L'analyse structurale est l'enseignement des structures sûres et fiables en génie civil. Pour construire un toit de terrasse avec une statique optimale, il est nécessaire de calculer les forces et leurs effets mutuels sur la toiture ainsi que sur chaque composant associé. Il existe des méthodes de calcul et des méthodes graphiques. Nous vous expliquons ici pourquoi la statique d'un toit de terrasse doit être calculée, planifiée et réalisée de manière experte et comment effectuer le calcul statique.
Qu'est-ce que la statique, qu'est-ce que la conception structurelle ?
La statique est une branche de la mécanique qui décrit l'état des forces et le mouvement des corps solides. La statique se donne pour tâche de déterminer toutes les forces qui attaquent un système. Le champ statique proprement dit est donc le calcul de la force et de l'état de déformation des corps au repos, c'est-à-dire des corps en équilibre.
La statique en génie civil est aussi appelée analyse structurelle. Elle sert à calculer les contraintes et les déformations des structures porteuses et sert de base à leur conception ultérieure.
Quel est le but de l'analyse structurelle ?
Les calculs structuraux doivent permettre d'obtenir des structures de support sûres et fiables (supports, poutres, charpentes, dalles et vitres), par exemple pour les toits de terrasse. Les règles suivantes s'appliquent : un toit de terrasse est structurellement correct lorsque sa stabilité interne et externe est adéquate, les connaissances de la théorie de la résistance des matériaux de construction étant également importantes pour le calcul de la sécurité interne :
- La statique calcule la contrainte du toit de terrasse (forces internes)
- La stabilité extérieure comprend la défaillance du toit de terrasse, par exemple en cas de retournement.
- La stabilité interne comprend les mesures du toit de terrasse en bois, en aluminium et la rupture éventuelle.
- La théorie de la résistance calcule comment les forces et les déformations/contraintes sont liées les unes aux autres.
Exigences statiques pour un toit de terrasse
D'un point de vue statique, on attend beaucoup d'un toit de terrasse : il doit résister à tout vent, ensoleillement et précipitations (pluie, grêle, neige), à toute température et à toute humidité ne doit en aucun cas mettre en danger les personnes qui se trouvent en dessous. Les exigences suivantes sont imposées à la construction :
- Robustesse : la statique du toit de terrasse doit être conçue de manière à ce que la construction soit stable. Cela signifie que la structure portante peut supporter la toiture. Les toits en verre, en particulier, ont un poids propre élevé, qui exerce une charge continue sur la structure porteuse.
- Ancrage : l'ancrage au mur et/ou au moulu doit être solide.
- Charges : les charges variables telles que la charge du vent, la charge de la neige, la pression de l'eau, la pression de la terre, les oscillations et les vibrations ne doivent pas surcharger la construction. Tant les forces résultant du poids propre de la construction que les charges de vent et de neige qui agissent sur elle doivent être transférées au sol en toute sécurité.
- Résistance aux intempéries : tous les matériaux de construction doivent être étanches.
Les exigences permettent de conclure qu'un toit de terrasse doit être planifié et construit de manière professionnelle et soigné pour être sécurisé et fiable.Superstructure d'un patio fabriquée en bois lamellé-collé
Bon à savoir : qui opte pour un toit de terrasse proposé en kit de construction, achète aussi la garantie que le fabricant a examiné le kit de construction statiquement. A contrario, celui qui opte pour un toit de terrasse fait maison : un ingénieur en structure, un ingénieur civil ou un architecte doit effectuer les calculs pour vérifier la robustesse. Il est important que vous construisiez ensuite la toiture de votre terrasse selon les calculs statiques - sinon la sûreté et sécurité la construction et la couverture d'assurance ne sont pas garanties.
Pour une statique optimale du toit de terrasse, cela dépend donc des faits suivants :
- Utilisation des matériaux de construction suffisamment résistants (structure porteuse : bois, Aluminium, acier ; toiture : verre, plastique, membranes bitumineuses).
- Raidissement de la construction à l'aide d'entretoises appropriées.
- Construire de fondations solides.
- Ancrage de la construction au moulu et/ou au bâtiment sans réduire la statique de la maison.
Calculer la statique d'un toit de terrasse
Le calcul statique du toit de terrasse comprend
- La conception de la structure de support
-
Le dimensionnement des composants et le calcul de leurs dimensions, sections, armatures, matériaux de construction et positions
Le calcul de la statique d'un toit de terrasse s'effectue en idéalisant la structure porteuse et en la divisant en éléments porteurs simples. La statique utilise trois méthodes différentes :
- Méthodes de dessin (angle de force, angle de corde, crémonaplan)
- Méthodes de calcul
- Méthodes expérimentales
Chacun des trois groupes de méthodes peut être affecté à des méthodes différentes ; dans le cas des seules méthodes de calcul, l'encyclopédie libre Wikipedia répertorie 10 méthodes classiques et 4 méthodes matricielles.
Fondamentalement, les méthodes statiques sont assez complexes. Les énumérer ici dans leur intégralité dépasserait le cadre de ce guide. Si vous souhaitez avoir une vue d'ensemble, jetez un coup d'œil à ce texte de 47 pages sur l'ingénierie des structures au format PDF de l'Université du Liechtenstein. Vous trouverez ici un exemple d'analyse structurelle d'un toit en terrasse avec un toit à une seule pente, qui comprend 52 pages.
Conseil : il existe également différentes méthodes de calcul statique pour différents matériaux de construction afin de tenir compte des propriétés spécifiques des matériaux de construction.
La complexité et la difficulté des calculs statiques est la raison pour laquelle vous devriez les laisser à ces professionnels. Ils utilisent un logiciel spécial pour le calcul. L'investissement dans les services d'un ingénieur en structure est toujours rentable parce qu'il garantit un toit de terrasse stable et aux normes de sécurité.
Calcul de la statique des toits de terrasse en ligne
Internet vous offre plusieurs calculatrices en ligne pour calculer la statique de construction telles que les toits de terrasse.
Les ordinateurs sont également en ligne pour les calculs statiques des charges dynamiques telles que les charges de vent et de neige, qui changent avec le temps. Dans nos articles sur le sujet déjà liés ci-dessus, vous trouverez des références correspondantes à ces calculatrices en ligne.
Bon à savoir : Vous pouvez également nous demander un calcul statique.
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Photo en page couverture :iStock/spyderskidoo
Photos de l'article : ©Maison et Jardin