Tableaux de charge : bien calculer la résistance de ses structures alu

Note : Cette partie aborde le B.A.BA des structures alu, et explique comment les charges portées sont calculées dans le tableau de charge. Si vous voulez directement savoir comment lire un tableau de charge, vous pouvez vous rendre au chapitre suivant.

La charge portée maximale est le poids que vous pouvez faire peser sur votre structure alu sans risque d'accident (chute ou bascule, déformation, casse...). Connaître ce poids maximal à travers un tableau de charge vous permettra de tirer le meilleur de vos structures et d'accrocher sans risques tous types d'équipements : projecteurs d'éclairage, enceintes de sono, bâches publicitaires, matériel de PLV, habillages lycra, etc...

La résistance d'une structure alu est la combinaison de deux éléments :
• 1/ La résistance intrinsèque de la série de structure alu que vous utilisez ;
• 2/ La configuration de votre installation.

Les deux sont aussi importants : même si vous optez pour la plus résistante des séries, si vous installez une poutre de 20m de long entre deux points d'accroche, sa charge portée maximale sera considérablement réduite. Seul le tableau de charge permet de connaître la charge portée maximale en combinant ces deux éléments.

Les constructeurs publient un tableau de charge différent pour chacune de leurs séries. Une série est la combinaison d'un format (échelle, carré, rectangle, triangle, cercle...) et d'une entraxe (la distance entre deux points de contact : 220mm, 290mm ou autre).

Le tableau de charge liste les charges portées maximales qui dépendent de la résistance de chaque série. Celle-ci dépend avant tout du format et de l'entraxe :
1. • Carré > triangle> échelle ;
2. • 290 > 220, etc.

Mais ce n'est pas tout : chaque marque de structure alu a ses secrets de fabrication et de nombreux éléments peuvent augmenter la charge portée maximale. En particulier, les bracons jouent un rôle capital dans la solidité des structures alu. Ces filets de renfort viennent soutenir les tubes principaux. Leur épaisseur et leur angle de soudure vont déterminer la charge portée maximale.

La qualité des alliages est l'autre élément primordial pour obtenir une structure alu résistante. Pour atteindre des charges portées élevées, privilégiez l'alliage aluminium EN AW 6082 T6 : c'est le haut de gamme des structures alu. D'autres alliages plus mous, comme le EN AW 6060 T6, offrent moins de garanties au niveau du tableau de charge.

Il est parfois possible de mélanger les séries pour construire sa structure alu, sous certaines conditions. Certaines séries de différents fabricants peuvent être compatibles si elles ont la même entraxe, un format exactement identique et le même système de fixation. Dans ce cas, quelle résistance peut-on attendre de la structure alu hybride ?

C'est la règle du plus petit dénominateur commun qui s'applique : c'est l'alliage le plus ' mou ' qui sera pris en compte au moment de calculer la charge portée maximale. On se réfèrera donc au tableau de charge le plus conservateur, soit celui qui a les valeurs les plus faibles des deux séries.

Le tableau de charge permet de connaître précisément les charges portées maximales que votre structure alu peut supporter en conditions optimales et neutres (en intérieur, sans prise au vent, avec une stabilité parfaite, des charges statiques, etc...).

Le tableau est fourni par un fabricant pour chaque élément de structure, qu'il soit vendu séparément ou en kit. Sur Levenly, vous pouvez retrouver le tableau de charge de chaque élément (poutre, angle ou kit) sur sa page produit.

Même si votre structure alu est montée en intérieur, en aucun cas le tableau de charge ne peut avoir la valeur d'une garantie technique ou juridique. Il ne peut pas vous couvrir en cas d'accident : ce rôle est tenu par la note de calcul.

La note de calcul (qu'on va détailler dans le dernier chapitre) est une évaluation précise, émise par un bureau d'étude et prenant en compte les données complexes relatives à chaque installation.

Le tableau de charge est présent sur la page produit d'une structure alu, sur la brochure du fabricant ou sur la notice de l'utilisateur. Appelé Loading Table en anglais, il fait apparaître un ensemble de configurations-types et leurs charges portées théoriques.

D'un fabricant à l'autre, le tableau de charge reprend le même modèle, comme on va le détailler ci-dessous. Seule différence chez certaines marques actives aux Etats-Unis : le tableau peut faire apparaître une colonne supplémentaire pour le système de mesure impérial - en livres (lbs), pouces (inches) et pieds (feet) - à ne surtout pas confondre avec les valeurs en système décimal.

Exemples de lecture :
• Sur 4m de poutre entre deux points d'accroche, en charge centrée, la charge portée maximale peut être de 1308,4 Kg.
• Sur 14m de poutre entre deux points d'accroche, si la charge portée est répartie en 3 points équidistants, la charge portée maximale peut être de 3 x 204,3 Kg.
• Sur 8m de poutre entre deux points d'accroche, si la charge portée est uniformément répartie sur toute la poutre, la charge portée maximale peut être de 195,7 Kg par mètre.

Le tableau de charge le plus courant se présente comme ci-dessus (série M29S de Sixty82). Il indique la charge portée maximale que vous pouvez faire peser sur une poutre en fonction de la distance entre ses deux points d'accroche (envergure, ou span). L'accroche peut être supportée (sur des piliers) ou suspendue (à des élingues de sécurité reliées au plafond).

Chaque ligne du tableau ci-dessus correspond à une envergure spécifique, indiquée dans la première colonne à gauche, et qui peut aller de 2m à 20m de long entre deux points d'accroche. Pour chacune de ces envergure (span), le tableau de charge indique sur la ligne quelle est la charge portée maximale possible, qu'elle soit centrée, répartie en 2, 3 ou 4 points ou distribuée de façon uniforme sur toute la longueur de poutre.

Les deuxième et troisième colonnes correspondent à la charge portée centrée (CPL signifiant Centre Point Load). C'est le cas où l'intégralité de la charge portée est située au milieu de la poutre. Dans ce cas, une structure M29S peut supporter jusqu'à 1952,5 Kg sur 2m de poutre ; 1308,4 Kg sur 4m de poutre, etc...

Pour chaque situation, une colonne indique la déformation (ou déflexion) en millimètres : il s'agit de l'affaissement de la poutre. Il est prévu que celle-ci s'affaisse de quelques millimètres ; cette déflexion est normale, mais il faut l'intégrer dans la conception de sa structure.

Les colonnes suivantes indiquent la charge portée maximale pour une charge répartie sur 2, 3 ou 4 points à intervalles réguliers. On peut y consulter, en kilos, la charge maximale qui peut peser sur chacun des 2, 3 ou 4 points.

Selon le tableau ci-dessus, avec 3 points de charge équidistants répartis sur 4m de poutre, la charge portée maximale est de 647,1 Kg par point de charge ; l'affaissement à prévoir est de 17mm.

Les deux dernières colonnes du tableau de charge font apparaître la charge portée maximale dans le cas où elle est uniformément distribuée sur toute la longueur de poutre. Il s'agit de l'UDL (Uniformely Distributed Load). La valeur indique le poids maximal en kilos pour chaque mètre de poutre.

Dans l'exemple ci-dessus, sur 4m de poutre, on pourra faire peser une charge portée maximale de 485,3 Kg par mètre.

Ce tableau de charge basique est proposé par défaut par tous les fabricants. Certains constructeurs vont plus loin : c'est le cas de Sixty82, qui publie également des tableaux de charge pour les cas plus complexes où une partie de la poutre est en porte à faux (cantilever load), pour savoir combien de charge portée peut être supportée dans le vide.

Les tableaux de charge atteignent des valeurs très élevées : des charges portées de plusieurs centaines de kilos semblent inatteignables quand on envisage de n'accrocher que des projecteurs ou une bâche publicitaire.

Cependant, attention ! Le tableau de charge indique des charges portées maximales théoriques en conditions neutres. Si on souhaite monter des structures alu simples (comme un grill autoporté, un totem ou une arche) en intérieur (sur un salon professionnel), le tableau du fabricant peut suffire à réaliser ses calculs.

Mais dans la plupart des cas, beaucoup d'autres facteurs entrent en jeu et doivent être pris en compte pour calculer vos charges portées. C'est le cas en extérieur : dès que la structure est revêtue d'une enveloppe lycra, d'un tissu décoratif, de bâches publicitaires ou autre PLV, la prise au vent entraîne une pression très importante qui s'exerce sur toute la structure et redescend dans les pieds.

De même, certaines installations doivent prendre en compte une charge dynamique : cela signifie que la charge portée n'est pas la même d'un moment à un autre. Parmi les nombreuses utilisations des structures alu en extérieur, elles peuvent mêmes être employées entant qu'obstacles sur des courses à pied (comme sur la Ruée des fadas). Elles doivent alors supporter le passage de nombreuses personnes, ce qui complique l'estimation de la charge portée.

Dès que votre structure alu est disposée selon une configuration originale, la note de calcul réalisée par un ingénieur devient nécessaire. Elle vous apporte les garanties pour savoir exactement ce que votre structure va pouvoir supporter en fonction de son emplacement.

La note de calcul engage la responsabilité du bureau d'étude et vous couvre par rapport à votre assureur. Pour avoir une valeur légale, elle doit avoir été réalisée par un bureau d'étude indépendant, sans intérêt dans l'entreprise.

Enfin, pour faire réaliser une note de calcul ou recevoir plus de conseils personnalisés par rapport aux charges portées, n'hésitez pas à contacter Levenly dès la conception de vos structures alu ! Nous pourrons vous indiquer quelle type de structure est indiquée pour votre utilisation, vous avertir si une note de calcul est requise et vous orienter vers un bureau d'étude indépendant.