Pergolas en tube acier : dimensionnement et fixation

[Charpieau]

Bonjour à tous,

Je souhaiterais construire une pergolas adossée pour couvrir une terrasse bois. La façade sud de la maison est garnie de baies vitrées, c'est très agréable cependant en été c'est intenable.
Les dimensions sont : 5,5x3m par 2,6m de haut. Elle sera couverte par une toile micro-perforée de 420gr/m2.
Ayant l'habitude de travailler l'acier, il m'est venue l'idée originale de la faire en ... acier.
Ayant parcouru le forum de long en large, j'ai pu glaner pas mal d'informations très intéressantes. Cependant entre l'idée et la plume il y a un monde. J'ai donc beaucoup de questions, tellement que je ne sais par ou commencer ...

pour commencer :
Pour question d’esthétique, je prendrais du tube.
La poutre principale (en rouge) sera réalisée en tube de 60x40 ép.3mm (en lisant le forum, j'ai compris que le 2mm c’était , C'est un bandeau composé de 2 tubes de 5,5m reliés entre eux tous les 0,9m. Les vides seront garnis par des volutes pour environ 25kg. D'un coté la poutre sera fixé au mur au moyen de tige filetées scellés chimiquement, de l'autre fixé au poteau, je ne sais pas encore comment. Par boulonnage de préférence.
Le poteau (en noir) en tube carré de 80 ép.4mm. Il sera boulonné (4 boulons M10) sur un IPN supportant le plancher de la terrasse, au moyen d'une platine percée et soudée en bout.
Les 'chevrons' seront en tubes de 40x20mm ép.2,5mm ... espacé d'environ 90cm. De la même manière je ne sais pas encore comment je les fixerais à la poutre (encastré ou posé) et coté mur soit platine et scellement chimique soit via une panne muralière.


Ma grosse question : est-ce que ma poutre rouge va faire la danse du ventre ? C'est une question qui revient souvent sur le forum, dimensionner la poutre maîtresse, clé de voûte le la structure.
Merci à tous ceux qui voudront bien me filer un coup de main.



Infos supplémentaires :
situation géographique : 11290 Montréal de l'aude, 192 m d'altitude,
Neige = D - charge normale : 90daM/m2 - 144daN/m2;
Vent = 2 - Pression norm: 60daN/m2 PExtrême : 105daN/m2; la pergolas sera sous le vent dominant. l'Aude est une région très ventée, il faut vraiment le prendre en compte.


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[Charpieau]

Bonjour à tous,

J'ai bien essayé de dimensionner la poutre rouge ... mais je n'y arrive pas.

La discussion qui se rapproche le plus de mon projet est celle de Bfrolicher 'Calcul de section tube acier pergolas'. Cependant sa poutre principale n'a rien à voir avec celle que je prévois. A t'on un retour d'expérience sur sa pergola ?

Merci à ceux qui voudrons bien prendre le temps de m'aider.

Cordialement,
Charpieau

[Jaunin]

Bonjour,
Je n'ai pas vu la distance entre les deux poteaux rouge.
Cordialement.
Jaunin__

[Charpieau]

Bonjour Jaunin,

Merci de votre retour.
La distance est de 11cm intérieur soit 17cm d'axe à axe.

Cordialement,

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite58706596]

Bonjour,

Elle sera couverte par une toile micro-perforée de 420 gr/m². + l'Aude est une région très ventée, il faut vraiment le prendre en compte.

Maison exposée au sud > Donc sensible à la tramontane et au vent marin > Autan...
Autant, je connais les rafales du mistral (120/130 km/h), autant j'ignore la force de la tramontane et celle du vent marin/Autan...
La toile repose donc sur des "tubes-chevrons" espacés de 900 mm.
Les "toits" plats sont peu soumis à la pression créée par le vent, par contre à l'aspiration, c'est indéniable...
Si la neige font effondrer les toits, le vent, lui, les arrache...En présence de tempête, il suffit de voir les dégâts provoqués...
Donc, comment comptes-tu maintenir ta toile?
A+
PS : Fixation muralière > Si parpaing béton de 20 cm de large > cheville chimique (ou mécanique si tu peux fixer dans les joints)

[Jaunin]

Bonjour,
Une première approche, pour l'instant.
Cordialement.
Jaunin__

C'est 12500 [N]

[Charpieau]

Bonjour Amaty,

Merci pour ta réponse.
Je n'ai rien prévu pour le maintien de la toile autre que les fixations par velcro et sandows prévues sur les toiles sur mesure. Je me demandais si je n'avais pas intérêt à couvrir la surface non pas par une seule toile, mais par plusieurs. Ainsi il devrait y avoir plus de facilité pour tendre la toile et réduisant la surface de la toile en plusieurs petites surfaces cela diminue les contrainte sur les sandows et velcros quand il a du vent. Ensuite, il y a un espace de 5cm je crois, entre la toile et le cadre métallique. Cet espace permet la tension de la toile, mais aussi laisse échapper l'air qui s'y engouffre. Ainsi la toile ne retient pas complètement le vent.
J'ai choisi une toile micro perforée, car c'est celle qui a le moins de prise au vent.
Cela ne suffit certainement pas. Est-ce qu'un espace entre la toile et le mur de la maison ... et une pente de toit plus importante ...

L'aude ne serait pas l'ode au vent sans vent. D'ailleurs qu'est-ce que ça souffle aujourd'hui ! A en devenir marteau.
Ici on les appelle : Cers et Marin.

Cers et Marin
sont deux copains
qui, s'ils te serrent la main
t’emmènent très loin

Concernant la muralière, j'ai l'impression qu'elle faciliterait la pose des chevrons. Peut-être une cornière à ailes inégales (pour la rigidité) fixé par scellement chimique + tamis et M10 car la façade ne laisse plus voir ses joints. Combien de scellement et à quelle distance ?


Bonjour Jaunin,

Si je comprends bien, la poutre rouge a une bonne rigidité verticale mais subit un enfoncement lateral fortement préjudiciable. Est ce que le chevron central doublé comme la poutre rouge, la renforcerait suffisamment ?
Le poteau, est-il suffisamment dimensionné ?
Je n'ai pas encore résolu comment fixer la poutre au poteau. Je l'aurais bien vu par boulonnage. Cependant pas question de percer les tubes et poteau, je bouche leur extrémités car je ne veux pas que l'eau s'y infiltre.
Une idée ?

En tout cas merci pour votre aide.

PS : lorsque je veux poster le message, mes identifiants me sont redemandés ... au final cela fait plusieurs fois que je perds mon message. Dur, dur !!

[invite58706596]

Bonjour,

c'est très agréable cependant en été c'est intenable. +++ Cet espace permet la tension de la toile, mais aussi laisse échapper l'air qui s'y engouffre.

C'est absolument nécessaire de ventiler sinon, on a tendance à étouffer sous une toile de parasol (du moins, c'est mon ressenti...)
Je reste perplexe sur la façon de contrer la force d'aspiration du vent > Faut que je réfléchisse au problème > Peut-être un mixte "lame orientable" ou pas avec "plusieurs toiles"... J'ai survolé ce lien....
https://educnet.enpc.fr/pluginfile.p...ersion2009.pdf

C'est certain, la pergola avec lame orientable est top > Ventilation et ombre suivant inclinaison... Regarde ces liens >
Voir post#5 & 6 > https://forums.futura-sciences.com/b...gola-bois.html
https://forums.futura-sciences.com/b...ientables.html
A+

[invite58706596]

PS : lorsque je veux poster le message, mes identifiants me sont redemandés ... au final cela fait plusieurs fois que je perds mon message. Dur, dur !!

Quand tu lis ce message, il existe un petit triangle noir, en bas à gauche dans la colonne de ton pseudo.
Tu cliques dessus, une fenêtre s'ouvre et tu signales ton problème...
Un gentil modo devrait te dire ta maladie... Non pas de corona sur Futura
A+

[Jaunin]

Bonjour,
Je vais essayer de faire l'assemblage des tubes vert.
Quelle serait la charge à appliqué sur l'ensemble de la pergolas ?
Cordialement.
Jaunin__

[Charpieau]

Bonjour AMATY,

Merci pour les liens, je vais potasser ça avec attention.
La pergola ayant 2 côtés fermés par la maison, cela m'engendre deux problématiques : l'effet du vent doit y être plus violent car il a peu d'échappatoire, et l'effet serre plus important. Cela avait motivé mon choix pour d'une toile mico-perforée.
En effet, les lames orientables, c'est le must. Mais ça me paraissait légèrement au-dessus de mes moyens de bricoler ça. Bon après, je n'ai jamais regardé cela de près. Si j'adopte cette option, il me faudra revoir ma copie car niveau poids et le reste ... . On doit pouvoir les orienter mécaniquement ... J'y suis j'ai vu un post dans lequel tu avais réfléchi à la question, avec succès je crois ... Ah ! c'est ton lien ... .
Au fait, n'est-ce pas ce qu'on appelle 'pergola bioclimatique' ?

Bonjour JAUNIN,
Poutre rouge + volutes + chevrons vert (36kg) + Toile (7kg) = 130kg. Sachant que seule la moitié des chevrons et de la toile est porté par la poutre rouge.
En ce qui concerne la charge dû au vent et à la pluie, je ne sais que prendre.
Sur le site de Dikson, il recommande une pente de 14% mini pour que l'eau s'évacue correctement et ne s'accumule pas dans la toile. Ce n'est pas mon cas. La hauteur de ma poutre rouge et l’accès latéral à la terrasse m'oblige à une faible pente.

Au fait, désolé pour ma réponse tardive; l'actualité du jour n'y pas pour rien. Une corona svp !!

Très cordialement,

Charpieau

[invite58706596]

Bonsoir,

Si j'adopte cette option, il me faudra revoir ma copie car niveau poids et le reste ... . On doit pouvoir les orienter mécaniquement ..

Pas grand chose... De plus si tu laisses les lames verticales, tu n'as pratiquement aucune charge... Un soupçon de vent haché menu par les "X" ventelles...
Il existe également les pergola, dont on peut faire coulisser la toile, c'est pas mal également

Au fait, n'est-ce pas ce qu'on appelle 'pergola bioclimatique' ?

D'aucun appellent cela oui, bioclimatique...ma foi, j'veux bien, mais ventelles alu, structure acier avec thermo laquage epoxy cuite au four, c'est aussi bio que moi, je suis jeune... .
Encore l'auraient-ils appelé Bi-O-climatique pour concéder une pergola bi-climatique (soleil/ombre) dans ce cas j'ai un bioparasol, un biostore banne...
Et moi, je me trouve très bio...Petit clin d'oeil à MB...

Ah ! c'est ton lien ...

Non, non, j'ai participé pas plus...

Ce que je crains dans ces histoires de toile, c'est la résistance à l'arrachement et donc fixations... Je suis un peu concerné, je suis en train de réaliser une tendue circulaire de 5 m de diamètre sur une structure type parasol > 20 m² > Je suis approximativement à 2 tonnes
Je dois ajouter des fixations en pleine toile > Il m'en faut une cinquantaine pour tenir 40 kg... C'est pas énorme mais quand j'ai regardé le lien que je t'ai donné > https://educnet.enpc.fr/pluginfile.p...ersion2009.pdf je suis un peu frileux...
A+
il me faudra revoir ma copie car niveau poids et le reste > Entre Jaunin toi et moi-même, nous devrions arriver à une solution...

[Jaunin]

Bonjour,
Je vais devoir augmenter les dimensions du poteau vertical, il y a trop de contrainte à la jonction des tubes rouge.
Je vais reprendre.
Si vous avez de nouvelles informations au sujet de la charge possible.
Cordialement.
Jaunin__

[Charpieau]

Bonjour AMATY et JAUNIN,

Bioclimatique ! c'est bien ce qui me semblait ! Je ne voyait pas vraiment ce qui rendait bio ce type de pergola.

Bon, je suis vraiment ennuyé pour choisir la couverture pour la pergola. J'avoue que j'ai été tenté par une couverture bio type glycine. Cependant pour avoir lu tes commentaires et ton expérience perso à ce sujet, ... Chez mes parents, il y en a une. Elle s'est enroulée autour de ses tuteurs (fer à béton) ... Aïe ! j'ai mal !!! C'est très puissant !!!
Ou alors il faut la tailler tous les ans ...

La question de la resistance de la toile et des fixations surtout dans nos régions ventées. Bon, je vais mettre mes deux neurones sur le coup,

Pour l'instant, je reste sur une toile micro-perforée.

Intéressant ton parapluie pour lilliputien. 2 tonnes, impressionnant !!

Déjà il me faut une structure solide, et pour ça j'ai besoin de votre aide. J'aimerais que cette pergola donne une impression de légèreté, sans être aérien , et sans que l'on ai une sensation de fragilité. Une solidité sans le mastoc.

La fragilité dû à la concentration de contrainte à la jonction poteau / poutre rouge :
- Si je comprends bien pas de risque de flambement du poteau. Sur ce point la section est bonne.
- Pour une question pratique et de qualité de soudure, je voudrais réaliser toutes les parties soudées à plat, au sol. Ensuite, n'ayant pas de moyens de levage autre que mes bras, un assemblage par boulonnage de la poutre sur le poteau me permet de dissocier l'ensemble, et de les implanter séparément.
Il me faut donc trouver une solution d'assemblage par boulonnage pérenne et esthétique et réalisable avec mes moyens. J'ai donc mis mes 2 neurones sur le coup ... et c'est pas beau > Si l'on envisage un fixation boulonnée par l'intermédiaire d'une platine de 10mm d'ep., de 80mm de large (largeur poteau) 300mm de long (elle reprendrait d'un seul coup de les 2 tubes de 60x40 constituant la poutre rouge. Un platine identique soudée coté poteau dans laquelle serait soudé 4 à 6 tiges fileté en M10 (de cette manière je ne perce pas le poteau), avec, éventuellement un rebord qui me permettrait d'y appuyer la poutre avant de la boulonner ...
Cette solution me demandera d'écarter le poteau, implanté mais non fixé, pour y fixer la poutre rouge.
Niveau contraintes : les passages se feront sur une section soudée plus importante et traverseront des ép. plus forte, ald de la peau de poteau en 4mm. De plus la largeur de 80mm de la platine soudée sur le poteau viendrait prendre les angles et ainsi ce n'est plus la peau d'une face qui travaille mais 3 faces du poteau.

Désolez pour la longueur de la prose ...

Donnez moi votre avis ?

JAUNIN : "Si vous avez de nouvelles informations au sujet de la charge possible."

Oui, je crois que j'ai oublié de mettre une traverse (perpendiculaire aux chevrons) proche du mur de la maison afin d'y fixer la toile via les sandows.
Je vais rajouter une traverse tous les 500mm en rond de 12mm soit soit 5 barres de 5,5mm. L'ennuie c'est qu'il me faudra percer les chevrons ...

Cordialement,

[Jaunin]

Bonjour,
J'ai augmenté l'épaisseur du poteau de 80x80x6 [mm]
J'ai rajouté les tubes de 40x20x2, mais ils sont horizontal (pour simplifier), il sont un peu petits.
Je vais rajouter les deux d'extrémités mais cela ne va pas changer beaucoup.
Cordialement.
Jaunin__

[Charpieau]

Bonjour JAUNIN,
merci pour pour votre retour.
Donc, la poutre rouge tient la charge et le poteau en ep. 6mm résout problème de faiblesse au niveau de la jonction avec la poutre.
Par contre ce sont les chevrons qui sont faibles.
Quelle section de tube faut il envisager ?

Cordialement
Charpieau.

[invite58706596]

Bonjour,

Intéressant ton parapluie pour lilliputien. 2 tonnes, impressionnant !!

Les 2 tonnes, c'est à l'aspiration avec mesure un peu empirique > Sur une forme parasol, c'est le même effet que sur un parapluie qui se retourne...
La structure est assez légère, tube de 17 mm en 2 mm d'épaisseur et les jonctions renforcées en 2,5 mm et 22 mm de diamètre...
Je mixerais peut-être dans l'avenir avec du câble de 5 mm car chaque année les rafales du mistral deviennent de plus en plus violentes (145/150 km/h) du fait de la configuration des lieux... Je suis aux Portes de la Provence...

Déjà il me faut une structure solide, et pour ça j'ai besoin de votre aide. J'aimerais que cette pergola donne une impression de légèreté, sans être aérien

Dès que l'on veut, une allure quand même aérienne qui va donner la légèreté à la forme, il faut travailler en triangulation et en hyperstatique afin de réduire les supports de la structure...
Attends les résultats de Meister Jaunin que je salue bien...
A+

[Charpieau]

Bonjour AMATY,

Dès que l'on veut, une allure quand même aérienne qui va donner la légèreté à la forme, il faut travailler en triangulation et en hyperstatique afin de réduire les supports de la structure...

Ça m'intéresse d'en savoir plus et surtout de comprendre. Pourrais-tu vulgariser stp.

Cordialement

Charpieau

[Jaunin]

Bonjour,
Peut être un système en treillis.
Cordialement.
Jaunin__

http://www.issd.be/PDF/8_Chap8_6Juillet2006.pdf


https://www.naxpro-truss.fr/structur...SAAEgI5bPD_BwE

[Charpieau]

Bonjour JAUNIN, Bonjour AMATY,

Après une longue absence, je reprends le fil. Désolé de vous avoir laissez tombé.

Je reviens vers vous pour tâcher de finir le dimensionnement de la structure. Je reprends donc au post #16. JAUNIN vous est-il possible de me finaliser les calculs.
Merci pour les précisions sur les structures en treillis.

Dès que l'on veut, une allure quand même aérienne qui va donner la légèreté à la forme, il faut travailler en triangulation et en hyperstatique afin de réduire les supports de la structure..

Le problème, c'est que l’esthétique est absente de ce type de structure. A moins de pouvoir remplacer par des volutes, mais j'imagine que cela ne donnera pas le même résultat mécaniquement parlant.

Cordialement,

Charpieau

[Jaunin]

Bonjour,
Vous avez dis volutes ?
Cordialement.
Jaunin__

[Charpieau]

Bonjour Jaunin,

Je vois. Cependant le plat de 6x12mm pour les volutes est envisagé avec les renforts en échelle comme représenté dans mon schéma. Sans ces renforts, j'aurais autrement dimensionné ces volutes.
C'était mon idée première. Cependant je me suis dit que la modélisation de volutes pour les calculs de dimensionnement ...

[Charpieau]

Bonjour JAUNIN,

Si je reprends votre simulation en post #15, les "chevrons" sont encastrés dans le mur ce qui augmente un peu leur rigidité, mais pas suffisamment.
Les chevrons ne seront pas encastrés dans le mur. Soit ils seront fixés au mur via des platines et scellement chimique, soit panne murale et scellement chimique. Je ne sais pas encore. Je compte sur les simulations et vos avis éclairés.
Est-ce que des chevrons en 60x30x3mm ... ?

Cordialement,

Charpieau

[Jaunin]

Bonjour,
Les chevrons sont "fixés" au mur pas encastrés.
Je vais refaire les tubes.
Cordialement.
Jaunin__

[Jaunin]

Bonjour,
Voici avec les nouveaux tubes de 60x30x3 [mm] toujours sous une charge de 12500 [N].
La flèche est de 8.0 [mm] mais la contrainte est toujours élevée.
Cordialement.
Jaunin__

[Charpieau]

Bonjour JAUNIN,

Merci de m'avoir accompagné jusque là.
En effet, les contraintes sont encore importantes ! Faut-il encore augmenter les sections pour les réduire ?
Y a quelque chose que je ne comprends pas, dans la simulation en post#15 la poutre principale ne flambe pas autant ! Pourtant elle n'a pas changé ? Pourrais tu m'éclairer ?

Pourrais-tu me conseiller quant au nombre de fixation par scellement chimique ainsi que l'avantage ou pas d'une panne muralière pour supporter les "chevrons".

En tout cas un grand merci pour ton aide,

Cordialement,

Charpieau

[Jaunin]

Bonjour Charpieau,
Une première réponse :
Ce n'est qu'une question d'échelle, 4.5 x dans l'image #15 et 34.5x dans l'image #25.
Cordialement.
Jaunin__

[Charpieau]

Bonjour JAUNIN,

Ok, on a une déformation de 8mm pour la poutre principale et pratiquement 2,5cm sur les chevrons en post #15. Cette deformation est réduite à 8mm grace à l'augmentation de la dim des chevrons. Merci.

Sur la simulation en post #25, le poteau en 80x80x6mm à l'air de fléchir sous l'effet de la contrainte. Était-ce déjà le cas en post # 15 ? Faut-il encore le renforcer?
Faut-il aussi renforcer la poutre principale ?

Encore merci.

Cordialement,

Charpieau

[Maxlimoges]

Bonjour à tous , j'ai créer une pergolas il y a un an sa peut vous donner des idées je vous met quelques photos .
Maxime Valière

[Maxlimoges]

Photo 1 .