Dimensionnements poutres métalliques

[invite9b665f06]

Bonjour,
je suis amené à fabriqué un préau en poutres métalliques de 17m de long par 3m de haut par 3m de large.
A la base il devait simplement y avoir une toiture ce qui rendait le calcul assez simple. Charge de neige extrême en zone A2 de 60kg/m² arrondie à 100kg/m².
Cela me donnait mes traverses principales en IPE180, mes traverses secondaires en IPE140, mes poteaux en HEA 100 etc.

A présent, je souhaite rajouter un bardage derrière ce préaux pour éviter que les cycles soit aux intempéries. J'ai donc une surface de prise au vent de max (vent perpendiculaire) de 17mx3m soit 51m². En zone 2 pour le vent, nous sommes à 47m/s en extrême.

J'ai donc pris la formule KSV²:
0.5 x 1.225 (air) x 47² (vitesse vent) x 51 (surface exposée) x 1 (Cx) = 69000N.

Selon mon schéma ci-joint, j'ai 5 poteaux côté vent (HEA100). Pour résister, à la pression du vent prennons le cas le plus défavorable (un poteaux au milieu qui reprend 3m de haut par 4.2m de large (espacement des poteaux à l'axe) soit 12.6m²).

69000N / 51m² cela donne 1350N/m². Mon poteau doit donc tenir à 12.6 x 1350N soit 17010N non?
En le prenant dans l'autre sens (comme une poutre en console), je trouve un HEA 240 qui me semble démesuré pour la petite structure à réaliser.

Pourriez vous m'éclairer?

Vous en remerciant d'avance
Cordialement
Hohenheim19
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[invite9b665f06]

Voici ci joint le schéma du préau.

[Jaunin]

Bonjour, Hohenheim19,
Je n'ai pas bien compris de quoi il sagit :

bardage derrière ce préaux pour éviter que les cycles soit aux intempéries

Si j'ai bien compris, celà me fait un peu peur !
Je ne suis pas un spécialiste de la contruction métallique.
Mais, pourquoi vous n'avez pas fait un toit incliné vers l'arrière en dessous des 3 [m].
Vous n'avez aucun renfort d'angle et aucune croix de saint andré pour rigidifier l'ensemble.
Le bardage va t-il tenir sur plus de 4[m] sans appui ?
Cordialement.
Jaunin__

[invite9b665f06]

Bonjour Jaunin,
Tout d'abord merci de votre intérêt.
Les cycles sonts des vélos et les motos, rien de bien important, je me suis surement mal exprimé.
Pas de croix de saint andré en effet. Je pensais mettre des UPE tous les mètres pour l'arrière et les côtés (pas encore dessinés), soit 4 UPE sur la hauteur mais je trouve encore de bien gros profilés pour ma construction si je les mets comme ceci : [
Le vent venant de gauche, il pousse sur l'axe faible. A 135kg/m², si je mets 4 UPE sur 3 m (un tout en haut, un tout en bas, 2 centrés sur la hauteur restante il sera axé de 1m) ce qui me donnera une surface de 4m² soit 540kg. Avec un coeff de sécu de 1.5, 810kg. Poutre sur appuis, charge répartie et dans ce sens [ cela me donne un UPE 270 oO!!!
Pas de toit incliné de l'autre côté car pas de place disponible.

J'ai peur de me mélanger les pinceaux mais je ne voudrais pas faire d'erreur. J'aimerai dimensionner au mieux. Je n'ai pas vraiment l'habitude de faire ce genre de construction malgré que ce soit un tout petit bâtiment.

Si jamais quelques uns d'entre vous auraient quelques conseils ou critique sur mon dimensionnement, je suis prenneur.
Cordialement
Hohenheim19

[A voir en vidéo sur Futura]

[Jaunin]

Re-Bonjour, Hohenheim19,
Ha, bon, des bicyclettes, je préfère.
Car il y a le cycle d'orientation pour les élèves et ils sont un préau couvert.
Je pensais au toit en pente, par exemple 3 [m] devant et 2 [m] à l'arrière sur le même préau.
Maintenant pour des "vélos" pourquoi faire aussi haut.
Il y avait eu une discussion sur un garage à 2 roues, il faut que je cerche.
Avez-vous fait une recherche sur ce genre de construction déjà existante ?
Cordialement.
Jaunin__

[Gawel]

Bonsoir,

pour le vent, je ne pense pas que la première chose à faire soit de dimensionner les éléments de structure, mais plutôt les fixations (poutres/sol et tôles/poutres)
Pour ma part, je suis plutôt fan du contournement de problème avant de l'affronter (un problème qu'on fait disparaître par reformulation est un problème en moins à résoudre!).
Tu soulèves deux problématiques : la surface exposée au surplus de poids (neige, pluie, feuilles mouillées, autres) et la surface exposée au vent.

Pour le première problème, la solution proposée par Jaunin permet de réduire drastiquement ses conséquences mécaniques d'un surpoids. Il faudrait redimensionner comme ça, sachant que le cahier des charges d'un abri ne peut pas être de résister à 3m de neige sur toute la surface!! (ce n'est jamais le cas).
Pour le deuxième, il existe des solutions du type ajourages et ouvertures. Tu peux avoir par exemple des brises-vents, qui par déformation, va amortir une partie de la puissance éolienne et éliminer les courants d'air. On peut même y mettre des fixations prévues pour lâcher avant que la structure ne soit sollicitée.

Mais sinon, même remarque que Jaunin : qu'en est-il de l'existant? Et autre question : as-tu pu accéder à des normes de mobilier urbain, notamment concernant la prise en compte des intempéries?
Bonne continuation
Gaël

[cardan]

Bonsoir,

Je ne suis pas de la partie en Génie Civil (plutôt en Génie Méca) mais bon je m'interroge un peu comme tous les autres du reste:

Évidemment si vous pensez qu'il y aura de la neige il est impératif de prévoir une pente de toit, chaque région définit du reste je pense un peu ses pentes on peut accepter des toitures terrasses dans le midi mais en Alsace il va falloir y réfléchir, surtout au niveau du dimensionnement.

Pour le vent vous partez sur une vitesse de 47m / s mais il y a dans chaque région des vents dominants, par rapport à l'orientation de votre préau êtes vous sûr que le fond du préau est perpendiculaire au vent dominant ? ce préau possède une orientation défini par un plan de situation, il faut alors voir comment se situe la direction principale du vent par rapport à la direction du préau. Du coup l'effort de 69 000 N est peut être à revoir car la direction du vent n'est plus perpendiculaire au fond du préau.

Le problème principal de votre préau vient du fait que vous avez fermé le fond, en imaginant que le fond tienne (peu probable) le vent remontera vers le toit (par en dessous) et poussera sous le toit en prenant le risque de lever le préau ! Plutôt moyen l'affaire, pourquoi ne pas supprimer le fond ? A cause de la pluie ? Quelle est la direction principale de la pluie ? Peut être que le fond est du coté Est et que finalement vous n'aurez que très peu de pluie de ce coté là mais plutôt de l'autre coté.....

Désign du préau, quand vous êtes à l'extérieur vous allez voir un grand mur en tôle galvanisée de 3m sur 17m......ça va être plutôt..... pas terrible, il faudrait des choses plus aériennes, plus ouvertes et qui respirent. En fait le préau et bien il a aussi besoin d'être beau déjà que les gens le payent.

A mon avis si vous tenez à conserver ce fond ajourez le, quitte à occulter les ouvertures avec des panneaux de couleurs gaies en plexiglass, lorsque le vent sera trop important les dalles en plexiglass basculent ou cèdent et permettent au vent de sortir mais surtout de ne pas lever le préau...

Cordialement

[invite9b665f06]

Bonjour Jaunin, Gawel et cardan.
Tout d'abord merci de vos conseils.

Pour ce qui est de l'existant, il est entre deux bâtiments, il n'y a donc pas le même dimensionnement puisqu'il ne subit pas de vent.
Pour ce qui est des normes aux intempéries j'ai regardé la NV65 qui me donne pour la neige 60daN/m² et pour le vent 41.4m/s pour la zone 2 (en normal) et 47m/s pour la zone 2 (en exposé).

Pour ce qui est de l'exposition du préau, certes il n'est pas pile poil perpendiculaire mais il y aura bien des fois ou il le sera non? donc autant prévoir ce cas de figure qu'en pensez vous. Pour ce qui est de la direction principale de la pluie, je ne sais pas mais selon la logique elle suit le sens du vent donc...

Pour ce qui est du design, je suis d'accord avec vous cardan, mais ici on ne s'en préoccupe pas, ce qu'ils veulent c'est du moins cher possible. Alors de ce fait, j'ai moins de cartes dans mon jeu et cela me pose problème. Tout ce qui est brise vent et autres sont prohibés ici, cela ne me sera pas accordé c'est certain.

Pour le plexiglass, j'ai vu quelques réalisation avec ou alors des parois en verre sur une partie de la hauteur, reste à voir le coût.

Cordialement
Hohenheim19

[invite9b665f06]

Je vais donc commencer par dimensionner mes plots béton et mes boulons à l'arrachement ainsi que mes platines.
Dois je considérer, l'effort sur les boulons comme une traction ou alors je dois calculer un moment en fonction de l'éloignement du centre du poteau?
Je vais également diminuer la hauteur autant que je peux, comme vous me le faites remarquer, cela ne sert à rien 3m de haut.
Je vais laisser quelques ouvertures dans le fond, pour laisser passer le vent mais pas trop la pluie.
Je verrai déjà où cela me mène.

Si vous avez d'autres conseils je suis prenneur, bien que je ne veuille pas abuser de votre temps.

Cordialement
Hohenheim19

[Gawel]

Bonjour,

Juste une petite mise en garde : par norme, j'entendais surtout le fait que pour un système d'usage public ou semi-public (privatif mais dont on ne connait pas les utilisateurs et leurs besoins réels), avec tel ou tel type de cas extrême, le produit doit être fixé au sol par X points d'attache, l'espace entre les fixations, etc.

Quand j'avais bossé sur la conception de mobilier urbain, on avait réussi à se procurer* un rapport très complet fait par le ministère délégué à l'urbanisme, sur les normes à prendre en compte.
Un peu de ce genre là : http://portail.documentation.develop...251/DT2251.pdf, mais en beaucoup plus récent (celui ci-datant de 1999 peut néanmoins donner quelques informatoins). D'ailleurs une simple recherche ici : http://portail.documentation.develop...v.fr/index.xsp permettra de trouver pas mal de documentation

Un exemple simple** : pour les bancs publics, la norme donne quelques indications sur la géométrie idéale (centre de gravité disposé à au moins 15% de la longueur entre les fixations au sol), mais donnait aussi des indications de test (sans fixer le banc au sol, si on projet un sac de 70kg à une hauteur de 1m et avec une vitesse de 10km/h, le banc ne doit pas basculer)

Il te faut ce type de normes, qui sont très concrètes.
Je vais essayer de retrouver la trace de ce document pour te le mettre à disposition

* Il s'agit d'un document officiel du ministère, publiquement consultable, sur demande auprès du ministère, et accéssible depuis leur site internet (cf. plus haut)
** les valeurs données dans cet exemple ne sont pas réelles, mais autant que ma mémoire s'en souvienne, elles restent réalistes!

[invite9b665f06]

Bonjour à tous,
Merci Gawel pour vos conseils, j'ai trouvé ce texte officiel du ministère des transports qui me parait bien complet. Cela résoud déjà le stationnement des vélos, le nombre de places / au nombre d'employés, l'implantation, le côut...
Je mets le lien si cela peut servir à d'autres.

http://portail.documentation.develop...589/DT3589.pdf

Je vous tiens au courant pour la suite du dimensionnement de mon abris vélos et motos.

Cordialement
Hohenheim19

[invite9b665f06]

Pour la doc concernant les charges de neige et de pressions de vents la dernière en date est publiée sur le site de l'ICAB.
Elle date de 2009, Règles NV65.

http://www.icab.fr/guide/nv65/

Cordialement
Hohenheim19

[Jaunin]

Bonjour, Hohenheim19,
Votre document:" texte officiel du ministère des transports" est intéressant, il y a toutes les dimensions, l'angle d'inclinaison, les distances entre les vélos, ont a même plus le loisir de les mettres n'importe comment.
Cordialement.
Jaunin__

[invite9b665f06]

il y a toutes les dimensions, l'angle d'inclinaison, les distances entre les vélos, ont a même plus le loisir de les mettres n'importe comment.

Et non les normes réduisent le côté artistique des techniciens

Cordialement
Hohenheim19

[invite9b665f06]

Bonjour,
Tout d'abord jepense me réorienter toujours vers 5 poteaux face arrière mais avec deux tubes horizontaux entre chaque poteaux et un tube vertical au milue de ces deux dernier (comme on peut le voir sur certains abris à vélos) pour y insérer deux vitres.
Les faces de prise au vent feront donc 2m de hauteur à présent et mes poteaux espacés de 4.2m reprendront 4.2x2m=8.4m².

Avec 1/2 x Rho x V² x S x Cx
Rho= 1.225kg/m3 (masse volumique de l'air)
V=41.4m/s vitesse de vent extreme
S=8.4m²
Cx= 1 coeff de traine d'une surface plane

Ce la me donne un effort vertical de 882daN par poteau.

Cordialement
Hohenheim19

[invite9b665f06]

Pour mes plots béton, j'ai utilisé :

le calcul au renversement

(Effort vertical x Hauteur/2) / (Largeur du massif (forme carré) /2)
C'est comme cela que procédaient apparemment mes prédécesseurs.

Ce qui me donne un plot béton de 2070daN Oo et par poteau s'il vous plait ^^
Ca me rend quelque peu perplexe un tel tonnage par poteau.

Auriez vous quelques infos là dessus?

Par contre pour mes tiges filetées retenant l'arrachement, j'ai pris quatres tiges filetées diam12mm de long 120mm qualité 8.8 qui reprendront sans soucis les efforts. Cependant le problème, c'est que je ne sais pas dimensionner l'épaisseur de la platine qui va avec pour eviter qu'elle se torde. Je pensais à épaisseur 10mm mais...

Cordialement
Hohenheim19

[Jaunin]

Bonjour, Hohenheim19,
Avez-vous regardé ce lien, il pourrait peut-être vous aider.
Cordialement.
Jaunin__

http://forums.futura-sciences.com/ph...-pose-sol.html

[invite9b665f06]

Bonjour Jaunin,
Je n'avais pas vu cette discution mais ma formule me semble identique.
Je reprend :
J'ai un poteau de 2.5m (2m de prise au vent de hauteur, 50cm négligés vu l'épaisseur du poteau)
un effort vertical de 441daN/m (105daN/m² de vent [Zone 2 site normal] x 4.2m d'entraxe de pôteau)
Ce qui me donne un moment de 2 x 441 = 882daN.m

Fxh = P*C/2
P=(Fxh)/(C/2)
P=882/(0.9/2)
P=1960daN

Avec un socle carré de 0.9m comme pris dans le calcul cela me donne (1960/2200kg/m3=0.89m3)
Aire du socle 0.81m² donc pour atteindre 0.89m3 il me faut environ 1.1m de profond.

Le résultat est quasi identique, j'avai dû prendre quelques valeurs approximative auparavant.
1960daN de béton par poteau.

Qu'en pensez vous? Cela me parait quand même énorme pour un simple abris de vélos surtout que j'ai 10 poteaux (imaginez le cubage et le coût... )
Me suis-je trompé quelque part ou mon calcul est il juste?

Cordialement
Hohenheim19

[invite9b665f06]

Re
Je viens de penser à cela :
si j'ai une force de 441daN/m sur 2.5m de hauteur, j'aurais un moment côté encastré de 1102.5daN.m ou 882daN.m si je néglige les 0.5m d'ouverture au vent n'est ce pas?
Seulement es ce assimilable à dire que j'ai une force de 882daN en haut de mon poteau (en un point) car c'est un peu ce que j'ai fait pour mon calcul précédent. Si tel n'est pas le cas, l'erreur pourrait provenir de là non? A moins que je cherche une erreur où il n'y en a pas et qu'aux vues de la pression du vent, il me faut quelque chose de costaud...

Des avis si oui ou non je fais fausse route?

Cordialement
Hohenheim19

[invite9b665f06]

Ne pas tenir compte de mon message précédent , j'ai dis une abération...
Mais je ne peux plus modifier mon message. Veuillez m'excuser c'est la fatigue

Cordialement
Hohenheim19

[Gawel]

Bonjour,
Dans ta conception, considères-tu que le plus important est que les poutres et la structure reste solidaires, quitte à ce que le tout s'arrache d'un bloc du sol? ou considères-tu qu'il est envisageable que la tôle se détache des poutres?
Pour donner une image simple, la voile d'un bateau : s'il y a trop de vent, est-ce que je préfère que mon bateau chavire ou est-ce que je préfère que mes cordages ou mon mat cassent? Selon le bateau, et ce que je transporte dedans, l'un ou l'autre peut être envisagé.

On est dans une étude des modes de défaillance de ton produit.
A mon avis, avant de partir dans des calculs, il est indispensable de savoir ce que tu souhaites concrètement sur les fonctions de ton produit. Une AMDEC me semble appropriée pour répondre à ce problème là...
Bonne continuation

[invite9b665f06]

Bonjour Gawel,

Et bien disons que ce que je souhaite pour mon abris vélos c'est qu'il ne se ruine pas au vent et qu'il soit justement dimensionné poour y résister. Une ruine n'est pas envisageable de mon point de vue.
Les abris vélos urbains (sauf cas de vandalisme ^^) tiennent aux vents alors pourquoi pas le mien....

Cordialement
Hohenheim19

[invite9b665f06]

Voici un petit croquis récapitulatif
Cela peut toujours aider à mieux comprendre.
Les mesures ne sont pas forcément fixe, elles peuvent varier. Elles servent à savoir ce que donneraient ce dimensionnement par rapport aux efforts appliqués.
Ce n'est qu'une première approche bien entendu .

Cordialement
Hohenheim19

[invite9b665f06]

Pour ce qui est des calculs, j'aurais besoin d'avis de gens plus expérimentées car il y a des valeurs dont je ne suis pas sur.
Quelques regards critiques sur cette fiche?
Merci d'avance.

Cordialement
Hohenheim19

[invite9b665f06]

Bonjour à tous,

Personne pour me dire ce qu'il en pense?

Cordialement
Hohenheim19

[Jaunin]

Bonjour, Hohenheim19,
Dans votre croquis vous parlez d'une platine de 100*100 [cm] ?[mm] ?
Dans les alculs vous ecrivez 140 [?]
Je n'ai pas bien compris dans la 1er ligne de calcul vous avez 441 [daN/m]x2.5[m]=1102.5 [daN], non?
Je verrais M(o)=(441[daN/m]x(2.5[m])^2)/2
Cordialement.
Jaunin__

[Jaunin]

Bonjour, Hohenheim19,
J'ai fais une simulation de votre poteau, seul, ce qui n'est pas le cas dans la réalité.
la plaque de 20 [mm] c'est bon, la flèche au sommet est de 82.7 [mm], mais j'ai trop de contrainte dans vis de M12.
Cordialement.
Jaunin__

[invite9b665f06]

Bonjour Jaunin,
Autant pour moi je n'ai pas précisé les dimensions (elles sont toutes en mm).
Pour ce qui est de la platine, j'ai changé mes côtes d'entraxe de trou mais pas ma dimensions de platine totale
Elle est donc de 280mm par 100mm.
L'épaisseur de ma platine ne m'inquiétais pas trop (mais cela me semble vraiment trop épais). La formule utilisée pour la calculer vous semble juste? Sinon jusque quelle épaisseur mini puis je descendre selon vous ou votre logiciel?
Pour les tiges filetées avec mon coeff de sécu (écritures vertes sur ma note de calcul) cela me donne du M14 en Q8.8!

C'est mon tout premier calcul pour ce genre de construction alors je suis parti intuitivement et c'est pour cela que je requiert vos remarques et conseils.

En tout cas merci de l'interêt que vous y portez une nouvelle fois.

Cordialement
Hohenheim19

[invite9b665f06]

PS : Auriez vous un imprim écran de votre simulation pour les contraintes dans ce type de construction?

Sans vouloir user de votre temps.

Cordialement
Hohenheim19

[cardan]

Bonjour,

J'ai suivi votre discussion au début puis après j'ai un peu ripé sur le forum sur des problèmes de roulements et de réducteur que je connais mieux, je ne suis pas expert en Génie Civil mais je m'interroge quant aux calculs de vos fondations concernant ce préau. Bien entendu vous êtes parfaitement suivi par d'autres spécialistes du forum donc mon avis ne doit être que consultatif le but n'étant pas d'infirmer les propos des autres internautes mais de vous donner d'autres éléments de réflexion.

A la base vous devriez vous poser une question: quel est le rôle d'une fondation ?

A mon sens transmettre les efforts (dus au poids du préau) au sol, donc la surface d'appui de la fondation doit être calculée de cette façon là. Quel est le poids du préau ? Quel pression supporte le sol ? Puis après vous appliquez la formule P = F / S < Padmissible par le sol, en sachant que vous pouvez prendre un coefficient de sécurité car la pression admissible par le sol sous le plot de la fondation n'est peut pas connue parfaitement.

On peut penser aussi que cette fondation possède une autre fonction: lester un peu le préau pour éviter les effets du soulèvement par le vent. le vent doit à ce moment lever le poids du préau plus celui de la fondation en béton mais si vous avez prévu des ouvertures ceci est inutile ça concerne plutôt certains hangars agricoles placés dans des champs.

Dernier point le calcul de votre moment d'encastrement au niveau de la platine, vous faites comme ci les poteaux arrières reprenaient tous les efforts de basculement et fléchissaient sous l'action du vent, hors ces poteaux sont solidaires du reste de la structure et fléchiront beaucoup moins que ce que vous pensez car à l'avant du préau il y a aussi des poteaux, en fait il faut réfléchir à l'ensemble de la structure 'préau" et pas uniquement faire comme ci les poteaux arrières reprenaient seuls les efforts, en les encastrant juste en bas et en oubliant qu'en haut ils sont encastrés dans la structure préau.

Cordialement