Poutre IPN : le guide complet

 

Vous avez comme projet de casser un mur pour créer une plus grande pièce à vivre ? Comme beaucoup d’entre nous à ce moment-là, vous vous êtes rendu compte qu’il s’agissait d’un mur porteur. Ce n’est plus un souci, il est tout à possible de casser un mur porteur si on arrive à mettre en place un système de support de la charge qu’il portait.

Les poutres IPN, et autre poutre en acier de la sorte, sont depuis de nombreuses années au cœur de tous les sujets d’agrandissement de pièces. Les années 70 ont vu la mode des cloisons polluer une grande partie de nos habitations. La tendance actuelle est beaucoup orientée vers les grands espaces inspirés des lofts modernes et minimaliste.

Chez Aiga France, on vous explique tout comme d’habitude. Une fois n’est pas coutume, nous vous conseillons tout de même de consulter des ingénieurs spécialisés avant de toucher quoi que ce soit qui touche de près ou de loin un mur porteur.

Qu’est-ce qu’une poutre IPN ?

Une poutre IPN est une barre d’acier qui sert d’élément structurel dans une construction. C’est sa forme en coupe transversale qui est à l’origine de son nom. On a l’habite de généraliser plusieurs types de poutres sous la dénomination IPN. En réalité, il existe de nombreuses poutres de ce type dénommées en fonction de leur forme (H, U, T, I, C, L…). Elles existent dans de nombreuses caractéristiques dépendantes de leur longueur, de leur épaisseur et du matériau dont elles sont faites.

Concrètement, une poutre IPN est un produit laminé, avec une section en double T ou en I majuscule. Elle est également connue sous d’autres noms, tels que section en I avec ailes inclinées, profil en I normal, ou profil en double T normal. Ce type de poutre est nommée avec les lettres IPN suivi d’un nombre indiquant la hauteur nominale totale de la poutre en millimètres.

Le plus souvent, l’acier est privilégié pour les poutres IPN à profil en I dont l’épaisseur est dite normale. Ce type de poutre est très rependu, car il est essentiel dans la construction de tous les types de bâtiments et d’infrastructures.

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Il se distingue des autres profils par le fait que les faces extérieures des brides sont perpendiculaires à l’âme de l’IPN. Il s’agit du nom donné à la partie centrale et verticale du profil. De même, les parties horizontales, tant supérieures qu’inférieures, sont appelées brides. D’autre part, la surface intérieure présente une inclinaison de 14% par rapport à la surface extérieure. C’est la raison pour laquelle l’épaisseur des brides diminue vers les bords. Les joints entre les faces de l’âme et les faces intérieures des brides sont arrondis, avec un bord extérieur tranchant. Ses dimensions sont fixées par la norme EN 10365.

Bien qu’il ait perdu de son importance au profit du profil IPE, plus facile à assembler, la poutre IPN est largement utilisée dans la construction privée et les transports car il est fabriqué en acier, un matériau très polyvalent. Aussi parce que ces poutres peuvent être laminées à chaud, soudées, boulonnées et extrudées.

Les poutres structurelles utilisées dans la construction doivent être très solides, l’acier est donc une bonne solution, voire la meilleure. Les IPN, ou équivalences, sont chargées de contenir et de soutenir des charges énormes, de résister aux pressions et aux contraintes de traction et de flexion. Elles sont constituées d’un alliage de fer et de carbone, auquel on peut ajouter du phosphore, du silicium, du soufre et de l’oxygène.

Le profil IPN peut être laminé à chaud ou à froid. Dans le premier cas, on applique une température équivalente à 60% de la température de fusion du matériau. C’est une méthode de fabrication très productive qui nécessite peu d’étapes, ce qui la rend idéale pour la production de masse. Le formage à froid, quant à lui, nécessite des températures plus basses que la recristallisation, qui exige l’application de forces de formage importantes.

Quelle est la différence entre les poutres IPN, IPE, UPN et HE ?

Il existe une grande variété de poutres métalliques, des poutres tubulaires rectangulaires aux poutres en forme de lettres. Toutes sont conçues pour supporter de lourdes charges structurelles. Intéressons-nous ensemble aux différents types de poutres disponibles sur le marché.

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Les caractéristiques d’une poutre IPN

Les faces extérieures des brides sont perpendiculaires à la bande, et les faces intérieures ont une inclinaison de 14% par rapport aux faces extérieures, de sorte que les brides aient une épaisseur décroissante vers les bords.

Les joints entre les faces de l’âme et les faces intérieures des ailes sont arrondis. En outre, les ailes ont un bord extérieur tranchant et un bord intérieur arrondi.

Avantages : poids réduit, installation facile, conception simple et ductilité supérieure.

Les caractéristiques d’une poutre IPE

Pour une poutre IPE, les faces extérieures et intérieures des ailes sont parallèles entre elles et perpendiculaires à l’âme. Les ailes ont donc une épaisseur constante, ce qui les différencie de la poutre IPN.

En raison de sa durabilité, de sa finition impeccable, de son économie, de sa soudabilité, de sa résistance et de sa galvanisation facile, les poutres IPE sont utilisées dans les structures métalliques telles que les poutres de mezzanine, les colonnes, les fermes, les supports de toit et de plancher, les rails, les plates-formes de camions et les garde-corps, les toits à rainure et languette et les dalles de cloisons.

Les caractéristiques d’une poutre UPN

C’est un type de poutre dont la section est en forme de U. Les faces extérieures des ailes sont perpendiculaires à l’âme, et les faces intérieures ont une pente de 8% par rapport aux faces extérieures, de sorte que les ailes ont une épaisseur décroissante vers les extrémités.

La surface intérieure de l’articulation entre l’âme et les ailes est arrondie. Le bord extérieur des brides présente une arête vive et la surface intérieure est arrondie. Elles sont utilisées comme supports et piliers, en soudant deux poutres à l’extrémité des ailes, formant une sorte de tube de section presque carrée.

Les caractéristiques d’une poutre HE

C’est un type de poutre correspondant à la norme européenne dont la section transversale a une forme de double T, avec des ailes plus larges qu’une poutre de type IPN ou IPE. Les faces extérieures et intérieures des brides sont parallèles entre elles et perpendiculaires à l’âme, de sorte que les brides ont une épaisseur constante.

Les joints entre les faces de l’âme et les faces intérieures des brides sont arrondis. En outre, les brides ont des bords extérieurs et intérieurs tranchants.

Les profils HE comprennent les trois séries suivantes :

  • Série normale : profil de base HEB.
  • Série légère : HEA – plus légère que HEB.
  • Série lourde : HEM – plus lourde que HEB.

Bien que les poutres HE aient des performances légèrement inférieures à celles des poutres IPE ou IPN, elles ont un meilleur comportement en torsion et ont également une charge critique nettement plus élevée car les deux moments d’inertie sectionnels sont plus équilibrés. Cela signifie que dans les poutres avec une certaine flexion ou les colonnes avec une compression modérée, une section HEB est préférable à une section IPE ou IPN.

Comment poser une poutre IPN ?

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Les espaces réduits et exigus ne conviennent pas forcément à tout le monde. Les pièces spacieuses et lumineuses offrent un confort nettement supérieur. C’est pourquoi, dans les constructions privées, les murs porteurs individuels sont souvent supprimés et une poutre IPN en acier est installée comme support. Pour vous assurer un projet durable, quelques étapes de base doivent être suivies.

Déterminer s’il s’agit d’un mur porteur

La première étape avant un tel projet est certainement une évaluation statique. Il n’est pas toujours facile de supprimer un mur porteur et de le remplacer par une poutre en acier intégrée.

En outre, l’ingénieur en structure doit déterminer la capacité de charge requise de la poutre en acier et préciser les spécifications de l’installation. En règle générale, des appuis en béton supplémentaires sont nécessaires devant le bloc pour absorber les éventuels efforts de cisaillement.

Anticiper le temps nécessaire à l’installation d’une poutre en acier

Si vous faites réaliser les travaux par une entreprise spécialisée, le temps nécessaire joue bien sûr un rôle. En général, il faut compter au moins 3 à 5 jours pour la durée des travaux, si tout se passe bien.

Prendre en compte tous les facteurs de coût

En plus du matériel nécessaire, le coût d’un tel travail est toujours mesuré en fonction du nombre d’heures nécessaires. Cela dépend à la fois du type (et du nombre) de poutres nécessaires et des charges à supporter. En fonction des travaux supplémentaires exigés par l’ingénieur structurel, l’effort peut être très différent, souvent des travaux supplémentaires doivent être effectués.

L’estimation des coûts par un spécialiste est en tout cas importante :

  • Le résultat de l’évaluation statique et les spécifications requises par l’ingénieur structurel.
  • l’ampleur des travaux à réaliser (murer les poutres, les recouvrir, les plâtrer)
  • Option avec / sans enlèvement des débris (ne pas sous-estimer les coûts !)
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Dans la plupart des cas, vous devrez payer plusieurs milliers d’euros pour les travaux, sauf si les conditions statiques sont très favorables. Même les coûts d’une évaluation statique peuvent, en fonction de l’effort requis, se situer entre 300 et 2 500 € environ.

Les étapes de l’installation d’une poutre IPN

  1. Préparation de la maçonnerie (enlever le papier peint, enlèvement du plâtre, etc.)
  2. Éclatement du plafond
  3. Installation de poutres de support pour la répartition de la charge, équilibrage des pousses d’acier.
  4. Casser le mur
  5. Bétonnage des supports
  6. Construction d’un échafaudage, élevant la poutre en acier sur les supports.
  7. Mortier au-dessus de la poutre en acier.
  8. Après le durcissement du mortier (plusieurs jours), les pousses d’acier peuvent être retirées.
  9. Plâtrage de maçonnerie et de poutres murales, revêtement de murs ou d’acier, finition de murs

Comment calculer la charge d’une poutre IPN ?

Une fois que les matériaux sont en place pour réaliser les structures d’un bâtiment, qu’il soit petit ou grand. Vous êtes-vous déjà demandé quel est le poids qui peut supporter ces éléments dans une construction, comment ils fonctionnent et comment savoir si ce matériau est fiable et assurera la durabilité du projet.

C’est pourquoi, dans ce blog, nous vous expliquerons quel poids supporte une poutre IPN afin que vous puissiez l’utiliser correctement et que vous puissiez obtenir des projets satisfaisants en termes d’investissement et de durabilité.

Pour commencer à comprendre la poutre IPN, il faut savoir que cet élément structurel est chargé de supporter les charges des dalles ou des éléments plats placés dessus, en plus de transmettre ces charges aux colonnes placées pour accompagner le transfert de charge.

La poutre IPN est placée horizontalement afin de relier les colonnes entre elles. Il est également caractérisé par son profil (la forme de sa section transversale), sa longueur et son matériau. L’une des formes les plus courantes de poutre en acier est la forme en I ou en H, bien qu’elle soit également connue sous le nom de “poutre universelle” ou, pour les sections plus épaisses, de “poteau universel”.

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Combien de poids peut supporter une poutre IPN       

La poutre IPR est un élément très polyvalent, puisqu’elle peut être disposée à la fois comme des colonnes et des poutres. Elle est utilisée dans l’industrie du bâtiment pour la construction de divers projets tels que des écoles, des hôpitaux, des hôtels, des musées et des immeubles de grande hauteur.

Quant au poids que les poutres IPN sont capables de supporter, ce matériau permet principalement d’alléger les structures, puisqu’il pèsera environ 400 kg à l’usage, c’est-à-dire moins d’un quart par rapport au poids de la poutre en béton qui pèse au moins deux tonnes.

Par conséquent, l’utilisation de la poutre IPN dans votre construction vous permet de réduire le poids total de la structure, ce qui se traduira par des économies importantes sur le coût de la fondation.

La formule de calcul de charge maximale 

Pour calculer la résistance et le poids des poutres, dans le livre “Traité élémentaire de mécanique appliquée” de J.A. Bocquet, il existe de nombreux exercices résolus de calcul d’éléments de machines et de structures.

Parmi ces exercices, il y en a qui permettent de calculer les dimensions et la résistance des poutres. Les poutres sont des éléments structurels qui supportent des contraintes de flexion. Pour le calcul d’une poutre, en tenant compte des contraintes de flexion qu’elle doit supporter, la formule suivante peut être utilisée : M= R‧Z

Dans la formule M, est le moment des forces externes qui produisent la flexion dans une section donnée de la poutre, Z est le module de la section et R est la valeur de la résistance à la traction du matériau.

Cette formule permet de calculer le moment des forces externes M pour différents types de poutres. Il est important de mentionner que plus la poutre est longue et plus le poids qu’elle doit supporter est important, plus la valeur du moment M sera grande.

 

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