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Calcul de poutre acier : IPN, IPE, HEA ou HEB
Indiquez la portée de la poutre et les charges qu’elle reprend : le calculateur cherche le plus petit profilé de la famille choisie qui vérifie la résistance en flexion, l’effort tranchant et la flèche selon l’Eurocode 3, et affiche son taux de travail.
Aide : calculer les charges à partir d’un plancher
→ g = 6 kN/m, q = 4,5 kN/m
Profilé minimal : IPE 200 en S235
Taux de travail : 93,3 %
| Moment (ELU) | MEd = 42,59 kN·m ≤ MRd = 51,84 kN·m | ✓ 82 % |
| Effort tranchant (ELU) | VEd = 42,59 kN ≤ VRd = 190 kN | ✓ 22 % |
| Flèche (ELS, G + Q) | 12,4 mm ≤ L/300 = 13,3 mm | ✓ 93 % |
Poids propre 0,22 kN/m inclus · classe de section 1 · poutre supposée maintenue latéralement (pas de déversement).
Pré-dimensionnement indicatif. Ne remplace pas une étude de structure. Pour une ouverture dans un mur porteur, une étude et un suivi par un ingénieur sont nécessaires.
La note PDF reprend les hypothèses, les formules, les vérifications et le résultat. Elle n’est pas vérifiée par un ingénieur.
Méthode de calcul
À quoi sert ce calcul
Une poutre métallique en I (IPN, IPE, HEA ou HEB) est la solution la plus courante pour reprendre un plancher ou un mur lors de la création d’une grande ouverture, d’une mezzanine ou d’une extension. Choisir le profilé « au jugé » conduit souvent soit à une poutre trop faible qui fléchit et fissure les cloisons, soit à une poutre surdimensionnée, lourde et coûteuse à mettre en place. Ce calculateur donne un ordre de grandeur fiable pour préparer un devis ou une discussion avec un bureau d’études.
Les familles de profilés
Les IPE sont des poutres à ailes parallèles, élancées et économiques en flexion : ce sont les plus utilisées en rénovation. Les IPN, plus anciens, ont des ailes inclinées ; on les trouve encore chez les négociants et ils restent proches des IPE en résistance. Les HEA et HEB sont des profilés à larges ailes : pour une même hauteur, ils sont beaucoup plus résistants et plus raides, ce qui les rend utiles quand la hauteur disponible sous plafond est limitée. Le HEB est plus épais que le HEA, donc plus lourd et plus résistant.
Les caractéristiques utilisées (hauteur, largeur, épaisseurs, moment d’inertie, modules de flexion, aire de cisaillement) proviennent des tables normalisées et ont été contrôlées par recalcul à partir de la géométrie de chaque section.
Les charges à saisir
Les charges sont exprimées en kN par mètre de poutre. Les charges permanentes g regroupent tout ce qui pèse en permanence : plancher, chape, carrelage, plafond, cloisons, mur porté. Les charges d’exploitation q correspondent à l’usage : 1,5 kN/m² pour un logement, 2,5 kN/m² pour des bureaux ou un escalier, 3,5 kN/m² pour un balcon. Pour passer de kN/m² à kN/m, on multiplie par la largeur de plancher reprise par la poutre, soit en général la moitié de la portée des solives de chaque côté. L’aide intégrée au calculateur fait cette conversion.
Le poids propre du profilé est ajouté automatiquement aux charges permanentes.
La vérification en flexion (ELU)
À l’état limite ultime, les charges sont majorées : 1,35 pour les charges permanentes et 1,5 pour les charges d’exploitation. Pour une poutre sur deux appuis simples sous charge uniforme, le moment maximal se trouve à mi-portée. Il doit rester inférieur au moment résistant du profilé, égal à son module de flexion multiplié par la limite d’élasticité de l’acier (235 MPa pour du S235). Le module plastique est utilisé pour les sections de classe 1 ou 2, le module élastique sinon.
qEd = 1,35 (g + pp) + 1,5 q ; MEd = qEd × L² / 8 ; MRd = W × fy / γM0
L’effort tranchant
Près des appuis, c’est l’effort tranchant qui sollicite l’âme du profilé. Il vaut la moitié de la charge totale. La résistance dépend de l’aire de cisaillement de l’âme. Pour les portées courantes du bâtiment, ce critère est rarement dimensionnant, mais il devient important pour les poutres très courtes et très chargées, comme certains linteaux.
VEd = qEd × L / 2 ; VRd = Avz × fy / (√3 × γM0)
La flèche (ELS)
Une poutre peut être assez résistante et pourtant trop souple. La flèche est calculée sous les charges non majorées, avec le module d’élasticité de l’acier (210 000 MPa). La limite par défaut est L/300 ; elle peut être réglée à L/500 quand la poutre porte de la maçonnerie ou des cloisons fragiles, ou à L/200 pour une toiture sans plafond sensible. Dans la pratique, c’est très souvent la flèche qui fixe le profilé.
w = 5 × q × L⁴ / (384 × E × I)
Ce que le calcul ne vérifie pas
Le calculateur suppose une poutre maintenue latéralement sur toute sa longueur par le plancher ou la maçonnerie : le déversement, cette instabilité où la poutre se tord sur le côté, n’est pas vérifié. Il ne vérifie pas non plus les appuis (sommiers, poteaux, maçonnerie sous l’about de poutre), les étaiements provisoires, la protection au feu, ni les charges ponctuelles. Toutes ces vérifications font partie de l’étude d’un ingénieur, obligatoire dans les faits pour une ouverture dans un mur porteur.
Exemple : poutre de 4 m sous plancher d’habitation
- Portée 4 m, famille IPE, acier S235, flèche limite L/300.
- Charges : g = 10 kN/m (plancher et cloisons), q = 5 kN/m (habitation).
- Poids propre retenu par le calcul : 0,22 kN/m. Charge ELU qEd = 1,35 × (10 + 0,22) + 1,5 × 5 = 21,30 kN/m.
- MEd = 21,30 × 4² / 8 = 42,59 kN·m. IPE 180 est trop faible (MRd = 39,1 kN·m < 42,6 kN·m et flèche dépassée) ; IPE 200 : MRd = 220,6 cm³ × 235 MPa = 51,84 kN·m (taux 82 %).
- Flèche sous G + Q : 12,4 mm pour une limite de 4 000 / 300 = 13,3 mm (taux 93 %).
- Résultat : IPE 200, taux de travail 93 %, fixé par la flèche.
Besoin d’une vraie étude ?
Pour une ouverture dans un mur porteur, une extension ou un plancher, une étude et un suivi par un ingénieur sont nécessaires. Depuis les calculateurs poutre acier, linteau, poutre béton, dalle et semelle, le bouton « Faire valider par un ingénieur structure » transmet votre calcul au bureau d’études Strucial Ingénierie, qui vous répond avec un devis.
Questions fréquentes
Quelle différence entre un IPN et un IPE ?
Les deux sont des poutres en I. L’IPE a des ailes d’épaisseur constante, plus faciles à assembler, et il est généralement un peu plus performant à poids égal. L’IPN a des ailes inclinées. En rénovation, on parle souvent d’« IPN » pour désigner n’importe quelle poutre en I.
Pourquoi le calcul est-il souvent fixé par la flèche ?
Parce que l’acier est très résistant mais que les poutres de faible hauteur sont souples. Une flèche excessive fissure les plafonds et les cloisons, même si la poutre ne risque pas de rompre. Augmenter la hauteur du profilé réduit très vite la flèche.
Faut-il deux poutres pour un mur épais ?
Pour un mur de 20 cm ou plus, on pose souvent deux profilés côte à côte, reliés entre eux, afin de reprendre toute l’épaisseur du mur. Chaque profilé reprend alors environ la moitié de la charge : utilisez le calculateur de linteau, qui gère plusieurs profilés.
Ce calcul suffit-il pour ouvrir un mur porteur ?
Non. Il donne un pré-dimensionnement. Une ouverture dans un mur porteur demande une étude par un ingénieur (descente de charges complète, appuis, étaiement, phasage) et un suivi des travaux. Le bouton « Faire valider par un ingénieur structure » permet de demander un devis.