Données techniques · Essais et calcul
Résistance des assemblages StarModul : données pour le calcul de structure
Cette page réunit les données que nous joignons à nos devis pour le calcul de structure d’une charpente métallique boulonnée avec le système StarModul : matériaux, charges de référence, la résistance des assemblages boulonnés de la série 1010 (traction, compression, cisaillement et moments), la visserie de renfort, les portées indicatives, les contreventements et les essais de rupture.
1 · Généralités et matériaux
Calcul de structure d’une charpente métallique StarModul
La structure est calculée comme un modèle tridimensionnel unique. Les structures secondaires des précadres de portes et fenêtres ne sont pas incluses dans le modèle global (dans le sens de la sécurité), sauf si elles sont nécessaires pour placer des contreventements comme les croix de Saint-André. Le bâtiment est conçu selon le Code technique espagnol (CTE) et les normes de structure et de béton en vigueur.
Matériaux pris en compte dans le calcul
| Élément | Matériau | fy (N/mm²) | fu (N/mm²) | Norme |
|---|---|---|---|---|
| Profils tubulaires 100×2 et 100×3 | S250GD+Z | 250 | 330 | UNE-EN 10346 |
| Profils oméga formés à froid | S350GD+Z | 350 | 420 | UNE-EN 10346 |
| Laminés, contreventements et platines | S275JR | 275 | 430 | UNE-EN 10025-2 |
| Boulons ordinaires | Classe 8.8 | 640 | 800 | UNE-EN ISO 898-1 |
Coefficients partiels : 1,00 ; 1,00 ; 1,25. Données du document « Données de base pour le calcul de structure avec le système StarModul ». Dans les projets récents, le tube est aussi modélisé en S280 ou S355 selon le certificat du lot.
Certificats du tube structurel 100×100 mm
| Tube | Acier et revêtement | Norme | Certificat | Re (MPa) | Rm (MPa) |
|---|---|---|---|---|---|
| 100×100×2 mm, 12 m | S350GD + ZM310 (zinc-magnésium) | EN 10219-1/-2 | 3.1 EN 10204 (2026) | 487–549 | 511–615 |
| 100×100×3 mm, 12 m | S350GD + ZM310 (zinc-magnésium) | EN 10219-1/-2 | 3.1 EN 10204 (2026) | 467–549 | 516–615 |
| 100×100×4 mm, 12 m | Galvanisé Z275 | EN 10305-5 | 2.2 EN 10204 (2026) | 279–318 | 371–399 |
Valeurs minimales et maximales des coulées certifiées. Selon le certificat, le S350GD+ZM310 satisfait la nuance S355JR de l’EN 10219.
Assemblages
Tôle d’acier de 3 mm (DD11, EN 10111 ; certificat 3.1 : Re 246 MPa, Rm 356 MPa) zinguée électrolytiquement avec passivation trivalente, sans chrome VI. Marquage CE selon la norme harmonisée EN 1090-1 (système 2+, EXC2), certificat de contrôle de production en usine 0370-CPR-2637. Réaction au feu A1.
2 · Charges de référence
Charges permanentes prises en compte
Poids propres : béton armé 25,00 kN/m³ ; acier 78,50 kN/m³. Les charges permanentes de référence du système sont :
| Charge | Valeur | Détail (kN/m²) |
|---|---|---|
| G1 · Plancher d’étage | 2,50 kN/m² | panneau 100 mm 0,125 · plaque ciment 10 mm 0,120 · revêtement de sol 0,305 · chape de plancher chauffant 0,950 · cloisons 1,000 · omégas (dans le logiciel) |
| G2 · Terrasse | 2,50 kN/m² | panneau 100 mm 0,125 · plaque ciment 0,120 · revêtement de sol 0,305 · béton de pente 1,950 |
| G3 · Toiture légère | 0,40 kN/m² | panneau 100 mm 0,125 · panneau 35 mm 0,100 · structure secondaire de pente 0,125 · faux plafond 0,050 |
| G4 · Façade | 0,35 kN/m² | panneau 100 mm 0,125 · finition extérieure 0,225 |
Les charges d’exploitation, de neige, de vent et de séisme dépendent du site et sont fixées par l’ingénieur pour chaque projet.
3 · Assemblages série 1010 (tube 100×100)
Résistance des assemblages boulonnés : tableau des charges
Valeurs résistantes résumées de chaque type d’assemblage, obtenues lors des essais de rupture du laboratoire LERMA (UPC) avec un tube de 2 mm. Efforts en kN ; moments fléchissants en kN·m.
| Assemblage | Type de nœud | Traction (kN) | Compression (kN) | Cisaillement (kN) | My (kN·m) | Mz (kN·m) |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 1010-01 | Nœud d’angle, 3 bras à 90° | 17,90 | 34,63 | 24,75 | 2,30 | 2,15 |
| 1010-02 | Nœud en L, 2 bras à 90° | 25,00 | – | – | 3,00 | 1,70 |
| 1010-03 | 2 bras à 90° + 1 articulé | 19,46 | – | – | – | – |
| 1010-05 | Nœud en T | 20,26 | – | 28,97 | 1,45 | 4,20 |
| 1010-06 | Nœud à 4 bras à 90° | 21,10 | – | 23,11 | 1,07 | 2,98 |
| 1010-07 | 3 bras à 90° + 1 articulé | 21,99 | – | – | – | – |
| 1010-11 | Nœud en croix, 4 bras | – | – | 22,18 | 2,88 | 3,73 |
| 1010-13 | Ancrage de poteau sur une surface (pied de poteau) | 20,00 | – | – | 4,00 | 1,20 |
| 1010-14 | Ancrage articulé sur une surface | 25,00 | – | – | – | – |
| 1010-15 | Fixation du tube sur une surface parallèle | – | – | – | 2,00 | 2,80 |
| 1010-16 | Croisement articulé de deux tubes | 30,00 | – | – | – | – |
| 1010-17 | Assemblage articulé en T (contreventements) | 35,00 | – | – | – | – |
| 1010-19 | Nœud à 120° (faîtage) | 45,00 | – | – | 2,50 | 4,40 |
| 1010-21 | Éclissage de 2 tubes à 180° | 65,00 | – | – | 3,20 | – |
« – » : non essayé. Valeurs indicatives de laboratoire ; ce ne sont pas des résistances de calcul. Dans de nombreux essais, la rupture s’est produite dans le tube (voilement ou déchirement), pas dans l’assemblage. Avec un tube de 3 ou 4 mm, la capacité de l’ensemble augmente, mais chaque cas est vérifié par le calcul.
Charge de rupture de chaque éprouvette (essais 2017–2018)
| Assemblage | Essai | Éprouvette 1 | Éprouvette 2 | Mode de rupture |
|---|---|---|---|---|
| 1010-01 | Traction | 19,42 kN | 17,90 kN | déformation de l’assemblage |
| 1010-01 | Compression | 34,63 kN | 35,30 kN | voilement du tube |
| 1010-01 | Flexion My | 2,43 kN·m | 2,29 kN·m | déformation de l’assemblage |
| 1010-01 | Flexion Mz | 2,60 kN·m | 2,14 kN·m | déformation de l’assemblage |
| 1010-01 | Cisaillement Ty / Tz | 32,29 / 24,75 kN | 27,14 / 26,56 kN | voilement du tube |
| 1010-02 | Traction | 28,61 kN | 30,98 kN | déformation du tube |
| 1010-02 | Flexion My | 2,03 kN·m | 2,27 kN·m | boulon et déformation |
| 1010-02 | Flexion Mz+ / Mz− | 3,95 / 3,42 kN·m | 3,95 / 3,77 kN·m | déformation du nœud |
| 1010-03 | Traction (bras articulé) | 19,46 kN | 20,73 kN | déformation de l’assemblage |
| 1010-05 | Traction | 20,26 kN | 22,81 kN | déformation de l’assemblage |
| 1010-05 | Flexion My (2017 / 2018) | 1,45 / 3,06 kN·m | 1,61 / 2,89 kN·m | déformation de l’assemblage |
| 1010-05 | Flexion Mz | 4,24 kN·m | 4,20 kN·m | déformation de l’assemblage |
| 1010-05 | Cisaillement Ty / Tz | 30,31 / 34,10 kN | 28,97 / 34,06 kN | voilement du tube |
| 1010-06 | Traction | 23,55 kN | 21,10 kN | déformation de l’assemblage |
| 1010-06 | Flexion My (2017 / 2018) | 1,19 / 0,86 kN·m | 1,07 / 1,13 kN·m | déformation |
| 1010-06 | Flexion Mz | 2,99 kN·m | 3,59 kN·m | déformation |
| 1010-06 | Cisaillement Ty / Tz | 23,11 / 25,55 kN | 24,35 / 34,04 kN | voilement du tube |
| 1010-07 | Traction (bras articulé) | 24,22 kN | 21,99 kN | déformation de l’assemblage |
| 1010-11 | Flexion My / Mz | 2,89 / 3,73 kN·m | 2,98 / 4,29 kN·m | déformation |
| 1010-11 | Cisaillement Ty | 23,12 kN | 22,18 kN | voilement du tube |
| 1010-13 | Traction | 57,12 kN | 52,32 kN | déformation de la platine |
| 1010-13 | Flexion My / Mz | 4,92 / 1,41 kN·m | 4,67 / 2,36 kN·m | déformation de la platine |
| 1010-14 | Traction | 31,36 kN | 29,78 kN | déchirement du tube |
| 1010-15 | Flexion My / Mz | 2,14 / 3,30 kN·m | 2,56 / 3,24 kN·m | déformation |
| 1010-16 | Traction | 30,49 kN | 34,41 kN | déchirement du tube |
| 1010-17 | Traction | 49,33 kN | 40,42 kN | déchirement du tube |
| 1010-19 | Traction | 49,99 kN | 53,14 kN | déformation du tube |
| 1010-19 | Flexion My / Mz | 4,07 / 4,89 kN·m | 2,93 / 4,68 kN·m | déformation |
| 1010-21 | Traction | 72,75 kN | 71,88 kN | cisaillement de la visserie |
| 1010-21 | Flexion My | 3,59 kN·m | 3,65 kN·m | déformation du tube |
4 · Visserie et contreventements
Vis autoperceuses, plats et tendeurs
Vis autoperceuse de renfort 6,3×25
Les assemblages sont renforcés par des vis autoperceuses 6,3×25 qui empêchent les éléments de se séparer sous traction. Chaque vis apporte 3,40 kN au cisaillement avec un coefficient de sécurité supplémentaire de 3. Chaque assemblage reçoit au moins 2 fixations sur deux de ses faces, et la plupart en ont 6 ou plus.
| Diamètre (mm) | Traction (kN) | Cisaillement (kN) |
|---|---|---|
| 4,8 | 9,34 | 6,58 |
| 5,5 | 12,50 | 8,95 |
| 6,3 | 14,45 | 9,40 |
Résistance mécanique de la vis (dureté à cœur 390 HV ; en surface 560 HV).
| Vis 6,3 : épaisseur de tôle (mm) | Résistance à l’arrachement (kN) | Temps de perçage (s) |
|---|---|---|
| 4 | 9,85 | 2,8 |
| 5 | 12,30 | 3,4 |
| 6 | 14,50 | 3,7 |
Contreventements en plat
Les contreventements sont considérés comme des tirants travaillant uniquement en traction : croix de Saint-André en plat 40×4 ou éléments rigides en tube, placés en façade là où les ouvertures le permettent.
- Plat 40×4 en acier S275JR : NRd = 30,0 kN en traction.
- Double plat 2 × 40×4 : NRd = 62,0 kN.
- La pièce qui relie les tendeurs est la 1010-17, avec 35,00 kN en traction selon les essais, au-dessus de ce que supporte le plat.
- Fixation de la pièce de contreventement à la structure par boulons M12 de classe 8.8.
Tendeurs des contreventements
| Tendeur | M6 | M8 | M10 | M12 | M16 | M20 | M24 | M30 | M36 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Résistance à la traction garantie (kN) | 2,35 | 3,20 | 5,35 | 6,65 | 16,65 | 25,35 | 36,65 | 53,35 | 71,65 |
5 · Portées indicatives
Portées maximales indicatives avec tube et oméga
Portées de référence du système StarModul avec tube 100×100 et profil oméga de 200 mm. Elles sont indicatives : chaque projet est calculé.
| Élément | Portée max. (m) | Entraxe (m) |
|---|---|---|
| Toiture, tube au même niveau | 4,50 | 1,90 |
| Toiture, tube au même niveau | 5,27 | 1,39 |
| Toiture, tube sur 2 niveaux | 3,00 | 3,00 |
| Toiture, tube sur 2 niveaux | 3,70 | 2,15 |
| Toiture, tube sur 2 niveaux | 5,30 | 1,50 |
| Toiture, oméga 200 | 5,36 | 1,65 |
| Plancher intérieur, double tube | 5,27 | 1,00 |
| Plancher, oméga 200 | 6,50 | 0,50 |
Pour les bâtiments, le système tube et assemblages atteint environ 12 m de portée ; pour de plus grandes portées, jusqu’à environ 20 m, nous réalisons des bâtiments en profilés IPE boulonnés.
6 · Calcul par éléments finis (2026)
Contreventements et éclissage : vérification avec IDEA StatiCa (Eurocode 3)
En 2026, deux assemblages du système en tube SHS 100×100×3 mm ont été vérifiés par le calcul avec IDEA StatiCa Connection (méthode des éléments finis par composants, EN 1993-1-8, 1-3, 1-1 et 1-5).
Assemblage articulé de contreventement
Deux profils SHS 100×100×3 (S250) à 45° ou 90°, avec fixations de classe 8.8. Résistance maximale pour chaque effort pris isolément (non combinés, sans moments) :
| Configuration | Boulons M10 8.8 : effort normal (kN) | V horizontal (kN) | V vertical (kN) | Vis autoperceuses 5,5 : effort normal (kN) | V horizontal (kN) | V vertical (kN) |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 45°, 3 boulons par ligne | 38,0 | 11,0 | 15,0 | 30,0 | 9,2 | 12,0 |
| 45°, 2 boulons | 33,0 | 10,5 | 12,5 | 20,0 | 8,5 | 9,2 |
| 45°, 1 boulon | 18,0 | 10,5 | 9,2 | 10,0 | 10,0 | 9,2 |
| 90°, 3 boulons | 77,0 | 9,2 | 11,7 | 52,0 | 8,5 | 11,4 |
| 90°, 2 boulons | 68,0 | 9,0 | 11,7 | 35,0 | 8,2 | 11,0 |
| 90°, 1 boulon | 33,0 | 8,5 | 10,0 | 11,0 | – | 7,9 |
Les notes de calcul étudient 4, 8 et 12 boulons au total par assemblage (1, 2 ou 3 par ligne). Valeurs valables uniquement pour la géométrie, les matériaux et la disposition étudiés.
Éclissage de tubes
Éclissage de deux SHS 100×100×3 (S280) avec un manchon extérieur en tube 110×110×4 (S235) et 12 boulons traversants M12 de classe 8.8 (6 de chaque côté). Assemblage articulé (transmet efforts normaux et tranchants, pas de moments).
- Vérification sous les charges d’un projet réel (bâtiment industriel) : charge de calcul de ±75 kN en traction et en compression, avec un taux de travail des boulons de 21,6 %.
- Analyse de résistance ultime : facteur de charge de 300 %, soit environ 225 kN d’effort normal en traction ou en compression.
7 · Essais de rupture
Charge de rupture des assemblages : essais au laboratoire LERMA (UPC)
Les assemblages de la série 1010 ont été essayés jusqu’à rupture au Laboratori d’Elasticitat i Resistència de Materials (LERMA) de l’Universitat Politècnica de Catalunya, en deux campagnes : mai 2017 (rapports 46009) et octobre 2018 (rapports 47008). Chaque essai a porté sur deux éprouvettes en tube 100×100×2 mm chargées jusqu’à rupture avec une cellule de charge de 100 kN.
Chaque essai dispose de sa courbe charge-déplacement (traction et compression) ou moment-rotation (flexion selon les axes y et z). Voici les courbes de chaque assemblage (cliquez pour agrandir).
8 · Exemples et documents
Exemples de calcul de structure et documents
Avec chaque devis, nous fournissons le document « Données de base pour le calcul de structure avec le système StarModul ». Pour les projets qui nécessitent un calcul (maisons, bâtiments industriels, autres bâtiments), notre ingénieur réalise la note de calcul et les plans de structure, chiffrés à part.
Données de base pour le calcul de structure
Le document que nous joignons à chaque devis : matériaux, charges de référence et valeurs d’essai des assemblages de la série 1010.
- Télécharger « Données de base pour le calcul de structure » (en espagnol) (PDF · 9 pages · 0,8 MB)
Maison individuelle de plain-pied (Alicante, 2024)
Structure StarModul en tube SHS 100×100×3 et 100×100×2 avec assemblages de la série 1010, toiture plate avec profils oméga et contreventements en façade. Surface d’environ 113 m² et 4,26 m de hauteur jusqu’à la première toiture.
Contenu : note de calcul (normes, actions, combinaisons, modèle 3D, vérification des barres, assemblages et omégas, réactions) et plans de structure (plan, toiture, coupes et vues 3D).
- Télécharger la note de calcul (en espagnol) (PDF · 118 pages · 2,6 MB)
- Télécharger les plans de structure (en espagnol) (PDF · 7 planches · 0,6 MB)
Documents réels : les données du client, du site et du calculateur ont été supprimées.
Bâtiments en profilés IPE (Torre-serona et Gabon)
Plans de calcul de deux bâtiments IPE boulonnés : sur la page bâtiments IPE.