Comment Calculer la Charge d’une Structure en Acier ?

Réfléchissez aux hypothèses et aux charges que les ingénieurs structuraux doivent prendre en compte lors de la conception de structures en acier. Cela peut être l’une des premières choses à considérer. En tant qu’ingénieurs structuraux, nous devons être très attentifs à la manière dont nous appliquons ces charges au bâtiment que nous prévoyons. Nous devons connaître le poids de notre structure, car ces charges structurales détermineront la quantité de renforcement nécessaire. De plus, chaque composant structurel changera également en fonction des variations de charge.

Comme nous le savons tous, un bâtiment peut supporter son propre poids. Il ne se pliera ni ne se brisera lorsqu’il est soumis à un impact latéral. Dans cet article, nous examinerons les charges structurelles auxquelles un bâtiment en structure d’acier peut être exposé. Vous devriez au moins comprendre les bases de ce que sont les charges structurelles et comment elles se déplacent. De plus, nous aborderons la manière de calculer les charges de conception pour une structure.

Quels sont les types de charges sur un bâtiment en structure d’acier ?

Les charges structurelles typiques sont les diverses forces et charges qui agissent sur un bâtiment ou une autre structure. Ces charges sont généralement divisées en deux catégories : charges permanentes et charges variables.

Charges permanentes

Les charges permanentes représentent le poids propre du bâtiment. Cela inclut le poids des fondations, des murs, du toit, des planchers, des poutres et des colonnes, ainsi que de toute autre partie ou installation fixée en place. Dans la plupart des cas, les charges permanentes ne changent pas au fil du temps, sauf s’il y a des modifications dans la structure ou les éléments du bâtiment.

Charges variables

Les charges variables représentent le poids des personnes, des biens mobiles, des meubles et d’autres objets dans un bâtiment ou une structure. Ces charges peuvent changer au fil du temps. Par conséquent, il est impossible de savoir exactement où elles se trouvent ou combien elles pèsent. Par exemple, les personnes dans des bâtiments sportifs métalliques, l’équipement de bureau dans un bâtiment de bureaux métallique et les voitures sur un pont sont toutes des exemples de charges variables.

Autres types de charges structurelles en acier

En plus des charges permanentes et variables, d’autres types de charges structurelles courantes doivent être prises en compte lors de la conception et de la construction d’un bâtiment :

• Charge de vent : La charge de vent est la force qui agit sur un bâtiment ou un objet en raison du vent. Les charges de vent varient en fonction de l’emplacement, de l’exposition et de la hauteur du bâtiment.
• Charge de neige : Le poids de la neige qui s’accumule sur les toits, les murs et d’autres surfaces planes d’un bâtiment est appelé charge de neige. Les chutes de neige et l’emplacement du bâtiment influencent la charge de neige sur une structure en acier.
• Charges sismiques : Lorsqu’un tremblement de terre survient, il produit des forces qui provoquent des oscillations, des inclinaisons ou des déplacements d’un bâtiment ou d’une structure. Ces forces sont appelées charges sismiques. La résistance d’un bâtiment aux charges sismiques dépend de son emplacement et de l’ampleur des forces sismiques.
• Charges thermiques : Ce sont des forces résultant des variations de température. Ces changements provoquent l’expansion ou la contraction d’un bâtiment ou d’une structure. Les charges thermiques varient en fonction de l’emplacement du bâtiment et des matériaux de construction.
• Charges du sol : Ce sont les forces exercées sur le sol par le poids d’un bâtiment ou d’une structure et des autres objets qu’il contient. Le type de sol et la capacité de charge qu’il peut supporter influencent les charges qu’il peut supporter.

Les ingénieurs doivent prendre en compte toutes ces charges structurelles courantes lors de la planification et de la construction des bâtiments. Cela garantit que le bâtiment est sûr, stable et capable de résister à différentes charges et pressions sur le long terme.

Quel est le rôle des charges structurelles ?

Les charges structurelles définissent le type et l’intensité des forces qui agissent sur les éléments structurels d’un bâtiment. Cela permet de garantir que le bâtiment est sûr et peut résister à différentes contraintes et charges. Les charges structurelles sont un facteur essentiel à prendre en compte lors de la conception et de la construction d’un bâtiment, car elles influencent la taille et la solidité des composants structurels, tels que les poutres, les colonnes et les connexions.

Déterminer les charges structurelles est crucial pour que la conception des fondations du bâtiment fonctionne. En effet, le poids du bâtiment et les charges qu’il supporte doivent être transférés en toute sécurité au sol, sans causer d’affaissement ou d’instabilité.

L’objectif des charges structurelles en acier est de garantir que le bâtiment puisse supporter diverses charges et forces. Cela permet d’assurer une structure sûre et durable pour son usage prévu. Par conséquent, comprendre les charges qui agissent sur la structure en acier aide les ingénieurs à déterminer la taille et l’espacement corrects des éléments structurels. En outre, ils peuvent choisir les matériaux et les méthodes de construction qui rendront le bâtiment sûr et stable.

Comment calculer les charges sur une structure en acier ?

Les ingénieurs peuvent déterminer le poids qu’une structure en acier devra supporter en calculant toutes ces charges. Ils peuvent ensuite s’assurer que le bâtiment est conçu et construit pour résister à ces charges. Voici les étapes générales pour calculer les charges sur une structure en acier :

1. Calculer la charge permanente. Commencez par calculer le poids des composants structurels tels que les colonnes, les poutres, les murs. Cela peut se faire en calculant le poids par unité de surface de chaque composant.
2. Calculer la charge variable. Il s’agit du poids de toutes les personnes, meubles et outils qui se trouveront dans le bâtiment. La charge variable peut être estimée en tenant compte de l’utilisation prévue du bâtiment et des réglementations locales en matière de construction.
3. Calculer la charge de vent. La charge de vent dépend de l’emplacement du bâtiment, de la vitesse du vent et de la forme du bâtiment. Vous pouvez utiliser des données d’ingénierie standard ou des codes de construction locaux pour calculer cette charge.
4. Calculer la charge de neige. Pour calculer les charges de neige, vous devez prendre en compte la quantité de neige susceptible de s’accumuler à l’emplacement du bâtiment. Les normes d’ingénierie ou les codes de construction locaux peuvent être utilisés pour effectuer ces calculs.
5. Calculer les charges sismiques. Les charges sismiques dépendent de la conception du bâtiment et de l’activité sismique de la région. Ces charges peuvent être calculées à l’aide des codes de construction régionaux ou des directives de conception parasismique.
6. Calculer les charges thermiques. Cela implique de tenir compte de l’expansion et de la contraction du bâtiment en fonction des variations de température. Les charges thermiques peuvent être calculées en tenant compte des matériaux de construction et en prévoyant la plage de température de la région.
7. Calculer les charges du sol. Les charges du sol correspondent au poids que la maison et son contenu transfèrent au sol. En connaissant le type et la capacité portante du sol, vous pouvez estimer approximativement ces charges.

Comment répartir efficacement la charge des colonnes d’un bâtiment ?

Si la structure du bâtiment est conçue de manière rationnelle, elle peut transférer le poids du toit et des planchers aux fondations sans surcharger les colonnes. Voici quelques méthodes courantes pour répartir efficacement la charge des colonnes :

• Disposition en grille. En maintenant un espacement uniforme des colonnes dans tout le bâtiment, une disposition en grille aide à répartir la charge de manière plus uniforme.
• Système structurel. Lors du choix d’un système structurel, il est important de prendre en compte la hauteur et la taille du bâtiment ainsi que ses propriétés fonctionnelles, les matériaux utilisés et la capacité portante.
• Poutres transversales. Les poutres transversales peuvent être utilisées pour répartir le poids et franchir l’espace entre les poteaux. Il est essentiel de choisir la taille et le matériau appropriés pour assurer une répartition uniforme des charges.
• Supports. Nous pouvons intégrer des éléments de support tels que des entretoises diagonales ou croisées. Cela aide à augmenter la rigidité structurelle globale et à réduire la probabilité de déformation latérale, contribuant ainsi à une meilleure répartition des charges.
• Fondations. Les fondations doivent être conçues de manière à ce que le poids soit réparti uniformément sur le sol ou le roc en dessous. Si les fondations sont bien planifiées et construites, elles minimisent les tassements irréguliers et réduisent la charge sur les colonnes.

Il est important de noter que la répartition du poids d’un bâtiment est un processus complexe qui requiert des compétences et des connaissances spécifiques. Pour garantir que la charge sur les colonnes est répartie en toute sécurité et efficacité, il est recommandé de consulter un ingénieur structurel professionnel.

Comment choisir les combinaisons de charges à utiliser pour la conception des structures en acier ?

Lors de la conception des structures en acier, les combinaisons de charges à utiliser doivent tenir compte des différents types de charges que le bâtiment peut devoir supporter. De plus, il faut également prendre en compte la probabilité que ces charges structurelles se produisent simultanément. Lors de la conception des structures en acier, il y a généralement cinq types de charges à considérer : la charge morte, la charge vivante, la charge de vent, la charge de neige et la charge sismique.

Pour garantir que la structure en acier est suffisamment solide pour résister à ces charges, il est nécessaire d’utiliser un facteur de charge ou un facteur de combinaison de charges pour combiner les différents types de charges. Les facteurs de charge et de combinaison dépendent de la probabilité de survenue de chaque charge simultanément.

Les combinaisons de charges utilisées pour la construction des bâtiments en acier doivent respecter les règles de sécurité et les réglementations de construction. Par exemple, la Société américaine des ingénieurs civils (ASCE) fournit des recommandations sur la manière de sélectionner les combinaisons de charges en fonction du niveau de performance attendu de la structure. En fin de compte, les combinaisons de charges utilisées pour la construction des bâtiments en acier dépendent du design du bâtiment, des codes de construction locaux, des lois en vigueur et des avis des experts ou des concepteurs du projet.