Avez-vous déjà dessiné une maison sous la forme d'un carré surmonté d'un triangle lorsque vous étiez jeune? Saviez-vous qu'en plus des murs de la maison, vous avez également dessiné deux poutres de chevrons qui forment certaines des poutres les plus importantes dans un système de fermes de toit résidentiel.! Les fermes de toit résidentielles sont constituées de deux chevrons couplés qui forment la forme de toit triangulaire traditionnelle que les enfants adorent dessiner..

Un chevron est l'un des éléments clés de la charpente du toit, agissant comme élément principal du support des lattes du toit. (ou pannes) qui à leur tour soutiennent les tôles de toit. Un chevron est une poutre inclinée qui descend du faîte d'un toit. (ou un pic) jusqu'à l'avant-toit le long du côté du bâtiment.

Il existe plusieurs façons de concevoir un chevron avec SkyCiv.

La méthode la plus simple consiste à appliquer les actions de conception des chevrons au Module de conception rapide pour la norme de conception pertinente. Cette méthode ne nécessite que quelques entrées dans le calculateur de chevrons qui vous permet de concevoir une poutre de chevron en moins d'une minute.. Étant donné que le module est intégré à la base de données SkyCiv Section et à la base de données SkyCiv Material, vous pouvez facilement sélectionner les tailles de section et les matériaux disponibles sans avoir à consulter des références externes..

Cependant, si vous devez concevoir plus d'un chevron, et il faut également concevoir la poutre faîtière de la ferme de toit, solives de plafond, des lattes ou d'autres éléments dans une maison résidentielle en bois, une solution plus robuste pourrait être d'utiliser SkyCiv S3D. L'avantage de construire un modèle avec S3D est que vous n'avez besoin d'appliquer des charges à la structure qu'une seule fois et SkyCiv calculera automatiquement les forces de conception sur chaque élément de la structure.. Grâce à l'intégration de la conception des éléments en bois SkyCiv, vous pouvez concevoir rapidement et facilement tous les éléments de la charpente en bois à la fois.. Pour plus d'informations, vous pouvez consulter ce guide sur la façon de concevoir une structure en bois avec SkyCiv en utilisant cette méthode.

Étant donné que le module de conception rapide nécessite que les utilisateurs saisissent les actions de conception, certains calculs préliminaires peuvent être nécessaires et sont abordés dans la section ci-dessous..

Charges mortes

Les charges mortes incluent le poids propre des chevrons mais incluent également le poids des éléments supportés comme les lattes., les tôles/tuiles du toit et tout isolant ou autre matériau pouvant être supporté par les chevrons. Le matériau de couverture du toit peut avoir un impact significatif sur les charges de conception sur les chevrons. - les carreaux peuvent être 5 fois plus lourd qu'une tôle de toit!

Tableau A2 du AS 1170.1:2002 a les poids de matériaux suivants pour les matériaux de toiture courants:

• 0.80 mm d'épaisseur Tôle ondulée galvanisée standard : 0.10 kPa
• Carreaux en terre cuite (Modèle français) - 0.57 kPa
• Tuiles en béton - 0.53 kPa

Charges vives

Des charges lourdes sont nécessaires pour des événements tels qu'un travailleur grimpant sur un toit pour des travaux d'entretien. La charge utile utilisée dans la conception dépend de la norme de conception utilisée pour concevoir le chevron..

Pour l'Australie, l'AS/NZS 1170.1:2002 précise que pour les éléments structurels des toits des maisons, les actions réparties uniformes doivent être 0.25 kPa et les actions concentrées (vérifié séparément) sera donc de 1.1 kN (dans la pire position possible).

L'ASCE 7-22 a un typique 20 psf (0.96 kPa) charge vive pour les toits. La surcharge peut être réduite de cette valeur jusqu'à 12 psf selon les calculs de la section 4.8.2 de la norme.

Charges de neige

Les charges de neige peuvent exercer des forces verticales importantes sur les chevrons et dépendent de la pente du toit..

Les charges de neige peuvent être générées à l'aide du Générateur de charge de neige SkyCiv. Si la conception des chevrons est en cours de réalisation dans SkyCiv S3D, alors le générateur de charge de neige intégré peut être utilisé.

Charges de vent

Les charges de vent peuvent agir pour fournir des forces latérales sur une structure auxquelles résistent partiellement les poutres de chevrons.. Le vent du côté sous le vent du bâtiment peut également tirer les chevrons vers le haut, ce qui signifie que les chevrons doivent également être robustes pour résister aux forces de soulèvement..

Les charges de vent peuvent être calculées à l'aide du Générateur de charge de vent SkyCiv. Si la conception des chevrons est en cours de réalisation dans SkyCiv S3D, alors le générateur de charge de vent intégré peut être utilisé.

Les chevrons sont soumis aux mêmes combinaisons de charges que les autres éléments des structures de bâtiment.. Par exemple l'ASCE 7-22 les combinaisons de charges de base pour la conception de résistance sont:

1. 1.4D
2. 1.2D + 1.6L + (0.5Lr ou 0,3S ou 0,5R)
3. 1.2D + (1.6Lr ou 1.0S ou 1.6R) + (L ou 0,5 W)
4. 1.2D + 1.0 W + L + (0.5Lr ou 0,3S ou 0,5R)
5. 0.9D + 1.0 W

où:

• D = Charge morte
• L = Charge vive
• G / D = Charge utile du toit
• S = Charge de neige
• R = Charge de pluie
• W = Charge de vent

Les chevrons doivent être vérifiés pour ne pas dépasser les limites de déflexion requises.. Les limites de flèche courantes sont L/240 pour les charges vives et L/180 pour les charges totales (mort + vivre) référencé dans l'IBC.

Le NDS 2018 donne la flèche totale du chevron par l'équation.

ΔT = Kcr * ΔLT + ΔST

où:

• ΔT = Déflexion totale des chevrons
• ΔLT = déflexion immédiate du chevron due à la composante à long terme de la charge de conception
• ΔST= flèche du chevron due à la composante à court terme de la charge de conception
• Kcr = facteur de fluage dépendant du temps, typiquement 1.5 ou 2.0.

Les poutres de chevrons sont traditionnellement fabriquées à partir de matériaux solides et durables qui peuvent supporter la charge requise sur le toit et résister aux facteurs environnementaux.. Les matériaux légers sont préférés puisque les chevrons doivent supporter leur propre poids et sont également plus faciles à installer puisque les travailleurs devront soulever les chevrons pour les mettre en place..

Les matériaux les plus courants pour les chevrons de toit sont:

• Bois: Les chevrons en bois sont les plus courants car ils offrent une solution rentable et légère et sont utilisés dans les fermes de toit résidentielles depuis des décennies..
• Produits en bois d'ingénierie: Là où une résistance supplémentaire est requise dans une ferme de toit résidentielle, chevrons en bois d'ingénierie (Chevrons LVL ou chevrons en bois lamellé-collé) fournir un moyen simple d'augmenter la résistance tout en permettant l'utilisation de connexions bois-bois standard dans toute la ferme de toit.
• Acier formé à froid: Les chevrons en acier formé à froid offrent une alternative légère au bois avec de bonnes propriétés de résistance à la corrosion et au feu..
• Acier : Les chevrons en acier offrent une solution plus lourde mais plus solide que les options alternatives. Dans les applications commerciales, l'acier pourrait constituer la solution la plus rentable pour les chevrons et peut également être nécessaire pour atteindre des portées plus longues que les autres types de chevrons..

Les calculateurs de poutres en bois SkyCiv peuvent être utilisés pour les conceptions de chevrons en bois et en bois d'ingénierie qui constituent les types de matériaux les plus courants pour les chevrons.. Pour la conception de chevrons en acier et de chevrons en acier formés à froid, les outils suivants peuvent être utilisés comme calculateurs de chevrons:

• Cold Formed Steel Design Calculators:
• AISI S100-16 Purlin Design
• AS 4600:2018 Comprend des rapports détaillés
• EN 1993-1-3 Conception des pannes
• Calculateurs de conception en acier
  • AS 4100 Calculateur de conception en acier
  • AISC 360 Calculateur de conception en acier
  • Calculateur de Poutres en Acier CSA S16-14

Généralement, un toit est constitué de chevrons communs qui vont de la poutre faîtière à l'avant-toit d'un toit. Cependant, plusieurs autres types de chevrons sont généralement nécessaires pour former la structure complète des fermes de toit et vous pouvez ici quelques-unes de ces phrases clés sur le chantier de construction ou lors de la conception..

Chevron commun

Les éléments de chevrons communs ont une longueur constante allant du faîte du toit jusqu'à l'avant-toit..

Chevron de hanche

Éléments diagonaux qui s'étendent du coin d'un toit jusqu'à l'extrémité d'une crête.

Jack Rafter

Chevrons (également connu sous le nom de chevrons rampants) ne parcourez pas toute la longueur de la pente. Il existe plusieurs types de chevrons:

• Chevron Valley Jack: poutre de chevron qui s'étend de la crête au chevron de la vallée
• Hip Jack Chevron: poutre de chevron qui va du chevron d'arêtier à l'avant-toit
• Chevron infirme: poutre de chevron qui s'étend de la crête au chevron de la vallée

Solives de plafond

Bien qu'une autre partie intégrante de la ferme de toit, les solives de plafond ne sont pas un type de chevrons car elles se trouvent à l'intérieur du bâtiment pour soutenir le plafond (interne) plutôt que la tôle du toit (externe). Ils sont mieux protégés des facteurs environnementaux comme le vent et la neige qui sont résolus par des poutres à chevrons..

Une planche faîtière est un élément non structurel utilisé pour aider à soutenir les extrémités des chevrons.. Lorsqu'une ferme est formée dans le toit à l'aide d'attaches de chevrons ou d'attaches à collier, la crête n'est pas tenue de résister aux forces de conception et doit simplement fournir de la rigidité et une surface pour clouer les chevrons en position afin qu'ils puissent transférer les forces aux chevrons opposés..

Dans le cas où un toit de style cathédrale ouvert est souhaité et qu'aucun lien horizontal n'est présent, la structure ne fonctionne plus comme une ferme.. Dans ce cas, le faîtage nécessite une poutre structurelle (une poutre faîtière) qui est soutenu à chaque extrémité et fournit un support d'extrémité pour les chevrons.

• Calculateur de Capacité de Charge de Poutre en I
• Calculateur de conception en aluminium
• Calculateur de conception d'échafaudage

SkyCiv propose une large gamme de 3Logiciel d'analyse structurelle D pour les ingénieurs. En tant qu'entreprise technologique en constante évolution, nous nous engageons à innover et à remettre en question les méthodes de travail existantes pour faire gagner du temps aux ingénieurs dans leurs processus de travail et leurs conceptions.