Normes et base réglementaire

Le dimensionnement des poutres dans la construction canadienne est régi par deux normes utilisées conjointement :

  • CNBC 2020, Division B Partie 4 — établit les charges structurales (morte, vive, neige) pour lesquelles les poutres doivent être dimensionnées. Charge vive plancher résidentiel : 1,9 kPa. Charge morte (ossature, finitions) : typiquement 0,5 kPa.
  • CSA O86-19 (Conception technique en bois) — fournit les valeurs de conception propres à chaque essence (Fb pour la flexion, E pour le module d'élasticité). C'est la norme canadienne gouvernante pour la conception structurale en bois.

Vos données — ce que chaque champ signifie

DonnéeCe qu'elle représenteEffet sur le dimensionnement
Portée (pi)La distance libre entre appuis de la poutre (poteaux ou murs)Le moment et la flèche augmentent tous deux avec le carré de la portée. Doubler la portée quadruple le module de résistance requis.
Largeur tributaire (pi)La largeur du plancher (ou de la toiture) que la poutre supporteMultiplie directement la charge par pied linéaire. Une largeur tributaire de 12 pi signifie que la poutre supporte le poids de 12 pi de plancher.
Charge morte (psf)Le poids permanent de l'ossature, du revêtement, des finitions et des systèmes mécaniquesTypiquement 10 psf pour les planchers résidentiels. Utilisée dans la charge uniformément distribuée totale.
Charge vive (psf)La charge variable des personnes, du mobilier et du stockageMinimum CNBC 2020 pour les planchers résidentiels : 40 psf (1,9 kPa). La flèche est vérifiée par rapport à la charge vive seulement (limite L/360 pour les planchers).
Essence / gradeL'essence de bois et le grade, ou le produit de bois d'ingénierieDétermine Fb (résistance à la flexion, psi) et E (rigidité, psi). Les grades supérieurs et le LVL sont significativement plus résistants.
Type d'utilisationPoutre de plancher ou de toitureChange la limite de flèche : L/360 pour les planchers (plus stricte), L/240 pour les toitures.

Le calcul — étape par étape

Valeurs de conception des essences utilisées dans ce calculateur (tirées de CSA O86-19) :

Essence / ProduitFb (psi)E (psi)
SPF Charpente sélecte1 7101 380 000
Sapin de Douglas Charpente sélecte2 3951 600 000
LVL 1.9E3 3071 900 000
Lamellé-collé 20f-EX2 9581 800 000
  1. Calculer la charge uniformément distribuée (CUD) :
    w = (charge morte + charge vive) × largeur tributaire ÷ 12
    Unités : psf × pi ÷ 12 = lb/pi. Exemple : (10 + 40) psf × 10 pi ÷ 12 = 41,7 lb/pi.
  2. Calculer le moment de flexion maximal (portée simple) :
    M = w × L² ÷ 8
    Unités : pi-lb. Le moment maximal se produit à mi-portée pour une poutre à portée simple avec charge uniforme.
  3. Calculer le module de résistance requis :
    S_req = (M × 12) ÷ Fb
    Le facteur 12 convertit M de pi-lb en po-lb. S est en po³.
  4. Trouver la plus petite section avec S ≥ S_req. Le calculateur parcourt la table de sections disponibles (2×8 à 6×12) du plus petit au plus grand.
  5. Vérifier la flèche pour cette section :
    δ = (5 × w × L⁴) ÷ (384 × E × I)
    δ_limite = L (en pouces) ÷ 360 (plancher) ou ÷ 240 (toiture)
    La poutre passe la vérification de flèche si δ ≤ δ_limite.

Hypothèses et limites

  • Suppose une poutre à portée simple. Les poutres continues sur plusieurs portées ont des moments à mi-portée plus faibles et peuvent utiliser des sections plus petites.
  • N'applique pas les facteurs de durée de charge (Kd), les facteurs de système (KH), ou les facteurs de traitement (Kт) de la CSA O86. Ces facteurs peuvent augmenter ou diminuer le Fb de conception jusqu'à 25%.
  • Ne vérifie pas la contrainte de cisaillement, la contrainte de portée aux appuis, ou le flambement latéral-torsionnel — tous peuvent gouverner pour les grandes sections. L'avis d'un ingénieur en structure est requis pour les demandes de permis.

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