Notions de STRUCTURES pour architectes
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Déformations des éléments de structure



Nous nous limiterons dans cette partie à définir les déformations maximales acceptables des poutres. Les démonstrations relatives par exemples aux flèches des poutres en fonction de leur schéma statique seront abordées ultérieurement.

 

Poutres: Flèches maximales admissibles

Une question de critères

La déformée maximale qu'on tolérera pour une poutre (de portée L) est fonction de son contexte d'utilisation:

 

- si il n'y a pas de critère particulier comme dans le cas d'un hangar agricole, un hall industriel, un abri de parking, par exemple:

f ≤ L/200.
Ceci signifie que pour un hangar agricole construit avec des poutres de 6 m de longueur, on imposera à la poutre une déformée maximale de 600/200, soit 3 cm. Cette imposition aura une incidence sur le choix de la poutre, sur les charges qu'elle pourra supporter, ou encore sur le matériau qui la composera.

 

- si nous voulons éviter que la déformée se voie, ou se ressente, on imposera

f ≤ L/300 (c'est l'extrême majorité des cas)

 

- si nous voulons éviter que la poutre ne "s'appuie" sur un châssis vitré, on imposera

f ≤ 5 mm (par exemple)

 

-  si nous voulons éviter que la déformée soit perceptible en référence à un élément horizontal, ou si l'élément supporte des éléments qui risquent de se fissurer (mur plafonné, ou carrelé, mur en blocs de plâtre ou en blocs ytongs), on imposera

f ≤ L/500

- ...

 

Ce qu'en dit la Norme

Les flèches maximales autorisées dépendent du risque de fissuration des éléments supportés.

La norme NBN B03-003 et la NIT 132 fixent les flèches maximales admissibles dans différents cas.

La flèche maximale admissible est une proportion de la portée de la travée concernée de la poutre.

 

Pour simplifier, limitons-nous à deux cas :

 

·         La poutre ne porte pas (directement ou indirectement) d’éléments fissurables (ç-à-d : en danger de fissuration)

   f ≤ L/300

·         La poutre porte (directement ou indirectement) des éléments fissurables (par ex : paroi en bloc ytong, plafonnée, ou carrelée)

   f ≤ L/500

 

Cette flèche tiendra compte de l’augmentation de la déformation liée au fluage. Toutefois le calcul des flèches se fera avec bon sens. Par exemple dans le cas d’une poutre supportant une cloison fissurable on ne tiendra compte que de la « flèche dangereuse » pour celle-ci, c.à.d. la variation de flèche après réalisation de la cloison, nous y reviendrons dans le cas des poutres (et dalles) en béton armé.


Calcul de la flèche dans les poutres

L'expérience sur une baguette de balsa (par exemple) montre que les facteurs qui vont influencer la déformation (et donc la flèche maximale) d'une poutre, sont:

  • le schéma statique de la poutre : tout autre facteur de cette liste restant identique, si vous modifiez la façon dont la baguette de balsa est tenue (serrée dans vos mains pour simuler des encastrements, ou juste posée, et ceci en en faisant varier les positions), celle-ci va se déformer différemment.
  • la portée (L) : tout autre facteur de cette liste restant identique, si vous augmentez la longueur de la baguette, les déformations mesurées vont augmenter.
  • les charges (P ou p) : tout autre facteur de cette liste restant identique, si vous augmentez les charges, les déformations mesurées vont augmenter.
  • le matériau qui la constitue (via son module d'élasticité E). Tout autre facteur de cette liste restant identique, si vous remplacez le balsa par du métal ou de la frigolite, les déformations mesurées vont varier. Plus le matériau sera souple, plus les déformations observées seront grandes.
  • la forme de sa section (via son inertie I). Tout autre facteur de cette liste restant identique, si par exemple vous prenez une baguette de balsa deux fois plus haute, les déformations vont diminuer. C'est ce qu'a montré le niveau 1 du jeu Breaking beams.

Ainsi, la flèche maximale observée sera:

  1. proportionnelle à la portée (L), et aux charges (P ou p)
  2. inversement proportionnelle au module d'élasticité du matériau, et à son inertie.

C'est ce qui explique (sans les démontrer) les formules de calcul de flèche maximale en fonction du schéma statique, reprise dans le tableau ci-dessous, en rouge.

 

 

Calcul de la flèche max d'une poutre, en fonction de quelques schémas statiques classiques


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la suite: exercices



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