Etude structurelle pergola acier

[Basilou]

Bonjour

Je vous écris car j’auraiy besoin de votre aide pour avoir une étude structurelle pour vérifier la pertinence de mon projet.

Je souhaite réaliser une pergola en tubes aciers, la plus épurée possible… (et donc apprendre à souder par la même occasion).
Elle serait recouverte de canisse à la belle saison, déposée l’hiver. Le passage de l’air serait donc permis car je ne pense pas mettre de Polycarbonate.
J’habite Clermont Ferrand, vue dégagée, donc il peut y avoir du vent (il arriverait par l’angle de la pergola, mais il y a une grosse haie de plus de 3m juste devant, ce qui couperait nettement tout de même le flux d’air).

La pergola serait fixée avec des scellements chimiques dans le mur tous les mètres dans l’axe des traverses.


Concernant les sections, je pensais partir sur du*:

50mm x 20mm pour les traverses, épaisseur 1.5mm
100X50x3 pour les poutres de longues portées (5m40 et 7m).
80x80x3 pour les poteaux (hauteur de 2.6m)

Je n’ai pas trouvé de logiciel pour calculer la pertinence de ce projet. Est-ce que vous sauriez m’aider*? J’ai vu des photos sur d’autres post où l’on voit la deformation de la structure notamment par grand vent (>80km/h)

Merci beaucoup et bonne journée*!


Basile

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[yaadno]

bjr:

qq remarques:vous n'avez jamais soudé,qui plus est ,du tube?
le côté 5.4m est en porte à faux:ajouter soit un jambe de force,soit faire + large avec un poteau en bord de terrasse;
la longueur 7m vous la faites comment? vu la longueur des profils marchands?
je n'ai rien calculé -vu qu'il n'y a pas beaucoup d'efforts,mais les grandes portées peuvent être fabriquées sans poteaux intermédiaire à condition de réaliser une poutrelle : par ex 2 tubes espacés de 300mm et entretoisés;
quelle finition pour l'acier
cdlt

[trebor]

Bonjour,
Mon avis, un assemblage totalement boulonné me semble mieux et plus facile et moins couteux que par soudage.
Pas de tube rond, du rectangulaire partout.
Je passe la main pour sa réalisation, bon courage.

[Basilou]

Merci pour la réponse !

Alors je n'ai jamais soudé, mais j'ai du voisinage adorable qui pourrait m'aider et qui est très équipé... et puis j'aime apprendre des nouvelles choses. Je m'entrainerai avant sur des chutes !

j'ai pensé à l'idée d'une poutrelle type Eiffel, mais justement d'un point de vue esthétique ca n'irait pas bien avec le reste de la maison...
C'est pourquoi je pensais à rajouter un poteau à 6m si besoin, (voir un autre de l'autre coté pour avec une portée de 5m au besoin)...

le porte à faux c'est à la fois pour l'esthétisme Mais aussi le coté pratique.
J'ai passé beaucoup d'heures sur la toile à scruter ce qui s'est déjà pratiqué ailleurs et cela semble exister, mais c'est pour ca que je voulais avoir tout de même un avis...
Je garde l'idée de la jambe de force, mais aussi l'idée d'un tirant en câble inoxydable par le haut... ou même diminuer le porte à faux à moins d'1 m si besoin était (mais à vérifier cet été avec l'orientation des rayons du soleil...)

je pensais mettre de l'antirouille, puis peindre en plusieurs couches pour que ca soit raccord avec les menuiseries

[A voir en vidéo sur Futura]

[Basilou]

Du tube rond oui, plus facile et plus moderne

pour la longueur de 7m, soit un système de boulonnage, soit soudage au préalable au sol, avec renforts éventuels si on me dit que la soudure est trop risquée...

[bibifikotin]

Bjr à toi, Faire qq chose de non démontable, c'est pas forcément une bonne solution....... pour le futur! ( Ah , si j'avais su..... mais trop tard)
Faire des scellement chimiques pour les traverses; on ne démonte plus.... on casse si nécessaire .
Renforçer le porte a faux par tirant inox, ç'est mieux qu'une jambe de forçe (esthétiquement)
UN tube "rond" de 80 x80 mm, ça ne me cause pas ...( c'est carré!) Du tube de 80mm c'est plus parlant.
En 2mm d'épaisseur c'est déjà pas mal.
Pourquoi anti rouille , je prendrais du galva à la place. Si mise en peinture, faut un "aprét" sur le galva avant peinture.
Bonne journée

[trebor]

Bjr à toi, Faire qq chose de non démontable, c'est pas forcément une bonne solution....... pour le futur! ( Ah , si j'avais su..... mais trop tard)
Faire des scellement chimiques pour les traverses; on ne démonte plus.... on casse si nécessaire .
Renforçer le porte a faux par tirant inox, ç'est mieux qu'une jambe de forçe (esthétiquement)
UN tube "rond" de 80 x80 mm, ça ne me cause pas ...( c'est carré!) Du tube de 80mm c'est plus parlant.
En 2mm d'épaisseur c'est déjà pas mal.
Pourquoi anti rouille , je prendrais du galva à la place. Si mise en peinture, faut un "aprét" sur le galva avant peinture.
Bonne journée

Bonjour à tous,
Le galva se soude mal, il faut meuler plus loin des soudures.
Rond c'est moins facile à souder que du profil carré ou rectangle.
Si elle est boulonnée, utiliser des boulons en inox.

[Naalphi]

Bonjour

"la plus épurée possible" : tout un programme ! : quels sont vos critères ?

Pour la grande poutre, 7m d'un seul tenant me semble réaliste, même avec un tube d'épaisseur 2 :
(Selon types d'appuis) Cte = 3 0,0078125 (avec 2 appuis simples, Cte = 5 /384 ; = 1 /384 si 2 encastrements ; = 2,1 /384 si mixte)
( x / 384 = Cte )
Si tube (cotes nominales et angles vifs) , épaisseur ep = 2 mm
avec h = 100 mm
et b = 50 mm
poids propre poutre = 320,91 N
45,84 N/m
IG = ( b *h³ – (b-2*ep)*(h-2*ep)³ ) /12
775178 mm⁴
fypropre = Cte * ( b *h – (b -2*ep) *(h -2*ep) ) *L *Pv ) *L^3 /E / ( ( b *h³ – (b-2*ep)*(h-2*ep)³ ) /12)
fypropre = 5,28 mm
Flèche maximale autorisée fy = 1 / 500 , soit (mm) 14
fyadd = 8,72
Faddmax = 529,6 N (répartie)

(pannes = 50x20x1.5 = 1.7 kg/m max. soit => 55 kg autorisé de charge additionnelle (soit ~25kg additionnels de canisse répartis sur la poutre)

en ep.3, Faddmax devient 755 N (pour une même flèche de 1/500)

* calculette ci-jointe *

Un tube 100x50 épaisseur 2 permettra un emmanchement relativement 'simple' pour passer des 6m standards au 7m du projet, avec un manchonnage soudé de 2 carrés de 45 superposés (pour une épaisseur de 3, la section de 45 ne passera pas aussi 'facilement', il faudra envisager des plats et soudures bouchon).

Tout lier via soudures ?... bof... cela me paraît très contraignant pour peu d'avantages (sobres boulons savent rester esthétiquement acceptables, et donnent de la souplesse autant en conception, qu'en mise en œuvre, et maintenance)


Au lieu d'un câble de soutient au seul cantilever, j'y verrais mieux un petit gousset, ainsi qu'à chaque liaison poteaux | poutre

[Naalphi]

Et pour la galva, bof aussi tant je pense qu'une bonne protection avec maintenance régulière pourra faire l'affaire
(nous ne sommes pas ni sous air salin ni mal exposé)

[yaadno]

hello nalphi:le calcul fait état du seul poids de la poutre?
il me semble qu'il y a la couverture avec prise au vent + les chevrons?
cdlt

[Naalphi]

Bonjour yaadno

Oui, charges du poids propre et de couverture comninées :

100x50x3, 2 appuis simples, sans couverture : f = 9.2 mm
, pour une flèche totale de 1/500 , on peut ajouter 36 N/m de couverture (100 N/m pour une flèche de 1/300)


100x50x2, 2 encastrements (avec goussets), sans couverture : f = 1.8 mm
, pour une flèche totale de 1/500 , on peut ajouter 317 N/m de couverture (ou partage avec charge vent)


Bon, les variantes sont infinies. La charge vent me parait secondaire (y'a qu'à poser la canisse avec du lien faible pour ne pas risquer d'emporter la structure).
On peut aussi penser à structure bois, Alu, mixtes (côté moderne peut-être), ...

[Basilou]

Merci beaucoup ! Je voulais dire du tube rectangulaire, pas du rond effectivement !!

[Basilou]

Merci beaucoup pour toutes ces précieuses infos et les autres actualisées dessous !

Pourquoi le boulonnages est-il plus compliqué que la soudure ?
car si boulonnage, il faut également percer, et souder les écrous dans la structure non ? ou souder des équerres pré-percées ? Tout ca prend du temps non ?

[Basilou]

Quels critères ? C'est bien dur à définir : pas des trop grosses sections, si possible pas de modèle type Effeil, si possible pas de contreventement, si possible pas grand chose...
J'ai même réfléchi à ne pas mettre de poteaux du tout, mais je me suis que c'était très ambitieux, surtout pour une première...

Ca c'est le style qui me va bien : pas trop gros, pas trop de poteaux, pas trop de trop grand chose

[Basilou]

et Naalphi, quand tu parles de gousset : "100x50x2, 2 encastrements (avec goussets), sans couverture : f = 1.8 mm", c'est à conditions qu'ils soient de quelle taille ? Car j'imagine que ton calcul de flèche est dépendant de la portée restante non ?

Merci pour le partage de ton document.
Je ne suis pas sûr d'avoir bien compris pour son utilisation. Si je remplace par exemple le 100x50x2 par du 120x50x2 par exemple, je suis censé tomber sur quel chiffre pour connaitre la fléche ?

Merci encore !

[Naalphi]

Bonjour

Les formules de mon tableau ne sont pas très académiques dans le sens où il a été créé à l'origine pour calculer seulement la flèche d'une section rectangulaire pleine afin d'aider à déterminer des section qui n'apparaissent pas dans les abaques de constructions bois que l'on peut trouver ici ou là :
j'avais besoin de décomposer le moment quadratique pour déterminer b en fonction de h.
J'ai simplement repris cette calculette pour y intégrer (un peu grossièrement) le calcul de tubes, qui donne des résultats un peu optimistes (dans ces gammes de section, la flèche est à augmenter de 3 à 5% environ).

La flèche due au poids propre (fypropre) de la poutre est en case i14 , et fait 1.3mm pour du 150x50x2 de 7m encastré à ses 2 extrémités (paramètre case b3) dans ce tableau.
Au regard du critère de flèche maximale autorisée (principalement pour raison esthétique) par exemple, de 1/400, soit 17.5mm , la flèche due au poids additionnel (charge de couverture canisse + chevrons) ne devra pas être supérieure à 17.5 - 1.3 = 16.2mm , ce qui autoriserait une charge additionnelle (case i16) de 4633 N à répartir sur les 7m.
Attention à ne pas trop charger quand même : la case i17 indique la contrainte de traction interne de la section avec cette dernière charge... ici 144 N/mm² , ce qui commence à faire un peu beaucoup (peu de marge de sécurité)

Je parle de goussets plus pour assurer de bons encastrements que pour diminuer la portée.
A voir les détails constructifs...

Au fait je disais que la glava n'était pas nécessaire, mais peut-être que si pour les poteaux scellés ?
Alors oui, il y aura probablement des éléments soudés, ce qui je suis d'accord peu alléger le design (attention avec les matériaux galvanisés, leur fumée est très toxique)
Tout ne sera pas soudé... A voir les détails des solutions constructives..

[yaadno]

la galvanisation (à chaud) c'est le top;mais très souvent, l'usine se trouve à + de 100km et donc ....
Pour répondre à la question passer en 120x50;en complément de ce que dit nalphi:
d'une manière générale la flêche varie comme le rapport des inerties (si la charge appliquée est importante /poids propre)...ce qui n'est pas le cas ici car si I augmente P aussi et donc l'effet sera moindre;
cdlt

[yaadno]

Dans ce projet(que je ferai sans doute en bois classe 4! je ferai des parties mécano soudées démontables,au moins sur la pose des chevrons(posés dans une sorte de U sans fixation obligatoire) car je préfère peindre sur le plancher des vaches;
cdlt

[bibifikotin]

Bonjour à tous,
Le galva se soude mal, il faut meuler plus loin des soudures.
Rond c'est moins facile à souder que du profil carré ou rectangle.
Si elle est boulonnée, utiliser des boulons en inox.

C'est pour cela que je n'ai PAS parlé de soudure de galva..... mais de boulonnage.
c'est sur, un trou dans du galva FAUDRAIT galvaniser la partie trouée ! (mais bon on peut faire des concessions et prendre des précautions
"anti rouille".
Bonne journée

[JeanYves56]

bjr :

oui mais le boulon bouche le trou !! :=))

[agitateur]

Bon, les variantes sont infinies. La charge vent me parait secondaire (y'a qu'à poser la canisse avec du lien faible pour ne pas risquer d'emporter la structure).

Et on arrive assez vite aux limites du calcul.........

Une cinquantaine de liens faibles pour retenir les canisses, ça finit par une résistance nettement moins faible ( mais je rejoins l'idée que la fixation soit fusible et vraiment faible ).

La fixcation supplémentaire avec un tirant ( donc vers le haut ) par cable, ça s'entend pour supporter la charge de la masse naturelle dirigée vers le bas, la faute à la gravité.
MAIS:
En ca de fort coup de vent, c'est nettement plus la depression qui asprire vers le haut, plutôt qu'une poussée depuis "sous" le toit. En tempête, les toitures sont plus aspirées sous le vent que "enfoncées" coté vent.
Ici, quel est le régime des vents ? Vu l'agencement et la proximité de pas mal de choses ( batiments et haie ) , on ne sait pas, sans doute joyeusement tourbillonnaire. On peut être avoir l'impression d'être protégé d'un vent qui "pousse" en étant soi même physiquement par ressenti dans un creux à forte capacité d'aspiration sans trop s'en rendre compte .

[trebor]

Bonjour yaadno

Oui, charges du poids propre et de couverture comninées :

100x50x3, 2 appuis simples, sans couverture : f = 9.2 mm
, pour une flèche totale de 1/500 , on peut ajouter 36 N/m de couverture (100 N/m pour une flèche de 1/300)


100x50x2, 2 encastrements (avec goussets), sans couverture : f = 1.8 mm
, pour une flèche totale de 1/500 , on peut ajouter 317 N/m de couverture (ou partage avec charge vent)


Bon, les variantes sont infinies. La charge vent me parait secondaire (y'a qu'à poser la canisse avec du lien faible pour ne pas risquer d'emporter la structure).
On peut aussi penser à structure bois, Alu, mixtes (côté moderne peut-être), ...

Bonjour à tous,
Pour mon avis, il vaut mieux que tout soit solide et bien ancré bétonné au sol, ainsi même par tempête la canisse restera en place.

[bibifikotin]

REmoi, Si on connaissait a "carte des vents" des lieux considérés, les avis pourraient etre plus tranchés !
Mais fautes d'en connaitre plus..... on va rester dans les généralités..... v erbales.
Bonne journée

[Naalphi]

Oué : estimer les effets vents aussi localement, admettons, estimer la surface équivalente de trainée, admettons, ...

[trebor]

REmoi, Si on connaissait a "carte des vents" des lieux considérés, les avis pourraient etre plus tranchés !
Mais fautes d'en connaitre plus..... on va rester dans les généralités..... verbales.
Bonne journée

Bonjour,
Inutile, car même si ce n'est qu'une fois par an ou tous les deux ans, il finira un jour par y avoir un coup de vent qui va tout casser, donc du solide = sécurité et vous êtes tranquillisé pour longtemps.

[bibifikotin]

Remoi, Ben si c'est utile, si ça existe, c'est pour donner des indications .
C'est sur meme les blaukaus f= ont une fin de vie !
Donc rien n'est éternel, si on va par là.
Bonne soirée

[Basilou]

Merci pour vos messages !

Effectivement, je dirais que ca tourbillonne.
Comme mon projet serait pour l'automne, hormis me mettre dans le jardin et voir ce que ca donne un jour d'orage pour voir comment ca réagit, tu as des suggestions ?
On peut dire que même si il y a la haie, les bâtiments autour, je suis sur les pentes donc tout de même bien exposé...
J'ai déjà cassé un parasol déporté !

et en réfléchissant, Si j'ai bien compris, le poids de la poutre va influencer sa flexion et la hauteur va limité la flèche.
Les traverses vont servir à fixer la canisse, mais aussi à nidifier l'ensemble, que ce soit soudé ou boulonné.
Alors est-ce que je pourrais partir sur du 120x40x3 sur ma poutre de 7m(avec une portée réduite à 6 m grâce à un poteau ? Comme ca je gagne du poids... et de l'esthétique !

Merci !!

[yaadno]

Alors est-ce que je pourrais partir sur du 120x40x3 sur ma poutre de 7m(avec une portée réduite à 6 m grâce à un poteau ? Comme ca je gagne du poids... et de l'esthétique !

Merci !!
comment dire: pour avoir une poutre qui tienne en flexion il faut:
un profil avec un maximum d'inertie
une portée limitée
comme tu n'as ni l'un ni l'autre(ce n'est pas suffisant de passer de 7m à 6m) je croi qu'il faut que tu repenses le projet;
cdlt

[Naalphi]

comme tu n'as ni l'un ni l'autre(ce n'est pas suffisant de passer de 7m à 6m) je croi qu'il faut que tu repenses le projet;
cdlt

(Selon types d'appuis) Cte = 1 / 0,0026042 (avec 2 appuis simples, Cte = 5 /384 ; = 1 /384 si 2 encastrements ; = 2,1 /384 si mixte)
( x / 384 = Cte )
Portée poutre L = 7000 mm
Module de Young poutre E = 210000 MPa
Masse volumique matériau poutre Mv = 8000 kg/m³
g = 10 m/s² ( Pv = 8,00E-05 N/mm³ )
8, g/cm³

Flèche maximale autorisée fy = 1 / 383,9999964 , soit (mm) 18,2292

(cotes nominales et angles vifs)
Si tube , épaisseur ep = 3 mm (zéro pour section pleine)
avec h = 120 mm
et b = 40 mm
poids propre poutre = 517,44 N
73,92 N/m
IG = ( b *h³ – (b-2*ep)*(h-2*ep)³ ) /12
1562292 mm⁴
fypropre = Cte * ( b *h – (b -2*ep) *(h -2*ep) ) *L *Pv ) *L^3 /E / ( ( b *h³ – (b-2*ep)*(h-2*ep)³ ) /12)
fypropre = 1,408774203 mm
fyadd = 16,82039264
soit Faddmax = 6178,097206 N répartie
σmax = 150,0000014 N/mm²


6178/7 = 880 N/m de charge couverture + vent possible...

admettons 3kg/m de pannes => ~50 N/m sur la poutre


reste 800 N/m de charge vent admissible sur notre poutre , soit 5600 N :
surface 25m² , 50% de charge vent repris à la grooossse louche par notre poutre de 7m donc
charge vent admissible = 5600N /25% /25m² = 900 N/m²


ça va le faire non , ou aurais-je trop joué de ukulele ?

[yaadno]

d'après moi:
Ix=156cm4 ok
poutre sur 2 appuis 7m: flèche=6.9mm donc pas ok
charge répartie:80daN:la flèche passe à 17.8mm
tout en sirotant une bière...ce qui pourrait expliquer des différences