Calcul section tube acier pergolas

[bfrolicher]

Bonjour à tous,

Je fais appel aux experts pour un petit coup de pouce pour dimensionner les poutres nécessaires à la réalisation d'un pergolas.

J'ai fait des centaines de calcul, à la main, sur un site de calcul de flèche bien connu, et aussi avec un logociel mais je n'arrive jamais à avoir les même resultats !
(Si encore il étaient proches..)

La pergolas aura une dimension de 6.5m x 3.4m, elle sera couverte par des plaques de plexi au dessus pour être abrité des pluies et au dessous par des "rideaux" horizontaux sur cables.
L'idéal serait de pouvoir réaliser ça en bois, mais les sections me semble bien trop importantes (à confirmer). Je comtpe donc partir sur une réalisation en tube acier rectangulaire.

Ma grosse intérogation concerne la poutre en rouge visible sur le schéma joint. Je n'arrive pas à la dimensionner en sachant que c'est elle qui va soutenir l'ensemble de la structure.
Elle sera coté mur encastrée le parpaing et posée sur un poteau à l'extrémité. Je ne souhaite pas avoir de poteau au milieu de la poutre rouge pour des raisons estétique et de facilité d'accès à la terrasse. M

La partie de droite (jaune) en porte-à-faux ne sera pas réalisée (du moins pas dans l'immédiat). La poutre verte sera visé dans le mur par tige fileté tout comme la poutre noire de 3.4m.

Pour l'assemblage, faute de plus simple, tout sera soudé


Autre info importante :
code postal 33440 (gironde)
Si un IPN est plus approprié ça me va !


Merci d'avance pour le coup de pouce
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[ilovir]

Bonjour

Votre projet est plus une Véranda qu’une pergola.

Les « conditions générales d’emploi des vitrages organiques (PC et PMMA) » du CSTB permettent de dimensionner l’épaisseur du « plexi », et renvoient aux règles vérandas aluminium du SNFA pour définir les charges de neige et vent.

Je prendrais comme hypothèses :

Pente 5 à 9 %

Poids propre : 12 kg PMMA + 3 kg profilés alu + 10 kg rideau = 25 kg /m² + poids de la structure

Neige 35 Kg/ m², mais avec accumulation (assez pénalisant) : préciser la hauteur de mur en surplomb, et s’il y a un toit qui peut décharger de la neige.

Vent 50 kg /m², en pression ou dépression. L’eurocode 1 est plus sévère, et sera peut-être à utiliser si la véranda regarde vers le vent dominant. Merci de préciser.

Avec la portée de 6.50 m, et l’effet du porte à faux de 1 m, la poutre rouge risque d’avoir une belle section du genre HEA 160 si ce n’est pas plus.

[bfrolicher]

Merci pour ce début de réponse,

Les 2 fenetres (mur 6.5m) sont exposées plein sud, la fenêtre (mur 3.4m) est exposée plein ouest (le vent vient de l'ouest)
Le mur en surplond est l'étage de la maison (je n'ai pas la hauteur en tete), mais effectivement, la neige (si il neige un jour) pourrait eventuellement se déverser sur la pergolas.
Par contre il n'y aura pas de porte à faux d'1m. la partie en jaune ne sera pas réalisée.

[ossau]

et bien vous divisez la portée de la poutre rouge en plaçant un poteau intermédiaire.Par contre le plexi avec le vent d'ouest arrivant par en dessous, il risque de faire voile..

oups j'avais pas lu que vous n'en vouliez pas. Un ipn n'est pas non plus des plus esthétique.

[A voir en vidéo sur Futura]

[bfrolicher]

Admettons que je n'y mette pas de plexi, mais juste les tissus pour être protégé du soleil. la section de l'hea devrait être moins importante ?
l'hea 160 me parait énorme, surtout au niveau du poids, le poteau risque d'être lui aussi énorme, et j'imagine que je vais être obligé de faire un petit "linteau" pour supporter l'encastrement dans le mur.

[ilovir]

et quelle est la hauteur de mur entre veranda et toit de la maison. Quelle est la pente du toit qui déverserait sur la veranda ?

[Jaunin]

Bonjour,
Etes vous absolument sûr, car apprêt il sera trop tard.
Cordialement.
Jaunin__

La partie de droite (jaune) en porte-à-faux ne sera pas réalisée (du moins pas dans l'immédiat).

Par contre il n'y aura pas de porte à faux d'1m. la partie en jaune ne sera pas réalisée.

[ilovir]

Si il n'y a pas de toiture fixe ni d'auvent, le projet change.
Plus question de neige, ni surtout d'accumulation, dans la mesure où il et parfaitement possible que les rideaux soient enlevés quand vient la neige.
Par contre, le vent peut survenir alors que les rideaux sont tendus, donc on conserve un vent, que je prends à 40 kg /m².
En soulèvement, le vent n'est pas pénalisant. Par contre, il peut y avoir sur les bords des pressions localisées plus importantes, pouvant arracher localement le tissu.
En enfoncement, je trouve qu'un HEA 120 en panne rouge ferait l'affaire, avec une flèche de 23 mm soit juste un peu plus que le 1/300. NB : flèche 11 mm sous poids propre seul.
Les chevrons seraient des IPE 100, pour ne pas trop se déformer.
Mais avec l'absence d'auvent, il devient facile de faire arriver les chevrons de 100 dans la hauteur de la panne de 120, donc de donner à l'ensemble plus de finesse, mais sans trop car sinon il y aurait une "impression" de fragilité.
Le poteau, par contre, est peu chargé, et comme il est immobilisé contre tout déplacement horizontal en tête, on pourrait rester sur un 80 x 80 x 3. Voire moins, mais il faut penser qu'il peut recevoir des chocs auxquels il faut quand-même qu'il résiste.
Mais on peut chercher à gagner encore sur la panne, en réalisant un cadre : poteau plus fort et bien encastré sur la panne, et de l'autre côté, un potelet contre la façade permettant d'encastrer là-aussi la panne.
C'est plus sioux, tant à calculer qu'à réaliser ensuite au niveau des assemblages en concordance avec le calcul.
Pour le moment, on laisse juste l'assemblage panne / poteau encastré le mieux possible, ce qui fait gagner un petit quelque chose (5% environ)

Le dimensionnement de tout ça est mené par la limitation des déformations. En résistance, l'acier S235 ne travaille pas à plus de 35 % de la capacité (en milieu de panne), mais à 60 % quand-même dans le poteau de 80 en flexion composée avec flambement.

[Jaunin]

Quelle serait les dimensions de la panne verte, IPE 100 aussi.

[bfrolicher]

Je fais une hypothèse en fonction de vos réponses et questions pour essayer d'avancer :

Je reste sur l'idée de l'HEA. Les chevrons (gris) pourrait être en bois.
Ces chevrons bois sera directement encastrés dans les parpaings ou dans une poutre en U style UPN/UPE elle même fixer dans le mur par tige filetée ou corbeau. Et de l'autre coté posés sur l'HEA (panne rouge) me permettant de faire l'avancé d'1m en porte a faux (jaune).

Pensez-vous que :
Les chevrons bois (gris) ne vont pas trop flécher ? entre le mur et la panne (rouge) (porté de 3,4m) et qu'ils ne vont pas non plus fléché pour la parti en porte a faux (1m) ?

Je peux modifier mon plan pour representer tout ça si besoin.

Au passage: merci pour vos réponses

[ilovir]

Cette nouvelle configuration, c'est toujours sans toit fixe en plexi ?

[bfrolicher]

Oui sans le toi plexiglass, les contraintes sont bien trop importantes

[bfrolicher]

Bonjour,

Je continue d'avancer sur le projet et j'arrive à avoir quelque chose d'assez intéressant (enfin je pense) :

1/ Choix de la panne
D'après ce tableau : charge-utile-tube-rectangulaire pour un profilé en 140x80x3 (mm) sur une longueur de 7m la charge utile max avant dépassement de la flèche admissible (1/300) est de 0.52kN/m. Dans mon cas et en gardant cette valeur j'arrive à 3.38kN soit grosso modo 330kg sur la longueur totale pour 6.5m

Un petit coup de calculette sur le site lamaison.free.fr pour vérifier j'arrive aux résultats suivants :

Avec une charge de 300 daN répartie :
Le profil est un tube de section rectangulaire de hauteur 140 mm
La base est de 80 mm
L'épaisseur est de 3 mm

La contrainte pondérée dans la poutre sera de 6,37daN/mm2
La contrainte maxi admissible est de 5,04 daN/mm2
La contrainte dans la poutre sera supérieure à la contrainte admissible, le profil choisi ne convient pas
La flèche réelle de la poutre sera de 18,01mm
La flèche admissible pour la poutre est de 21,67 mm
Il est donc vérifié que la flèche est inférieure à la flèche maxiamle admissible
Le profil ne convient pas pour cette application


Le tableau et le calcul ne donnent pas les mêmes résultats Aie
(Une idée du pourquoi ?, comment calcul-t-on cette contrainte pondérée ?)

Par contre avec une charge de 200 daN ça passe :
La contrainte pondérée dans la poutre sera de 4,73daN/mm2
La contrainte maxi admissible est de 5,04 daN/mm2
Il est donc vérifié que la contrainte dans la poutre est inférieure à la contrainte maximale admissible
La flèche réelle de la poutre sera de 13,08mm
La flèche admissible pour la poutre est de 21,67 mm
Il est donc vérifié que la flèche est inférieure à la flèche maxiamle admissible
Le profil choisi est compatible pour cette application suivant les caractéristiques données


Ok, on reste avec 200daN de charge utile.

2/ Choix des chevrons :
Je pars sur l'idée d'utiliser du tube acier 100x50x2 (mm). Le poids est de 4.9kg/m -> 16.7kg par chevron (3.4m)
Je compte disposer 6 chevrons sur la longueur totale (6.5m) dont 1 scellé au mur et l'autre en appui sur le poteau. L'espace est entre chaque est d' 1.3m
Il n'y aura donc que 4 chevrons à souder sur la panne.

Le poids des chevrons est de : 4 * 16.7kg => 66.8kg arrondi à 70kg.
Si je ne dis pas de bétise le poids supporté par la panne ne sera que de 35kg puisque l'autre partie sera supporté par la muraillère.

Si j'utilise de la canisse 'de base' (roseau fendu) le poids est d'environ 2.1kg pour 10m2, j'aurais donc en gros 5kg pour 23m2 de canisse répartie sur toute la structure.

Est-ce que mon résonnement est correcte ou je suis totalement à coté de la plaque ?

J'ai l'impression que ça passe et qu'il reste même un peu de marge...

Un grand merci à ceux qui me lirons et qui pourront confirmer ou non mes calculs.

[Jaunin]

Bonjour,
Je reviens sur ma question:
Quelle serait les dimensions de la panne verte ?
Cordialement.
Jaunin__

[bfrolicher]

J'imagine que la section que peut être moins importante que pour la rouge.
Du coup je partirais sur une panne en 120x60x3mm sur 6.5m
Elle sera fixée au mur par corbeau ou scellement chimique.

Merci pour votre réponse

[ilovir]

Re

Je ne comprends rien aux tableaux de résultats tout faits. Pour moi, c'est inutilisable, à peine pour un pré dimensionnement, et encore.
J'ai refait le modèle avec vos nouvelles données : 6 chevrons en 100 x 50 x 2 (j'aime pas beaucoup le 2, mais passons pour le moment), panne rouge en 140 x 80 x 3. J'ai laissé mon poteau 80 x 80 x 3, articulé en tête.
J'ai en tout : 204 kg pour la structure tubes acier, 438 kg de poids rajouté (j'ai mis 15 kg/m² forfaitaire), et une pression de vent de 1 170 kg, c'est à dire un peu moins de 41 kg/m². Rien d'exagéré.
Et là, avec ce modèle, je trouve avec le vent en pression :
Dépassement en résistance au milieu de la panne rouge : 270 MPa > 235 MPa limite élastique (VM à 281 MPa, pour Jaunin - on se comprend)
Flèche totale PP + vent : 60 mm au bout de l'auvent. Dont 22 mm pour le poids propre, et donc le reste pour le vent.
NB : j'ai mis une barre "jaune" de même section que les chevrons. On peut gagner un petit quelque chose avec une barre jaune plus légère.

Ci-dessous les images du modèle et des déformées pression et dépression.

NB : on a considéré que les canisses, ne transmettent pas plus de 40 kg/m² à la structure ; au-delà, les canisses cassent.

Vent +.JPG

Vent -.JPG

[bfrolicher]

1000 merci Ilovir pour cette simulation.

Effectivement ça va danser !

Juste quelques petites choses :
- Sur les 6 chevrons, il y en a 2 qui ne reposeront pas sur la panne rouge. Un sera directement scellé dans le mur, et le second reposera sur le poteau.
- 15kg/m2 me semble beaucoup, c'est vraiement uniquement pour se cacher du soleil, mis à part 2/3 spots d'éclairage, et les oiseaux y'aura pas plus de poids.
- La pression du vent n'est pas trop élevée dans votre modèle ? 41kg/m2 ce n'est pas pour un fort coup de vent ?

bon ça ne devrait pas changer grand chose j'imagine.
Du coup, j'suis perdu...

Encore merci.

[bfrolicher]

Quand je vois ça : pergolas 30m2 et quand je vois ce que je veux réaliser, j'me dis que c'est possible quand même !
Sur cette réalisation les sections semblent bien inférieures à ce que je propose. Le poteau ressemble à un piquet de plant de tomate !
Il n'y a qu'un seul chevron pour soutenir les 2 rideaux de plus de 15m2 chacun. Et en plus viennent s'ajouter 2 "brises" vent....

y'a un truc que je pige pas... les tubes sont pleins ?!

Bon, il est vrai qu'on ne sait pas si cette pergolas n'est pas partie chez le voisin au 1er coup de vent, mais quand même.

Il faut peut être prendre en compte l'usage réel. C'est une pergolas, comme un méga parasol pas un auvent. Il ne me viendrais pas à l'idée de laisser un parosol ouvert avec un vent fort. (L'apéro au soleil serait déjà bien compromis). J'imagine aussi que le constructeur de cette pergolas à bien informé le propriétaire sur le fait de replier les rideaux en cas de fort vent.

Bon je suis perdu. Ce que je vois me laisse dire que c'est largement réalisable, les calculs/simulations montrent des contraintes assez importantes à l'usage.

J'ai des scrupules à vous demander un nouvelle simulation, quel serait le vent maximal que ma structure pourrait supporter ?


Bien cordialement

[ilovir]

En divisant par deux le poids de toile et le vent, je suis à 14 mm de flèche maximale sous poids fixe, et 33 mm tout au bout avec le vent.
Mais avec la même structure, c'est à dire la panne en 140 de haut.
En fait, rien de catastrophique : ça peut bouger de 3 cm par fort vent, et par très fort vent, bien sûr, on replie.
Et si ce sont des canisses, on va les ramasser un peu plus loin.

Il y a aussi des système de toiles motorisés commandés par anémomètres.

Pour les chevrons sur poteaux, c'est pris en compte dans le calcul. Mais en pratique, il y a peu de différence pour la panne entre une charge linéique et des charges ponctuelles par les chevrons comme dans le modèle qui est fait comme dans la réalité.

Par ailleurs, dans votre cas, l'effet de porte à faux charge un peu plus la panne, et amplifie la flèche en bout de chevron.

[Jaunin]

Oui, sur la publicité c'est des "allumettes" mais ce n'est qu'un cadre.

[bfrolicher]

Et ça se voit bien !

Si j'ai bien compris, ça tiendra, mais faudra pas y mettre des géranium partout
Bon je vais me lancer avec les données mentionnées plus haut : poutre principale en 140x80x3 (si je trouve du 4 je prendrais), chevrons en 100x50 x2 (ou 3) et panne murale en 120x60x3.

La panne en porte à faux (jaune) ne sera pas réalisée maintenant. J'attendrais de voir comment se comporte la structure avant de me décider.
Je vais poser des toiles sur les 22m2, je m'occuperais de motoriser l'ouverture/fermture automatique en fonction du vent et pluie. (Etant ingénieur en info cette partie sera la plus sympa).

Si jamais je vois que ça flèche ou bouge un peu trop je trouverais une solution.

Une dernière question pour Ilovir, quel logiciel utilises-tu pour faire tes simulations ?

[Jaunin]

Bonjour,
Il y aura 6 ou 7 chevrons, c'est selon le texte ou le dessin.
Cordialement.
Jaunin__

[bfrolicher]

Bonjour Jaunin,

Après réflexion, je pense que 3 voiles seraient, à l'usage bien plus simple. J'aurais donc 4 chevrons dans 1 scellé au mur 1 sur reposant sur le poteau et 2 reposant sur la panne principale.

Cordialement.

[ilovir]

Pour la dernière question : le logiciel c'est Freelem. On le trouve encore en téléchargement en version 9, mais malheureusement plus en version 11.
Acier en extérieur : attention à la rouille. Surtout sur les soudures et autres assemblages ...
Bon courage.

[Jaunin]

Bonjour,
Voici un lien, mais je ne sais de quelle version il s'agît.
Cordialement.
Jaunin__

https://www.civilmania.com/topic/196...iciel-freelem/

[ilovir]

le lien renvoie à un site douteux ...

[bfrolicher]

Oui effectivement...

J'ai réussi à télécharger la version 8 mais elle ne fonctionne pas. Je suis au bureau j'essaierais ce soir.
Une idée de pourquoi le téléchargement de la version 11 est stopé ?

[Jaunin]

Non, le site n'est pas douteux, j'y vais souvent.

Je ne peux pas joindre le fichier il est trop important.