Logiciel de dimensionnement structure bois

Je ne suis pas non plus tout à fait d'accord sur tout ;-)

Pour les réactions d'appuis horizontales, une poutre inclinée, soumises à des forces verticales aura des réactions verticales. Je dois avouer qu'un doute s'est immiscé dans ma tête et j'ai modélisé une poutre inclinée avec mon logiciel de structure (je sais les jeunes, on ne sait rien faire à la main...). J'ai fait une analyse du première ordre (cad avec l'hypothèse que les déplacements des nœuds de la structure sont suffisamment petits pour pouvoir faire un calcul non itératif), si on faisait un calcul du 2ème ordre, on trouverait un léger effet de corde (c'est ce qui fait tenir les ponts suspendus) du à la flèche de la poutre, mais bon c'est une poutre pas un câble.

Pour ce qui est des poutres au vent, le scientifique en moi est d'accord avec Calculate et l'ingénieur est d'accord avec Panoramix! C'est vrai que les murs peuvent probablement prendre quelques forces horizontales sans bouger. Par contre sauf s'il y a des gros poteaux en béton avec des fondations larges dessous, ça serait très probablement vraiment dur à justifier, pas seulement vis à vis du bureau de contrôle mais aussi vis à vis de moi même (l'ingénieur). Ajouter quelques diagonales en bois coute vraiment pas grand chose par rapport au prix de la charpente ou de l'étude nécessaire pour démontrer que les murs sont assez solides pour reprendre le vent en cantilever seuls, donc l'ingénieur pense qu'il faut toujours mieux proposer une solution moins chère et plus robuste, ça permets de ne pas passer des nuits blanches angoissé!

Pour finir sur les effets non linéaires, c'est vrai qu'ils sont présents, particulièrement en bois ou il y a des effets de fluage assez importants. Un jour, je questionnais un bon ingénieur qui a fait beaucoup de réhabilitation de bâtiments historiques sur des subtilités que je m'inventais et il m'a dit quelque-chose comme : "En fait sur ces vieux bâtiments les forces iront là où elles auront envie d'aller et tu n'y peux rien, par contre en tant qu'ingénieur tu dois toujours t'assurer qu'elles auront au moins un chemin suffisamment robuste pour redescendre dans les fondations". Je crois qu'il a tout résumé en une phrase de manière brillante, à moins d'avoir une armée de doctorants à sa botte, on ne peut pas tout quantifier avec 3 chiffres après la virgule. Par contre il est facile d'être toujours sûr qu'il y a suffisamment de résistance dans les différents éléments de la structure pour que le bâtiment soit suffisamment résistant. Dans cet esprit l'analyse linéaire est parfaitement adéquate pour 99% des structures, on sait que la répartition des forces va être un peu différente du calcul, mais ce n'est pas grave car on s'est assuré qu'elles descendront d'une manière ou d'une autre sans rien casser.

Après si cela peut te rassurer pour l'avenir de la profession, je sais calculer une poutre, un poteau ou un treillis à la main aux Eurocodes. Une fois par an je donne un cours de structure bois dans une école d'ingénieur bien connue, je leur fait faire du calcul à la main (poutres, solives, poteaux, murs...) et ils y arrivent très bien. Mon logiciel de calcul peut aussi faire du calcul non linéaire, mais je dois avouer que je ne me sers pratiquement jamais de cette fonction.

J'ai divergé un peu, bravo à ceux qui ont lu toute ma prose!

Eh bé.... on tape dans le haut vol, j'ai du mal à vous suivre, a fortiori en lecture écran. JE coince à vrai dire dès le début : qu'appelez-vous l'un et l'autre "déplacement" (dans ce contexte évidemment) ?

Bonjour Panoramix,
Bon ne nous fachons pas ça n'en vaut pas la peine. J'ai lu ce que tu as écrit et entre autre chose tu raisonne comme un ingénieur. Bravo. En ce qui me concerne je suis ingénieur aussi mais j'ai continué mes études en faisant un doctorat d'état (bac + 11) et là tout a changé et j'ai considéré que l'ingénieur et le chercheur ne faisaient pas le même métier. Le non linéaire je suis dedans depuis 40 ans, j'ai crée des tas de programmes en solide, fluide...etc, dirigé pas mal de thèses....et je ne sais rien !!!! maintenant celui qui me dit qu'il sait quelque chose est un idiot selon moi. Poincarré admettait être un cancre et pourtant .....si je savais le dixième de ce qu'il savait....
Tu as raison de dire que le linéaire en construction est valable 99% des cas, pourtant je pourrais te montrer qu'en cas de choc ou d'explosion le non linéaire en solide est absolument indispensable.
Maintenant il y a beaucoup de choses à apprendre en faisant un logiciel solide. D'abord tous les logiciels simples sont inexacts ou presque car ils raisonnent en Lagrange Total, alors que la méca des solides doit être faite en Euler (bon d'accord pour une construction cela ne va pas loin.....mais attention en usinage ou mise en forme ce n'est plus pareil). Pour une poutre, boff ce n'est pas très important. Je disais à mes élèves "qu'est ce que tu veux faire en Lagrange total, méthode primale et théorie du premier gradient"....Maintenant si tu calcules une poutre en grandes déformations alors tu dois t'approcher d'Euler et considérer l'élastoplasticité et tout un tas d'autres trucs. Bon tu me diras que l'on ne calcule pas souvent en grande déformations et pourtant toutes les centrales nucléaires sont faites ainsi (CEA) et qu'en cas d'explosion lorsqu'il faut coupler les fluides et les solides, ben on est bien content d'utiliser des théories qu'à mon avis peu d'ingé connaissent.
Je laisse là tous ces trucs que j'ai abandonné depuis 8 ans et n'ai pas envie de refaire des cours. Il y a quelque chose qui m'inquiète au sujet de ta poutre inclinée avec une charge verticale. Si tu décomposes ta charge en une composante normale à la poutre et une autre le long de la poutre, comment est repris cette dernière ? Les appuis verticaux sur lesquels reposent ta poutre ne reprennent que des sollicitations verticales sauf si tu as des appuis horizontaux aussi auquel cas il y aura une composante horizontale. Peux tu me dire ou je me trompe (car je n'ai pas honte de me tromper loin de là). Pour moi si tu ne mets pas des appuis verticaux et horizontaux c'est instable, non ?
Là tu vois ce n'est pas 3 chiffre après la virgule (que je n'ai jamais cherché d'ailleurs), mais un doute qui me parcours l'esprit.....alors dis moi STP qui a tord et pourquoi. Merci

PS : les Eurocodes je ne sais pas ce que c'est, j'en ai entendu parlé mais ça n'existait pas il y a 40 ans....alors !!!!
A +

Re bonjour Panoramix

Ha je viens de voir sur le croquis au dessus qu'ils utilisent un appui sur roulettes....alors là je suis d'accord mais il va y avoir un déplacement d'appui, mais plus de réaction horizontale; heu déplacement d'appui dans un bâtiment ce n'est pas génial non plus selon moi
A +

Bonsoir
quand tu mets par exemple 3 poutres qui se rassemblent en un point, le point de contact entre ces 3 poutres est un noeud. Si tu appuis sur une des poutres ce noeud va se déplacer et même tourner. ben c'est ce déplacement que l'on calcule. Je viens de m'inscrire sur ce forum et j'aimerai savoir comment faire un dessin pour l'exposer et mieux me faire comprendre

Je n'étais pas fâché, juste un peu facétieux, mais les émotions passent mal via internet....

Pour répondre à la question :

En fait si tu as des forces verticales sous forme de charges uniformément répartie (F en kN/m par exemple), quand tu vas l'appliquer sur la poutre suivant les axes locaux de la poutre, tu la décompose en deux, une partie égale à F.cos(alpha) sur l'axe des efforts tranchants et F.sin(alpha) sur l'axe de la poutre (avec alpha la pente de la poutre). Quand tu regardes l'équilibre au bout de la poutre au niveau du nœud de l'appui, tu vas avoir un composante de force axiale dans la poutre et une composante de cisaillement et la somme des deux vecteurs va être verticale. Plus simplement, tu peux aussi dire que la somme des réactions est égale à la somme des forces, si toutes les forces sont suivant l'axe vertical, la somme des réactions est verticale. S'il y a un appui glissant (force horizontale 0), il n'y a pas de force horizontale dans l'autre. C'est aussi valable sans appui glissant s'il n'y a pas de précontrainte, mais la structure devient hyperstatique donc dure à calculer à la main (théorème de superposition mais je n'ai pas le courage ce soir!).

Je serais strictement incapable de calculer/concevoir un bout de central nucléaire, je ne saurais même pas par quel bout prendre le problème. Avant je travaillais en Grande Bretagne où il y a une obligation réglementaire (disproportionate collapse dans leur jargon) d'avoir des bâtiments suffisamment robustes pour résister à une explosion de gaz sans s'effondrer, on avait une force de 34kN/m2 définie légalement qu'on appliquait sur la structure primaire du bâtiment. J'imagine que cela ferait bondir un ingénieur nucléaire par son simplisme, mais bon je pense quand même que ces bâtiments sont très robustes et survivraient beaucoup de choses.

Pour les grandes déformations qui font sortir des hypothèses d'Euler, c'est quelque-chose qui arrive en bois sur certaines structures de grande portée, notamment les domes trop plats. On s'en sort en faisant une analyse du 2eme ordre (des fois aussi appelée p-delta), c'est à dire qu'on calcule les déformations en faisant l'hypothèse d'une structure élastique une première fois et on recommence à faire une analyse en partant de la forme déformé obtenue précédemment jusqu'à ce que cela converge.

Anthropovergnat En fait il y a une liaison directe entre la déformation d'un élément structurel et les forces dans celui-ci (loi de hooke). Du coup quand on fait du modèle de structure à l'ordinateur, on coupe notre structure en petits morceaux reliés entre eux à des "nœuds". Ensuite on calcule la nouvelle forme de la structure en calculant le déplacement des nœuds, puis connaissant la nouvelle distance entre les nœuds on en déduit les forces.

C'est un peu raccourci comme vision, mais pas trop loin de la réalité...

J'ai décidément du mal avec mon unique neurone. Une ossature correctement contreventée ne devrait pas pouvoir se déformer, donc il n'y a pas déplacement mais juste une force plus importante dans la direction de l'appui, non ?
Bon, je n'ai jamais été très bon en maths-physique...

Anthropovergnat En fait si, il y a des déplacements mais ils sont suffisamment petits pour ne pas poser de problème.

Panoramix Bon je te crois mais j'ai du mal à piger ce truc. C'est une chose que l'on étudie en première année et je suis pas foutu de comprendre. Il faut dire que les poutres ça fait bien longtemps que je ne les étudie plus, mon dada c'était les coques minces

En ce qui concerne ton dôme ça n'était pas plutôt des grands déplacements, auquel cas l'analyse en Lagrange totale est encore acceptable (et entre nous les grands déplacements et grandes rotations c'est pas très difficile par rapport aux gdes déformations). Les grandes déformations c'est quand tu décomposes ton gradient de vitesse en une partie Hermitienne et une anti Hermitienne et que tu considères que cette dernière partie est importante auquel cas tes lois de comportements changent complètement, la loi de Hooke est ridicule dans ces cas. Dans ces cas on essaye d'approcher Euler avec du Lagrange augmenté et une théorie corotationnelle. Cela m'étonne que sur un ouvrage en construction on parle de grandes déformations, sauf explosions ou impactes (et encore !!!) , sinon c'est pour autres choses que l'on utilise ces choses...mais bon

Anthropovergnat Bon cesse de parler de ton neurone, le mien n'est guère mieux certaines fois, surtout avec l'âge...mdr !!
Hé bien oui il y a des déplacements, pas très gros mais ils existent. S'il n'y avait pas de déplacement il n'y aurait pas de déformation (or si tu tires sur un bout de bois il s'allonge) et pas de contraintes, donc ça n'irait pas.
Quand tu t'assois sur ta chaise le fond de celle ci se déforme, les pieds aussi, mais pas beaucoup donc tu ne le vois pas, mais ils existent

Ok je pige mieux. Merci à tous deux de vos explications.

CALCULATE En fait je me suis emmêlé dans mes noms de scientifiques illustres, j'aurais du écrire les hypothèses de Bernouilli et non d'Euler. Et pour les domes c'était effectivement des grands déplacements. une recherche "p-delta analysis" sur internet expliquera le pourquoi et le comment de cette méthode. Les bons logiciels du commerce font ce genre d'analyse automatiquement. En bois sur des grandres structures, on a vite des déformations suffisamment importantes pour devoir se poser ce genre de questions occasionnellement. Quand on a des éléments en compression, des déformations relativement petites en valeur absolue peuvent vite avoir des effets néfastes (et devenir des grandes déformations d'un point de vue calculatoire!).

Pour être franc les matrices hermitiennes pour moi c'est juste un vague souvenir de maths en prépa, le plus évolué que j'ai fait est de m'assurer que mon modèle converge en intégrant les déformations dans la géométrie initiale.

Oui, + 1 pour le GIGO, que l'on retrouve aussi beaucoup en calcul thermique...

Bonsoir Sylvain,
Tout d'abord je dois te féliciter pour ton pas à pas sur les escaliers, c'est un truc qui me hante depuis pas mal de temps et je suis content d'apprendre un tas de trucs la dessus. par contre j'ai lu aussi ce que tu as écrit sur la charpente et là il y a un tas de choses qui ne sont pas ce que j'ai appris et enseigné et qui pour moi sont inexactes. J'espère que tu ne m'en voudras pas de te dire cela; Moi je ne suis pas compagnon (hélas) mais j'ai passé ma vie dans ce que tu appelles la résistance des matériaux qui est dépassée depuis 1960 et qui se nomme aujourd'hui la mécanique des milieux continus. Avec les mêmes équations on traite des solides et des fluides......mais on ne construit pas un meuble par exemple !!!!
D'autre part le jargon de charpentier je le connais à peine....donc difficulté pour moi de te lire.
Revenons à ce que tu nommes les jambes (j'espère avoir bien pigé ce que c'est) en fait ça ne se calcule pas comme ça, car il faut reprendre un moment de flexion sur le coin, et comme à mon avis on ne peut réaliser un encastrement parfait avec du bois on met cette jambe....oui mais il ne faut pas la mettre dans n'importe quel sens ni lui donner n'importe quelle section.....
En fait il y a plein de choses qui me troublent dans les constructions en bois et que j'ai vues en parcourant ce forum. Comment fait on pour faire un dessin de compréhension et le publier ça aiderait à donner une explication (je suis inscrit depuis hier et ne sait rien de tout cela)
A bientôt

Sylvain,
Les poteaux servent à descendre les forces verticales et les bracons assurent la stabilité horizontale de la structure dans le sens transversal (résistance au vent // aux pignons) en "bloquant les coins" comme l'a dit calculate ci-dessus. Donc effectivement cela a pour effet de soulager les murs. Après il ne manque que des bracons dans l'autre sens pour que la charpente bois n'ait plus besoin de la maçonnerie. L'inconvénient de ce genre de structure est qu'il y a un seul bracon par poteau du coup le poteau est chargé de manière asymétrique et a besoin d'être vraiment solide.

CALCULATE Les jambes sont assemblées avec desabouts , par tenons mortaises chevillés , bien fait cela ne bouge jamais .(il y a des charpentes du xv eme siècle qui sont encore la et bien en place .
Je ne suis pas charpentier mais menuisier comme je l ai dit , mais ai travaillé avec un maître pendant 10 ans specialisé dans le monument historique , j ai fait ce notions de charpente à la vue de tas d inepties ça et là sur le net , et remettre un peu de logique pour les "autodidactes en charpente .

Je serais curieux que tu me dises les choses choquantes à ton gout , peut être me suis trompé aussi , bien que je m 'appuie de tète sur ce que j'ai appris chez mon maître compagnon en charpente .

Dans les charpentes contemporaines et de grandes portées et nouvelles technologie je ne connais pas grand choses , mes compétences restent dans le traditionnel .

a te lire ;)

Panoramix les bracons peuvent être assemblés dans les pannes ! ce n est pas un soucis !

CALCULATE Pour les dessin , la majorité ici se sert du logiciel gratuit sketchup !

on fait un dessin , on enregistre la capture d’écran , puis on publie !

CALCULATE
sinon, pour les croquis à la main, tu les prends en photo ou tu les scannes, et en écrivant ta réponse, sous le champ où tu écris, il y a une icône avec un appareil photo (tu cliques dessus) puis apparait le bouton vert et tu vas chercher ta photo ou ton scan numérique

sylvainlefrancomtois
Bonjour Sylvain,
Bon mon but n'est pas de te détruire car je considère qu'au point de vue réalisation tu es digne des compagnons que je connais et des non compagnons d'ailleurs, car pour moi un titre ne fait pas tout, et puis j'estime que l'on a pas le droit de détruire quelqu'un : tout être est utile sur terre.
Moi si tu veux je suis d'abord ingénieur Ponts et Chaussées et ai passé 7 ans dans un bureau de contrôle (tu en enlèves 5 ou j'ai fait ma thèse d'état mais toujours payé normalement...il faut parfois se débrouiller hein !!!) et ce que tu annonces au point de vue charpenterie ne me convient pas du tout. Je vais prendre quelques exemples, mais surtout prends cela bien hein...!!!
Quand tu dis l'effet de compression ou traction se nomme cisaillement, je dis non catégoriquement : pour moi le cisaillement est la dérivée du moment de flexion par rapport à l'abscisse curviligne et n'a rien à voir avec la compression ou la traction.
Quand tu dis la force à laquelle est majoritairement confronté un poteau est la compression je dis non catégoriquement. Il existe bien entendu la compression qui doit être vérifiée de non flambage mais dans tout bâtiment un poteau subit une flexion et un cisaillement important. Et s'il n'y avait pas de flexion il n'y aurait pas de portique.
Le dessin de ta demi ferme par exemple ( comme beaucoup d'autres dessins) est incalculable en théorie des poutres, il faut alors utiliser la théorie de l'élasticité tridimentionnelle. Je ne veux pas être méchant mais je me demande comment on peut imaginer une telle demi ferme, quant aux contraintes la dedans......!!!!
Tu parles du vent, oui certes il existe mais le vent sur un bâtiment soulève une partie de la toiture et comprime l'autre.
A la fin de ton exposé (bravo car tu dois avoir mis un certain temps à le rédiger) tu causes du 'trait". On reconnait bien là un compagnon !! Pour moi le "trait" c'est la géométrie descriptive inventée par Monge. Or cette géométrie descriptive fut enseignée à l'X, Centrale, Ponts .....etc il y a environ 60 ans peut être plus, aujourd'hui c'est terminé. Je visitais un jour l'école Boulle accompagné d'un compagnon ébéniste et j'ai vu des élèves faire de cette géométrie. Je suis allé voir le prof et lui ai dit que tout cela était dépassé et se faisait avec la CAO. Il m'a répondu, bien sur mais c'est pour leur montrer ce que l'on faisait il y a quelques temps. Alors les intersections de cônes c'est bien mais cela se fait bien plus vite avec des moyens modernes.
Tu vois il aurait fallu que je fasse ce truc avec toi et te dise à chaque fois ou je n'étais pas d'accord.
Pour moi pour faire de la charpente il faut connaître ce que l'on appelait la RDM. C'est une science qui est incorrecte aujourd'hui, car tout est inexact mais il fallait bien commencer par quelque chose. Elle n'est plus enseignée dans différentes grandes écoles mais pour le bâtiment elle suffit, sauf si on parle de grands déplacements, ou encore de grandes déformations. Mais dans un bâtiment industriel on s'en moque généralement (je dis bien généralement !!!). La mécanique des milieux continus qui la remplace est elle, correcte mais demande beaucoup plus de maths, avec une géométrie qui n'a plus rien à voir avec Euclide...mais laissons tomber cela pour les bâtiments
Ensuite il y a la stabilité, très importante, primordiale même, et puis les règles de construction, qui me semblent différentes de ce que tu appliques toi. Enfin le vent et la neige régit par des règles.
Voilà tout ce que je peux te dire dans un premier jet. En fait j'ai simplement parcouru ton exposé, et je dois t'avouer que les calculs en bois je n'en ai pas fait beaucoup......mais c'est exactement la même chose qu'avec le métal.
Encore une fois bravo pour avoir fait ce document, qui pourra peut être aider certaines personnes mais pas moi, désolé.
A +

Niouniou
Merci niouniou de m'avoir donné cette astuce
A +

CALCULATE hello , non je ne prend rien mal , et cela est dommage de ne pas être a une table !

Il y a des chose ou l on ne se rejoint pas ou que nous identifions pas de la meme maniere en pratique . pa exemple , le cisaillement en charpente , n est pas que la résistance d une pièce , mais aussi les assemblage de deux pièces , d ou une certaine confusion "on dit travailler au cisaillement , a la compression ou en traction aussi bien pour un bois , ou un nœud d assemblage !

Techniquement un vrais charpentier sait au premier coup d oeil si ses bois sont bons ou pas bons , les épaisseurs et largeur standard par rapport au longueurs , et dans le poteau bois on à de la marge (plusieurs tonnes) !

""Le dessin de ta demi ferme par exemple"" Lequel ?? si c est la bleue du début , elle est dessinée a titre indicatif et non calculée , c est inscrit dessous .

L art du trait , est primordial a l apprentissage surtout en charpente avant de passer au logiciel ! pourquoi ?
En menuiserie ou en charpente (et dans bien des métier) on doit tracer des épure en taille réelle , pour pouvoir œuvrer .

Evidemment , les technologies ont évoluées et c'est tant mieux pour le confort du travail , mais j ai quand même un pincement quand je vois les charpentes (très bien faite) ou escaliers traditionnels sortir d'une cnc !

mais bon c 'est comme cela , et il y auras toujours des travaux traditionnels par ci par là ! et il faut des artisans compétents à cet effet !

CALCULATE Je crois surtout que l'un et l'autre vous ne parlez pas le même langage. Ce n'est hélas pas simple du point de vue de la communication, mais un même mot ne veut pas dire la même chose pour tout le monde. Notamment entre le scientifique de labo et l'homme de terrain ; ça ne veut pas dire que l'un à raison et l'autre tort (ou l'inverse) juste que le même mot ne recouvre pas le même concept.

Je suis assez pinaillou sur le vocabulaire, mais en vieillissant je me rends compte qu'il faut lâcher sur ces trucs-là (et ça ne m'est pas facile tous les jours à moi non plus). L'important est de bien reformuler pour être sûr que les deux interlocuteurs parlent de la même chose... ou pas.

+1 et j aime bien avoir ce genre d avis c est instructif ;)

CALCULATE Le calcul bois est vraiment différent du calcul métal malgré les similitudes évidentes (structures essentiellement sous forme de barres). En effet le bois est orthotropique et par conséquent il y a des sens de contraintes qu'il faut éviter à tout prix. La pire est la traction perpendiculaire aux fibres, non seulement la résistance est très faible, mais en plus a un mode de rupture est fragile et très dangereux (c'est ce qu'on utilise pour fendre le bois). Du coup quand on conçoit une structure en bois, il nous arrive de faire des choses qui sont une hérésie aux yeux de l'ingénieur habitué aux charpentes metalliques comme par exemple ne pas avoir des fibres neutres concourantes aux nœuds. On sait que cela crée des moments secondaires parasites, mais le bon ingénieur les calcule et les accepte pour précisément avoir des assemblages robustes.
Très souvent le travail des compagnons est instructif, il y a des choses qui peuvent choquer à première vue, mais en y réfléchissant plus profondément on trouve une raison (bonne ou mauvaise!). Ce qui est extraordinaire avec le savoir faire compagnonnique est qu'il y a des siècles et des siècles d'expérimentation accumulés.

Panoramix euh... c'est un peu hors sujet, mais s'il te plait "similitude" et pas "similarité", aïe aïe aïe, stop les anglicismes !

Panoramix complètement !!! mais j écoute toujours les gens qui connaissent leurs parties , même si les choses ne se recoupent pas toujours mais c'est très intéressant !

Anthropovergnat Pas grave !! l essentiel c'est que le débat soit constructif non ??? ;)

Anthropovergnat Merci. J'ai vécu 10 ans outre-manche et ai un peu tendance à faire du franglais "à l'insu de mon plein gré" de temps en temps!

Panoramix merci de le prendre comme ça !

Anthropovergnat ;)