Comment calculer les chevrons pour le toit : détermination de la longueur, de la section transversale et de la charge sur les chevrons

La détermination des chevrons est une étape importante de la construction d'un toit. La structure du toit est soutenue par des chevrons, qui sont des poutres inclinées qui transfèrent le poids sur les murs. Pour que la toiture soit stable et durable, il faut déterminer la longueur, la section et la charge des chevrons.

L'inclinaison du toit et la distance entre les murs porteurs sont les deux principales variables qui déterminent la longueur des chevrons. L'angle de la pente du toit, ou inclinaison, détermine l'importance de l'inclinaison des chevrons. Des chevrons plus longs sont nécessaires pour une pente plus raide afin d'atteindre l'avant-toit, ou les bords, à partir du faîtage, ou sommet du toit. La distance horizontale requise pour les chevrons est déterminée par l'espacement entre les murs. En mesurant précisément ces dimensions, les professionnels de la construction peuvent couper les chevrons à la longueur requise pour qu'ils s'emboîtent parfaitement.

Le terme "section" décrit les dimensions et la forme réelles du chevron. La majorité des chevrons ont une section triangulaire, le sommet étant la partie la plus étroite et la lame, la base la plus épaisse. Les conditions environnementales, les normes de construction locales et le poids de la couverture (bardeaux ou tuiles) influencent la résistance et la taille de la section transversale. Les matériaux de construction tels que l'acier, le bois ou le bois d'ingénierie sont utilisés pour sélectionner une section transversale qui ne se déformera pas et ne s'affaissera pas sous les charges prévues.

Le poids de la structure du toit, y compris la couverture, l'isolation et les charges supplémentaires telles que la neige ou le vent, doit être pris en compte dans le calcul de la charge sur les chevrons. Ce calcul garantit qu'au fil du temps, les chevrons peuvent supporter tous ces poids en toute sécurité. La charge totale que les chevrons doivent supporter dépend d'un certain nombre de facteurs, notamment de l'emplacement (les charges de neige varient selon les régions), de la forme et de l'orientation du toit (qui influe sur la charge de vent).

Savoir calculer les chevrons lors de la construction d'un toit est essentiel pour garantir l'intégrité structurelle et la sécurité. Il s'agit de déterminer la longueur et la section des chevrons et d'estimer le poids qu'ils supporteront. La maîtrise de ces calculs permet aux constructeurs de créer efficacement des toits qui répondent aux exigences uniques de la structure, qu'elle soit résidentielle, commerciale ou industrielle, tout en résistant aux influences extérieures."

Les spécificités du calcul de l'ossature des chevrons

Le toit en pente, qui a plusieurs fonctions importantes, est configuré et possède des caractéristiques de résistance qui sont déterminées par le système de chevrons. Il s'agit d'un élément essentiel de l'ensemble architectural et d'une conception responsable de l'enveloppe. Par conséquent, les calculs et la conception des pieds de chevrons doivent s'efforcer d'éliminer les erreurs et les défauts.

En règle générale, les concepteurs prennent en compte plusieurs options et choisissent la meilleure. Pour choisir la meilleure option, il n'est pas nécessaire de créer un certain nombre de projets, d'effectuer des calculs précis pour chacun d'entre eux, puis de privilégier le seul et l'unique.

Le choix méticuleux de la forme et de la taille du matériau de construction est le processus même de détermination de la longueur, de l'inclinaison de montage et de la section transversale du chevron.

Par exemple, les paramètres de la section transversale du matériau le plus approprié compte tenu de son prix sont introduits en premier lieu dans la formule de détermination de la capacité portante de la jambe de chevron. En outre, la taille du bois est ajustée jusqu'à ce qu'elle atteigne le niveau de conformité le plus élevé si le résultat ne répond pas aux exigences techniques.

La méthode de recherche de l'angle d'inclinaison

La détermination de l'angle d'inclinaison de la structure inclinée doit tenir compte de facteurs techniques et architecturaux. Outre une disposition bien proportionnée qui s'harmonise avec le style du bâtiment, une solution idéale doit tenir compte des éléments suivants

• Indicateurs de charge de neige. Dans les régions où les précipitations sont abondantes, les toits sont construits avec une pente de 45º ou plus. Les dépôts de neige ne sont pas retardés sur les pentes si raides, ce qui réduit considérablement la charge totale sur le toit, le bois de charpente et la construction en général.
• Les caractéristiques de la charge du vent. Dans les régions soumises à des vents violents et impulsifs, les régions côtières, steppiques et montagneuses, on construit des structures à faible dispersion de forme aérodynamique. L'inclinaison des pentes ne dépasse généralement pas 30º. En outre, le vent empêche la formation de dépôts de neige sur les toits.
• Masse et type de toiture. Plus le poids et les éléments de la toiture sont importants, plus la construction d'un cadre de chevrons doit être froide. Il est donc nécessaire de réduire la probabilité de fuites à travers les joints et de réduire la gravité spécifique du revêtement, qui est par unité de la projection horizontale de la toiture.

Pour déterminer l'angle d'inclinaison idéal des chevrons, il faut tenir compte de toutes les caractéristiques susmentionnées. La pente de la future toiture doit respecter à la fois les spécifications techniques de la toiture et le climat de la toiture qui a été choisie pour la construction de la région.

Il est vrai que les propriétaires de régions nordiques sereines doivent tenir compte du fait que la quantité de matériaux consommés augmente avec l'angle d'inclinaison des chevrons. Le coût de la construction et de l'aménagement d'un toit dont la pente est supérieure à 60 ou 65 degrés est d'environ 1,5 million d'euros.5 fois plus élevé que celui de la construction d'une structure à un angle de 45 degrés.

Il n'est pas judicieux d'abaisser radicalement la pente dans les endroits où les vents sont forts et fréquents, afin de réaliser des économies. Les toits trop souples sont peu attrayants d'un point de vue architectural et ne permettent pas toujours de réduire les coûts. Dans ces situations, il est généralement nécessaire d'utiliser des couches d'isolation, ce qui augmente les coûts de construction par rapport aux attentes de l'économie.

La pente des chevrons peut être représentée en degrés, en pourcentages ou en unités sans dimension qui indiquent la hauteur de l'installation de la ligne de faîtage divisée par un demi-mètre de volée. Il est évident que l'inclinaison de la pente et la ligne de plafond forment un angle défini en degrés. La complexité de la perception de l'intérêt fait qu'elle est rarement utilisée.

Les unités sans dimension sont la méthode la plus utilisée par les concepteurs et les constructeurs de bâtiments de faible hauteur pour indiquer l'angle d'inclinaison des chevrons. Elles expriment le rapport entre la hauteur de la toiture et la longueur de la travée recouverte. Il est plus simple de localiser le centre du futur fronton de l'installation et d'installer un rail vertical avec un repère de hauteur de patinage que de couper les coins du bord de la rampe.

Calcul de la longueur de la jambe de chevron

Après avoir déterminé l'angle d'inclinaison du système, on calcule la longueur des chevrons. Il n'est pas possible de relier l'une ou l'autre de ces valeurs à la quantité de valeurs précises, t.La longueur des chevrons est calculée en fonction de l'angle d'inclinaison. La pente et la longueur de la jambe de chevron peuvent varier légèrement au cours du processus de calcul de la charge.

Les principaux facteurs qui influencent le calcul de la longueur des chevrons sont le type de débord de toit de la corniche, qui indique quelle longueur de chevron est nécessaire

1. Le bord extérieur des pieds de chevrons est coupé au ras de la surface extérieure du mur. Dans cette situation, les chevrons ne forment pas de débord de corniche qui protège la structure des précipitations. Pour protéger les murs, un drain est installé, monté sur les lapins cloués au bord de l'extrémité avec une planche de corniche.
2. Enroulement – découpage avec un mur des chevrons sont construits avec de la filasse pour la formation d'une corniche en surplomb. Les mares sont fixées aux chevrons avec des clous après la construction de la charpente.
3. Les chevrons sont d'abord coupés sur la longueur du débord de la corniche. Dans le segment inférieur des pieds de chevrons, les coupes sont choisies en forme d'angle. Pour la formation des rouleaux, les chevrons se retirent du bord inférieur jusqu'à la largeur de la corniche. Des coupes sont nécessaires pour augmenter la surface d'appui des pieds de chevrons et pour l'installation des nœuds de support.

Lorsque l'on détermine la longueur des chevrons, il est important de prendre en compte les possibilités de fixation de la charpente à la couronne supérieure de la maison en rondins, au passage ou à la Mauerlat. Le calcul est effectué sur la longueur de la nervure supérieure des chevrons, en tenant compte de la taille de la dent, si elle est utilisée pour former l'unité de raccordement inférieure, si l'installation du chevron est envisagée par l'affleurement du contour extérieur de la maison.

La longueur est déterminée sur la nervure supérieure des chevrons plus le débord si les pieds de chevrons sont découpés en pensant à l'enlèvement de la corniche. Gardez à l'esprit que si l'utilisation de poubelles triangulaires accélère considérablement la construction du cadre de chevrons, elle dégrade également les composants du système. Par conséquent, le coefficient de 0.La valeur 8 est appliquée lors de la détermination de la capacité portante des chevrons avec les angles sélectionnés.

La norme de 55 cm était la largeur moyenne de l'enlèvement de la corniche. Néanmoins, la dispersion peut varier de 10 à 70 ou plus. La projection de l'enlèvement de la corniche sur le plan horizontal est utilisée dans les calculs.

Les valeurs maximales recommandées par le fabricant dépendent des caractéristiques de résistance du matériau. Par exemple, pour éviter que la masse de neige qui s'accumule le long du débord de toit n'endommage le bord de la corniche, les fabricants de cales ne recommandent pas de placer le toit derrière les murs des murs à une distance supérieure à 10 cm.

Il n'est pas habituel d'avoir de grands débords sur des toits à forte pente ; quel que soit le matériau, les corniches n'élargissent pas le toit de 35 à 45 centimètres. Toutefois, les bâtiments dont la pente peut atteindre trente degrés peuvent bien fonctionner avec une large corniche, qui agira comme une sorte d'auvent dans les endroits très ensoleillés. Si la conception du toit comporte soixante-dix espaces de cornage ou plus, ces zones sont renforcées par des supports supplémentaires.

Comment calculer la capacité portante

Les cadres de chevrons sont construits à l'aide de pilomatériaux à base de bois de conifères. Une poutre ou une planche préparée ne peut être de qualité inférieure à la seconde.

Les systèmes de chevrons des toits en pente fonctionnent sur la base d'éléments comprimés, courbés et pliés. En ce qui concerne la résistance à la flexion et à la compression, le bois de seconde qualité se comporte admirablement bien. La première variété n'est nécessaire que si la structure de l'ouvrage permet de l'étirer.

Les systèmes ratiles se concentrent sur les dimensions standard du flux généré par le renouvellement du bois et sont construits à partir de planches ou de bois choisis avec une marge de résistance.

Les deux états utilisés pour calculer la capacité portante des chevrons sont les suivants :

• Calculée. Situation dans laquelle, sous l'effet de la charge appliquée, la structure est détruite. Les calculs sont effectués pour la charge totale, qui comprend le poids de la charpente, la charge de vent, en tenant compte du nombre d'étages, la masse de neige, en tenant compte de la pente du toit.
• Normatives. Condition dans laquelle le système de chevrons fléchit, mais sans destruction du système. Il est généralement impossible d'exploiter la toiture dans cet état, mais après réparation, elle est tout à fait apte à être utilisée.

Dans un calcul simplifié, la deuxième condition est égale à 70 % de la valeur initiale. T.e. Les valeurs calculées doivent être multipliées par un coefficient de 0.7 pour obtenir les indicateurs réglementaires.

Les cartes jointes à la PS 20.13330.2011 détermine les charges sur la base des données climatiques de la région de construction. La localisation de votre ville, du village le plus proche ou d'un autre établissement est la première étape pour trouver les valeurs réglementaires sur les cartes. A partir de là, vous pouvez relever les valeurs calculées et normatives sur la carte.

Les données moyennes concernant la charge du vent et de la neige doivent être modifiées en fonction des caractéristiques architecturales de la maison. Par exemple, la valeur extraite de la carte doit être divisée en pentes qui correspondent aux estimations de la force du vent dans la région. Le service météorologique local met à votre disposition des imprimés que vous pouvez vous procurer.

Comme il y aura moins de neige sur le côté au vent du bâtiment, l'indicateur calculé est multiplié par 0.75. Les dépôts de neige sont multipliés par 1.25 euros parce qu'ils s'accumuleront du côté sous le vent. La partie sous le vent de la structure est typiquement construite avec des planches jumelées, et la partie au vent est arrangée avec des chevrons d'une seule planche, dans un effort d'unifier le matériau utilisé pour la construction du toit.

Il est préférable de multiplier par 1.25 s'il n'est pas clair quelle pente sera sous le vent et laquelle, en revanche. Si le prix du bois n'augmente pas de manière significative, il n'y a pas de mal à prendre un peu plus de précautions.

Le poids de la neige calculé par la carte peut encore être modifié en fonction de l'inclinaison du toit. Lorsque la neige est placée à un angle de 60º, elle glisse instantanément et sans hésitation sur les pentes. Le facteur de correction n'est pas appliqué dans les calculs pour des toits aussi pentus. Comme la neige peut déjà s'attarder avec un biais inférieur, un additif sous la forme d'un coefficient de 0.33 est utilisé pour les pentes de 50º, et 0.66 est utilisé pour les pentes de 40º.

La carte correspondante détermine la charge du vent de la même manière. Modifier la valeur en fonction du climat propre à la région et de la hauteur de la maison.

Pour déterminer la charge maximale sur les éléments primaires du système de chevrons prévu, il faut additionner les valeurs temporaires et constantes afin de déterminer la capacité portante de ces éléments. Personne ne fortifie le toit avant la chute de neige, même s'il serait préférable d'installer des entretoises verticales de sécurité dans le grenier de la maison de campagne.

Le poids de chaque composant du gâteau de toit, y compris l'isolation, l'ourlet intérieur, le toit lui-même et la caisse placée sur les chevrons, est nécessaire en plus de la masse de neige et de la force de pression des vents dans les calculs. Il est courant de négliger le poids de la vapeur et des films d'étanchéité contenant la membrane.

Le fabricant fournit des informations sur le poids des matériaux dans les passeports techniques. Lors de l'approche, des informations sur la masse de la barre et des planches sont recueillies. La masse de la caisse autorisée par un mètre de saillie peut être calculée en utilisant le poids moyen de 500-550 kg/m 3 pour un mètre cube de bois d'œuvre et de 600-650 kg 3 pour un volume similaire d'OSP ou de contreplaqué.

Les valeurs de charge exprimées en kg/m 2 sont celles fournies dans le SNiP. Le chevron, quant à lui, ne détecte et ne supporte que la charge qui exerce une pression directe sur cet élément linéaire. La somme des valeurs tabulaires naturelles des charges et de la masse de la pièce de toiture est multipliée par le pas d'installation des pieds de chevrons afin de calculer précisément la charge sur les chevrons.

La marche, ou l'espace entre les chevrons, peut être modifiée pour augmenter ou diminuer la valeur de la charge fournie aux paramètres linéaires. Atteindre les valeurs idéales pour la zone de collecte des charges afin de prolonger la durée de vie de la charpente du toit en pente.

Détermination de la section des chevrons

La fonction des pattes de chevrons sur les toits plus ou moins pentus n'est pas claire. Une force de compression est ajoutée aux analogues des systèmes raides, qui agit principalement comme un moment de flexion sur les chevrons des structures douces. Par conséquent, l'inclinaison des pentes doit être prise en compte dans le calcul de la section des chevrons.

Calculs pour les structures avec une pente jusqu'à 30º

Seule la contrainte de flexion agit sur les pattes des chevrons des toits de la pente indiquée. Elles sont calculées avec tous les types de charges possibles appliquées au moment de flexion maximal. En outre, les calculs des indicateurs maximaux utilisent des charges transitoires ou climatiques.

Le centre de la jambe de chevron est l'endroit où la flexion maximale se produit dans les chevrons, qui n'ont des supports que sous leurs deux bords. Le milieu des deux travées recevra les moments de flexion maximale si le chevron est composé de deux poutres simples et s'appuie sur trois points.

La flexion maximale des chevrons à trois appuis se produit près de l'appui central, mais pas exactement à cet endroit. Il y a un appui sous la zone de flexion ; contrairement aux cas précédents, il sera orienté vers le haut.

Deux conditions doivent être remplies pour que les chevrons du système fonctionnent normalement :

• La tension interne qui se forme dans les chevrons pendant la flexion en raison de la charge qui y est attachée doit être inférieure à la valeur calculée de la résistance du bois à la flexion.
• La flèche de la jambe de chevron doit être inférieure à la valeur de flèche normalisée, qui est déterminée par le rapport L/200, t.e. la flexion de l'élément n'est autorisée que pour un deux centième de sa longueur réelle.

Ces exigences seront satisfaites par des calculs supplémentaires lors de la sélection séquentielle de la taille de la jambe de chevron. La section peut être calculée à l'aide de l'une des deux formules suivantes. L'une d'entre elles est utilisée pour calculer la hauteur de la planche ou du bois sur la base d'une spécification arbitraire de l'épaisseur. L'épaisseur à n'importe quelle hauteur peut être déterminée à l'aide de la deuxième formule.

Il suffit d'utiliser une seule des formules dans les calculs ; les deux ne sont pas nécessaires. Après les calculs, les premier et deuxième états limites vérifient le résultat. Un indicateur arbitraire ajouté à la formule peut être diminué si la valeur calculée montre une marge de résistance impressionnante, afin d'éviter de surpayer le matériau.

Une valeur arbitraire est augmentée si la valeur calculée de la courbure est supérieure à L/200. La sélection est faite sur la base des dimensions courantes du bois d'œuvre proposé à la vente. Il faut donc choisir la section transversale jusqu'à ce que le choix optimal soit trouvé et que le moment soit calculé.

Examinons un exemple de calcul de base utilisant la formule b = 6wh². Supposons que W soit le rapport m/rHut et que h = 15 cm. En utilisant la formule G × L 2 /8, on détermine la valeur de M. Ici, G représente la charge totale appliquée verticalement à la jambe de chevron, et L est la longueur de la portée, qui est de 4 m.

RHut Selon les normes techniques, nous prenons 130 kg/cm 2 de bois de conifères. Supposons que nous ayons calculé à l'avance la charge totale et qu'elle soit de 345 kg/m. Ensuite :

M × 16m 2/8 = 690 kg/m= 345 kg/m

On divise le résultat par 100 pour le convertir en kg/cm, et le résultat est 0.690 kg/cm.

0.00531 cm est égal à W = 0.690 kg/cm / 130 kg/cm 2.

B = 7.16 cm= 6 × 0.00531 cm× 15 2 cm

Nous arrondissons le résultat comme il se doit et constatons qu'une poutre de 150 × 75 mm est nécessaire pour l'installation des chevrons, compte tenu de la charge dans l'exemple de charge.

Nous vérifions le résultat des deux conditions et établissons l'adéquation du matériau avec la section transversale calculée actuellement. F = 1.39 ; σ = 0.0036

Pour les systèmes de chevrons avec une pente de plus de 30º

Les chevrons de toiture dont la pente est supérieure à trente degrés doivent résister à des forces de compression agissant sur eux selon leur propre axe en plus de la courbure. Dans ce cas, les chevrons doivent être calculés sur la base de la contrainte interne, en plus de la vérification de la résistance mentionnée ci-dessus et de la flexion.

On procède de la même manière pour T.E. mais il reste encore un peu de travail de vérification à faire. De même, une hauteur arbitraire ou une épaisseur arbitraire de bois d'œuvre est établie et, à l'aide de celle-ci, le deuxième paramètre de section est calculé. Ensuite, on vérifie la conformité des trois conditions techniques susmentionnées, y compris la résistance à la compression.

Si nécessaire, les valeurs arbitraires ajoutées aux formules augmentent afin d'accroître la capacité portante du chevron. Il est nécessaire de recalculer la hauteur ou l'épaisseur du matériau si la flèche normative dépasse largement la valeur calculée et si la marge de résistance est relativement importante.

Un tableau vous aidera à sélectionner les informations de base nécessaires pour produire des calculs qui réduisent les dimensions standard du bois que nous produisons. Il est utile de sélectionner la longueur et la section transversale des chevrons pour les calculs préliminaires.

Pour calculer les chevrons de votre toiture, vous devez d'abord déterminer leur longueur, leur section et leur capacité de charge maximale. Pour commencer, calculez la longueur des chevrons nécessaires en mesurant la largeur de votre toit d'un mur à l'autre. Cette mesure est très importante car elle détermine les dimensions globales de votre charpente.

Pensez ensuite à la section transversale des chevrons, qui est déterminée par des éléments tels que le poids qu'ils doivent supporter et l'inclinaison du toit. Le bois, l'acier et les fermes d'ingénierie sont des matériaux courants pour les chevrons ; chacun a une capacité de charge et des exigences structurelles distinctes. La résistance et la longévité de votre toit dépendent directement du matériau et de la section que vous choisissez.

Il est essentiel de comprendre la charge qui pèse sur les chevrons pour garantir la solidité structurelle de votre toiture. La charge totale que les chevrons doivent supporter dépend d'un certain nombre de facteurs, notamment la résistance au vent, la charge de neige et le type de matériau de couverture. Pour garantir la conformité et la sécurité, les calculs de capacité de charge doivent toujours tenir compte des codes de construction locaux.

En résumé, le calcul des chevrons implique des mesures de longueur exactes, une sélection minutieuse des sections transversales en fonction des exigences en matière de matériaux et de charges, ainsi que le respect des règles de sécurité. En tenant compte de ces facteurs, vous pouvez concevoir et construire un toit qui soit non seulement pratique mais aussi résistant aux conditions climatiques changeantes.

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