lieu d'être sur un forum, et, dans le titre, elle est plutôt contre productive.

C'est pourquoi, elle va être supprimée.

[Fab2800]

Bonjour Gienas,

Très bien, c'est noté. Merci

[barda]

Ce n'est pas la section de l'IPE qui peut poser problème (la résistance est largement surabondante), ni celle des planches... C'est, éventuellement, la résistance de l'encastrement, c'est à dire de la terre tenant la fondation, pas toujours facile à estimer.
Mais, sauf peut-être si tu te trouves sur la falaise de la Pointe du Raz ou sur celle du Cap Canaille, tu n'auras aucun vent susceptible de mettre cela en danger. Heureusement d'ailleurs pour nos murs en briques ou en parpaings, pas toujours aussi robustes, ni aussi ancrés dans le sol...

[A voir en vidéo sur Futura]

[ilovir]

Bonjour

On peut regarder ce que ça donne en appliquant Eurocode 1, et en appliquant une méthode spécifique à la stabilité des massifs enterrés. Ca fera quelques équations, désolé.
Mais d'abord, il faut des données complémentaires :

La région de vent, (département)
Si la clôture peut se trouver déventée par des obstacles qui la protègent du vent : quoi, à quelle distance (éventuellement croquis en plan)
Quelle est la nature du sol de fondation : plutôt argile, ou gravier ou sable ?

Le vent sur un mur comme ça exerce sa force maximale quand il souffle obliquement par rapport à la surface, et non perpendiculaire à celle-ci. Et la poussée n'est pas la même tout le long du mur : donc les IPE ne sont pas tous sollicités pareil (et leurs massifs non plus)
Quand on ne connaît pas la direction du vent, on suppose qu'il peut avoir n'importe laquelle, et on prend le maxi que ça peut donner dans les deux sens du mur.

Si on peut la connaître, on peut personnaliser : les IPE, les écartements, les dimensions de massifs. Direction à indiquer éventuellement sur le croquis orienté.

Au 1er coup d'œil, les IPE 100 ça ne suffira pas partout, et pour les massifs, humm, ça reste à voir.

[Fab2800]

Bonjour à tous et merci de vos réponse.

Pour vous apporter quelques éléments de réponse, j'habite dans l'Eure et Loir, à Chartres. Région un peu venteuse tout de même. Concernant la structure en IPE 100, il y aura en tout 14 répartis tous les 2.25M avec une dernière section moindre.

J'ai décidé de modifier un peu la grandeur de la clôtures pour permettre un meilleur ancrage. Je réduit la hauteur de 10cm (3M hors sol) pour avoir 1.10M de poutrelle enterrée. Il y aura grosso modo 1 tonne de béton (béton de fondation dosé à 350Kg de ciment par tonne) lourdement ferraillé par pilier.
Le vent faisant face à la structure, j'ai pensé également à ajouter des jambes de force en acier tout les 2 à 3 pilier qui feront face au vent.

Qu'en pensez-vous, les IPE 100 peuvent tenir le coup ou dois-je passer sur des poutrelle de diamètre supérieur ?

[Fab2800]

Re bonjour, J'ajoute des éléments supplémentaires :

Si la clôture peut se trouver déventée par des obstacles qui la protègent du vent : quoi, à quelle distance (éventuellement croquis en plan)
Aucun obstacle au vent mais je compte planter une haie de type laurier - Il se passera quelques années avant qu'elle ne fasse sont office..
Quelle est la nature du sol de fondation : plutôt argile, ou gravier ou sable ?
Terre plutôt compacte, très caillouteuse, argile à partir d'1.1M de profondeur environ

Concernant le vent : En Beauce ça souffle souvent. Nous ne somme pas une région à tempête. Sur les relevés météo de ces dernières années, le vent souffle rarement au dessus de 105Km/h

Si on peut la connaître, on peut personnaliser : les IPE, les écartements, les dimensions de massifs. Direction à indiquer éventuellement sur le croquis orienté.
Voici le croquis (et dans le fonds, la raison d'une protection visuelle si haute..)
croquis.jpg

Les lignes rouges délimitent la longueur de la clôture souhaitée. Les flèches en orange indiquent le sens du vent. Sur ce point je n'ai pas de certitude, j'en juge à la courbe des arbres lorsque ça souffle.
Enfin, le rond bleu avec la flèche vous indique ma position lorsque je tiens la boussole qui indique ceci :
bousole.jpg

Il y aura environ 0.57M3 de béton par poutrelle (14 poutrelles réparties sur 28M linéaires, tout les 2.25M et une section moindre d'environ 1.8M.
Dans chaque fondation, il y aura un cube de ferraille en fer de 10mm :
imagesa0ck8ywg.jpg

J'ai pensé également que je pourrai insérer de longs fers dans la terre proche fondation qui pourraient servir de renfort supplémentaire contre le mouvement du béton dans la terre..

Je suis preneur également de vos avis sur la forme de la fondation pour un meilleur ancrage. J'hésite entre ces 2 types :
Fondation.jpg

Merci énormément pour votre temps et votre aide..
Fabrice

[Jaunin]

Bonjour,
Pour informations.
Cordialement.
Jaunin__

https://fr.wikipedia.org/wiki/Suppor...tion_en_France

Bonjour Ilovir,
Je cherche une simulation avec l'incidence de l'angle du vent sur un panneau.
Cordialement.
Jaunin__

https://www.google.ch/search?q=simul...w=1485&bih=956

[barda]

Je ne suis pas sûr qu'il y ait besoin de trop de calculs pour évaluer tout cela...

Dans l'Eure et Loir, près du sol, il y a bien peu de chances que le vent atteigne 100 km/h (ce qui correspond à la vitesse du vent à 10 m de hauteur lors d'une très violente tempête; improbable en zone intérieure); 100 km/h, cela représente une pression d'une quarantaine de kg/m2 sur une surface plane, soit pour l'exemple qui nous concerne, environ 240 kg appliqués à 1,5 m de la base. Il est clair qu'un IPE de 100, idéalement encastré, supportera cette contrainte (d'autant plus qu'elle n'est pas limitée par des considérations de flèche maximale).

Par contre l'encastrement dans le béton doit venir au ras du sol, mais je suis bien dans l'incapacité de fournir une estimation sur ce point...

Ceci dit, les murs de clôture emportés par le vent ne sont pas légion dans nos contrées... Reste l'hypothèse d'un ouragan exceptionnel, ce qui ne peut jamais être totalement exclu; mais il y aura bien d'autres dégâts avant la chute de cette palissade...

[ilovir]

@barda

La difficulté, ce n'est pas les calculs, c'est d'avoir les bons paramètres à mettre dedans.
Paramètres de sol de fondation notamment.
Je recherche ce qu'on pourrait dire dans ce cas.

[ilovir]

Voilà où j'en suis arrivé. Désolé de ne pouvoir faire mieux pour le massif.

Cloture 1.JPG

[Fab2800]

ilovir,

Merci beaucoup du temps que vous avez passer à faire tout cela. Dois-je comprendre par le résultat de votre calcul que la structure n'est pas viable en l'état ?
Le risque est-il celui d'une rupture d'une poutre IPE ou le déracinement du bloc pilier + fondation ?

Concernant la recommandation d'augmenter la hauteur du massif, cela signifie t-il qu'il faille mettre plus de béton ou creuser moins profond ? Par exemple creuser une rectangle d'1M de profondeur et enfoncer la barre à -30cm sous la fondation afin que le béton soit plus proche du haut.
Si j'installe une jambe de force en sens contraire du vent tout les x poteaux, ça peut peut-être apporter une solidité suffisante ?

Quand j'y pense, je n'arrive pas à comprendre comment les murs en brique ou parpaing peuvent tenir avec des fondation à -60cm et des piliers tous les 3M (ce que le maçon voulait faire lorsque je m'étais renseigné pour faire un mur de la même dimension.
Est-ce parce que la fondation est faite tout du long ?
Parce qu'a la limite, au lieu de faire des gros trous de 0.7M3 par pilier, je creuse une tranchée de 60cm de profondeur sur 40CM de large, j'enfonce les piliers dans la terre (sur 1.3M sous le niveau du sol) je ferraille le tout et je coule le béton (pour le coup, 7M3 de béton suffisent au lieu des 10.5M3 si je fais 15 trous)

Dire que je dois débuter jeudi... Je suis paumé

[Fab2800]

Bonjour,

Après une bonne nuit à réfléchir, je vais abandonner ce projet. Il y a trop d'incertitude sur la résistance et trop de contrainte. Je vais partir sur la construction d'un mur en parpaings avec fondation sur toute la longueur comme me l'on proposé les maçon que j'ai rencontré.

Je vous remercie vivement du temps passé à m'aider, cela m'a éviter de faire une bêtise qui aurait pu avoir de graves conséquences..

Merci et bonne journée !
Fab

[barda]

Bof... je crois que tu te fais peur avec pas grand chose... Avec les hypothèses d'entrée choisies par ilovir (qui sont conformes d'ailleurs à ce qui est prôné par eurocode), il n'y aura pas de solution raisonnable (même ton mur en parpaing serait couché par de telles situations). Le problème, c'est que ces hypothèses "officielles" ne correspondent pas du tout à la situation réelle... on ne compare pas une structure élevée et une structure au sol, une clôture avec un pignon de maison...

Si on est un peu plus réaliste:

- le vent maxi dans ta région est de 100 km/h (voir stats météo) à 10 m de hauteur; la vitesse du vent diminue très vite avec la perte d'altitude, à 3 m c'est 50% environ, et la pression est divisée par 4; même avec un coef de traînée de 1,5 (à peine justifié dans ces conditions), on est plutôt sur une pression de 20-25 kg/m2, et non 75 kg. La force exercée par poteau est de l'ordre de 170 kg et non de 500 kg; cela divise la contrainte par 3...

- avec le montage que tu proposes, la terre posée en surface n'apporte rien à la tenue du poteau; par contre le moment fléchissant est augmenté de 30%; il est essentiel de faire monter le béton jusqu'au ras du sol. Reste que la résistance du sol recevant le massif en béton est quasi impossible à évaluer précisément... on va dire que cela ira...

conclusion:

la clôture que tu envisages est, sous réserve d'un ajustement de la taille du massif en béton, tout à fait capable de résister aux vents les plus violents connus dans la région de Chartres; peut-être ne sera-t-elle pas strictement conforme aux normes eurocode, mais elle répondra aux besoins que tu exprimes, sans présenter de danger particulier, même en cas d'ouragan...

Après, c'est toi qui vois...

[ilovir]

Ce qui est le plus facile à évaluer, ce sont les contraintes et déformations dans l’acier une fois les charges connues.

Ce qui est plus aléatoire, et les auteurs des règles le disent, c'est de connaître les charges de vent ; faute de pouvoir connaître les réalités sur tous les sites, on s'en tient à des données conventionnelles.
En plus ici l’EC1 ne traite pas du vent perpendiculaire au mur, et s'en tient au vent oblique, le plus défavorable surtout sur les bords.
Les NV le faisaient, avec un Ct de 1.3, mais dans un autre référentiel, et je ne me suis pas lancé dans une recherche d’équivalence NV / EC1 sur ce point.
J’ai pris 1.5 comme intermédiaire entre les 1.2 et 1.7 du vent oblique EC 1 lorsqu'on s'éloigne du bord du mur.

Quand au massif de fondation, je me suis référé à une méthode utilisée pour les ouvrages publics.
Les constructeurs de ces ouvrages veulent une certaine sécurité, pour longtemps, ce qui représente peut-être une exigence supérieure à la votre.
Sachant que, la rupture ou le renversement, ce n’est pas l’ouvrage qui sort et qui s’envole, mais qui se déforme de façon gênante et irréversible.
Par ailleurs, ces constructeurs disposent des données géotechniques exactes, ce qui lève une inconnue.

Ce qui se passera chez vous, sur 10 ans, sur 20 ans, sur 50 ans, personne ne sait. Mais comme vous êtes « au pied du mur », vous allez devoir décider vous-même, en fusionnant tous les avis reçus, qui sont forcément tous différents voire contradictoires pour certains.

Les jambes de force, ou le doublement des IPE100 (puisque vous les avez déjà achetés) dans la zone d’encastrement sont des façons d’améliorer leur résistance
Ces IPE sont de plus certainement soumis au déversement (déformation latérale lors de la flexion) – je n’ai pas fait la vérif avec mes hypothèses de charges.
Les planches maintiennent un peu, mais les renforts seraient plus surs.

Et juste un dernier point : on parle bien de massifs dans un sol plan, pas sur le bord d’un talus en pente ? Juste un doute en revoyant vos photos.

[ilovir]

J’ai quand-même repris avec les règles NV, car elles sont plus explicites pour ce cas que l’EC1. Il faut alors mettre le résultat en face des règles CM, et le cas de charge dimensionnant (en résistance) sera le vent extrême sans pondération, face à la limite élastique du matériau. Ce n'est plus d'actualité officiellement, mais entre nous on peut le faire.

Région 2 Site normal, pression de base normale 60 DaN/m² (112 km/h), pression extrême 105 DaN/m² (149 km/h) à 10 m au-dessus du sol.
Coefficient de hauteur pour 1.5 m (milieu de la hauteur du mur) : 2.5 x (18 + 1.5) / ( 60 + 1.5) = 0.79
Coefficient de dimension, pour 3 m : 0.9 (abaque NV)
Coef de trainée pour le mur : 1.3 (abaque NV)

L’effort sur le mur sera donc, par vent extrême : 105 x 0.79 x 0.9 x 1.3 = 97 DaN /m²
Soit, pour un poteau : 97 x 3 x 2.25 = 655 DaN
Ce qui fait moins que les 506 DaN de ma précédente analyse, car là il n’y a pas lieu de pondérer par 1.5.
Cette force s’applique très peu au-dessus du milieu, et je reste sur le milieu, soit Moment de flexion : 655 x (1.5 + 0.4) = 1 244.5 DaN^m, d’où contrainte dans l’acier en plastification : 12445 / 39.4 = 316 MPa. On gagne donc 25 % sur ma précédente analyse, mais c’est toujours excessif.

Si on remplit de béton la hauteur de 40 cm prévue d’être en terre (proposition de Barda), la contrainte en plastification descend à 249 MPa, ce qui est encore trop, d’autant plus que pour rester dans le domaine élastique (sans déformations permanentes), il faudrait réduire le moment de l’ordre de 20 %.(pour arriver à : 655 x 1.5 -20 % / 34.2 < 235 MPa)

Cela serait obtenu avec un effet de masque complet, ce qui n’est peut-être pas tout à fait le cas au sens des règles NV, par les présences des bâtis voisins.

Reste à voir quelles vitesses de vent seront réellement atteintes pendant la « durée de vie » de l’ouvrage …