Qu'est-ce qu'une charpente métallique ?
Avec l’industrie de la sidérurgie, de nouvelles possibilités de charpente ont vu le jour : c’est le cas des charpentes métalliques.
Elles sont largement utilisées pour la construction :
- de bâtiments agricoles ;
- de bâtiments industriels ;
- de garages, d’abris de jardin ;
- mais aussi, et de plus en plus, de maisons individuelles.
Ces structures métalliques offrent une portée identique à celle du béton armé, tout en étant plus légères, notamment sur la portée au sol.
Structure d'une charpente métallique
Tout comme une charpente traditionnelle, la charpente métallique est composée de fermes, d’arbalétriers et d’entraits reliés par des pannes.
Pour l’élaboration d’une charpente métallique, on préférera toujours les aciers laminés aux aciers doux, qui présentent plus de risques de déformation. L’acier le plus souvent choisi est le S235, S275 et S355.
Sur une charpente métallique, les poutrelles ont des formes spécifiques :
- Forme en U : poutrelles de type UPE ou UPN.
- Forme en I : poutrelles IPE (poutrelles normales européennes).
- Forme en H : poutrelles de type HEA ou HEB (poutrelles européennes à larges ailes).
Calcul et mise en place d'une charpente métallique
De nombreux éléments doivent en premier lieu être étudiés afin de bénéficier d’une structure métallique adaptée :
- Le poids des charges :
- poids de la structure ;
- poids de la couverture ;
- charge neige et vent ;
- poids de l’eau retenue.
- Les moyens de protection contre la corrosion.
- La stabilité au feu de la structure :
- à l’aide d’une peinture intumescente (qui gonfle à la chaleur) sur les éléments en acier ;
- à l’aide d’un flocage isolant la structure en cas de chaleur extrême ;
- à l’aide d’une protection rigide.
Charpente métallique : IPE et HPE
Les IPE et HPE sont des poutrelles essentielles à la structure de charpente métallique, destinées à être assemblées ou soudées. Elles doivent pouvoir travailler :
- en flexion ;
- en torsion ;
- et en compression.
Le tableau ci-dessous expose les différents profils utilisés en fonction de la pièce requise :
| Pièces de charpente métallique |
Profils |
|---|---|
| Poteaux |
|
| Arbalétrier | IPN de forme tubulaire |
| Pannes | IPE |
| Chevêtres | IPE |
| Couronnements | IPE |
Le choix de la section de la poutrelle va dépendre de plusieurs données :
- la largeur de la pièce : la poutre va supporter la moitié de la charge plancher (charge permanente + charge d’utilisation).
- La charge : En règle générale on calcule 225kg / m2 pour de l’habitation.
Des logiciels gratuits sont disponibles sur Internet pour vous aider à faire vos calculs.
Vous trouverez ci-dessous un tableau des différentes sortes d’IPE et d’HE disponibles sur le marché :
| Type I (mm) | Hauteur âme (mm) | Largeur semelle (mm) | Épaisseur âme (mm) | Épaisseur semelle (mm) |
|---|---|---|---|---|
| IPE 80 | 80 | 46 | 3,8 | 5,2 |
| IPE 100 | 100 | 55 | 4,1 | 5,7 |
| IPE 120 | 120 | 64 | 4,4 | 6,3 |
| IPE 140 | 140 | 73 | 4,7 | 6,9 |
| IPE 750 × 137 | 753 | 263 | 11,5 | 17 |
| IPE 750 × 147 | 753 | 265 | 13,2 | 17 |
| IPE 750 × 173 | 762 | 267 | 14,4 | 21,6 |
| IPE 750 × 196 | 770 | 268 | 15,6 | 25,4 |
| Type H (mm) | Hauteur âme (mm) | Largeur semelle (mm) | Épaisseur âme (mm) | Épaisseur semelle (mm) |
|---|---|---|---|---|
| HE 100 A | 96 | 100 | 5 | 8 |
| HE 120 A | 114 | 120 | 5 | 8 |
| HE 140 A | 133 | 140 | 5,5 | 8,5 |
| HE 160 A | 152 | 160 | 6 | 9 |
| HE 1 000 × 415 | 1020 | 304 | 26 | 46 |
| HE 1 000 × 438 | 1026 | 305 | 26,9 | 49 |
| HE 1 000 × 494 | 1036 | 309 | 31 | 54 |
| HE 1 000 × 584 | 1056 | 314 | 36 | 64 |
Avantages d'une charpente métallique
La charpente métallique offre de nombreux avantages :
- Le métal est avant tout très souple et accepte toutes les formes que l’on souhaite lui donner.
- Contrairement au bois, le métal n’a pas besoin de traitement particulier, que ce soit contre les champignons, les intempéries ou les insectes.
- À section égale, les poutrelles métalliques sont plus résistantes que les poutrelles bois, ce qui permet des projets plus complets et complexes :
- ouvertures plus importantes ;
- diminution du nombre de murs porteurs ;
- diminution du poids de l’ensemble, donc fondations moins profondes ou choix de terrain même difficile plus libre.
- On calcule un gain de temps de montage de 30 % environ par rapport à une construction traditionnelle, d’où une répercussion sur le prix.