Structure de scène en alu : calculer la résistance avec le tableau de charge

Note : Cette partie aborde le B.A.BA des structures alu, et explique comment on calcule les charges portées dans le tableau de charge. Si vous voulez juste savoir comment lire un tableau de charge, rendez-vous directement à la partie suivante.

Il existe plusieurs types de structure alu :
- structure alu carrée ;
- structure alu triangulaire ;
- structure alu échelle.

Vous pouvez retrouver ces trois formats dans la création et la fabrication des cercles de structure, qu’ils soient triangulaires, carrés ou en échelles.

C'est une gamme avec ses particularités, demandez conseil à l’équipe Levenly. Pour chaque type de structure, il existe trois formats : 220mm, 290mm et renforcée (> 290mm).

La charge portée maximale correspond au poids que vous pouvez faire peser sur votre structure alu sans risque d'accident (chute ou bascule, déformation, casse...). Connaître ce poids maximal à travers un tableau de charge vous permet de tirer le maximum de votre structure scénique et d'accrocher sans danger tout type d'équipement pour l’événementiel : projecteurs d'éclairage, enceintes sono professionnelles, bâches publicitaires, matériel de PLV, habillages lycra, etc…

La résistance d'une structure alu est la combinaison de deux éléments :
• 1/ La résistance intrinsèque de la série de structure alu que vous utilisez ;
• 2/ La configuration de votre installation.

Les deux sont aussi importants : même si vous optez pour la plus résistante des séries, sa charge portée maximale sera considérablement réduite si vous installez une poutre de 20m de long entre deux points d'accroche. Seul le tableau de charge fourni par le fabricant permet de connaître la charge portée maximale en combinant ces deux éléments.

Pour monter une structure événementielle en aluminium solide et stable, consultez notre page dédiée aux tubes de structure alu, indispensables à un montage équilibré. De plus, Levenly propose toute une série d’accessoires techniques pour vous garantir une installation fiable et robuste : colliers de serrage, crochets et élingues de sécurité ou encore des bras de renfort.

Pour renforcer le tout, consultez donc notre rubrique spécialement consacrée au montage et assemblage de structure alu.

Chaque fabricant de structure alu publie un tableau de charge différent pour chacune de ses séries.

Une « série », c’est la combinaison d'un format (échelle, carré, rectangle, triangle, cercle...) et d'un entraxe (la distance entre deux points de contact : 220mm, 290mm ou autre).
Le tableau de charge liste les charges portées maximales qui dépendent de la résistance de chaque série. Celle-ci dépend avant tout du format et de l'entraxe :
1. • Carré > triangle > échelle ;
2. • 290 > 220, etc.

Mais ce n'est pas tout : chaque marque de structure alu a ses secrets de fabrication et de nombreux éléments peuvent augmenter la charge portée maximale. En particulier, les bracons jouent un rôle capital dans la solidité des structures alu. Ces filets de renfort soutiennent les tubes principaux. Leur épaisseur et leur angle de soudure déterminent la charge portée maximale.

La qualité des alliages est l'autre élément primordial pour obtenir une structure alu résistante.

Pour atteindre des charges portées élevées, privilégiez l'alliage aluminium EN AW 6082 T6 : c'est le haut de gamme des structures alu. D'autres alliages plus « mous », comme le EN AW 6060 T6, offrent moins de garanties au niveau du tableau de charge.

Pour construire une structure alu, il est parfois possible de mélanger les séries, sous certaines conditions. Certaines séries de différents fabricants peuvent être compatibles si elles ont le même entraxe, un format exactement identique et le même système de fixation. Dans ce cas, quelle résistance peut-on attendre de la structure alu hybride ?

C'est la règle du plus petit dénominateur commun qui s'applique : c'est l'alliage le plus « mou » qui doit être pris en compte au moment de calculer la charge portée maximale. Il est donc plus sage de se référer au tableau de charge le plus conservateur, soit celui qui a les valeurs les plus faibles des deux séries.

Le tableau de charge permet de connaître précisément les charges portées maximales qu‘une structure alu peut supporter en conditions optimales et neutres (en intérieur, sans prise au vent, avec une stabilité parfaite, des charges statiques, etc.).

Le fabricant fournit le tableau pour chaque élément de structure, qu'il soit vendu séparément ou en kit. Sur Levenly, vous pouvez retrouver le tableau de charge de chaque élément (poutre, angle ou kit) sur sa page produit.

Important : même si votre structure alu est montée en intérieur (dans un hall d’exposition, par exemple), le tableau de charge ne peut en aucun cas avoir la valeur d'une garantie technique ou juridique. Il ne vous couvrira pas en cas d'accident ! Seule une note de calcul le peut.

La note de calcul (qu'on va détailler dans le dernier chapitre) est une évaluation précise, émise par un bureau d'étude et prenant en compte les données complexes relatives à chaque installation.

Le tableau de charge est disponible sur la page produit d'une structure alu, sur la brochure du fabricant ou sur la notice utilisateur. Appelé « Load Table » en anglais, il fait apparaître un ensemble de configurations-types et leurs charges portées théoriques.

Le tableau de charge reprend le même modèle d’un fabricant à l’autre, comme on va le détailler ci-dessous.

Seule différence chez certaines marques actives aux États-Unis : le tableau peut faire apparaître une colonne supplémentaire pour le système de mesure impérial - en livres (lbs), pouces (inches) et pieds (feet) - à ne surtout pas confondre avec les valeurs en système décimal !

Comment lire les exemples ci-dessus :
• Sur 4m de poutre entre deux points d'accroche, en charge centrée, la charge portée maximale ne doit pas excéder 1308,4 Kg.
• Sur 14m de poutre entre deux points d'accroche, si la charge portée est répartie en 3 points équidistants, la charge portée maximale peut être de 3 x 204,3 Kg.
• Sur 8m de poutre entre deux points d'accroche, si la charge portée est uniformément répartie sur toute la poutre, la charge portée maximale peut être de 195,7 Kg par mètre.

Le tableau de charge le plus courant se présente comme ci-dessus (série M29S de Sixty82). Il indique la charge portée maximale que vous pouvez faire peser sur une poutre en fonction de la distance entre ses deux points d'accroche (l’envergure, ou « span »). L'accroche peut être supportée (sur des piliers) ou bien suspendue (à des élingues de sécurité reliées au plafond).

Chaque ligne du tableau ci-dessus correspond à une envergure spécifique, indiquée dans la première colonne à gauche, et qui peut aller de 2m à 20m de long entre deux points d'accroche.
Pour chacune de ces envergures (span), le tableau de charge indique sur la ligne quelle est la charge portée maximale possible, qu'elle soit centrée, répartie en 2, 3 ou 4 points ou distribuée de façon uniforme sur toute la longueur de poutre.

La deuxième et la troisième colonne correspondent à la charge portée centrée (CPL, pour « Centre Point Load »), si l'intégralité de la charge portée est située au milieu de la poutre. Dans ce cas, une structure M29S peut supporter jusqu'à 1952,5 Kg sur 2m de poutre ; 1308,4 Kg sur 4m de poutre, etc.

Pour chaque situation, une colonne indique la déformation (ou « déflexion ») en millimètres : il s'agit de l'affaissement de la poutre. Il est prévu que celle-ci s'affaisse de quelques millimètres ; cette déflexion est normale, mais il faut l'intégrer dans la conception de la structure.

Les colonnes suivantes indiquent la charge portée maximale pour une charge répartie sur 2, 3 ou 4 points à intervalles réguliers. On peut y consulter, en kilos, la charge maximale qui peut peser sur chacun de ces 2, 3 ou 4 points.

Par exemple, selon le tableau ci-dessus, avec 3 points de charge équidistants répartis sur 4m de poutre, la charge portée maximale est de 647,1 Kg par point de charge ; l'affaissement à prévoir est de 17mm.

Les deux dernières colonnes du tableau de charge font apparaître la charge portée maximale dans le cas où elle est distribuée uniformément sur toute la longueur de poutre. Il s'agit de l'UDL (« Uniformely Distributed Load »). La valeur indique, en kilos, le poids maximal acceptable pour chaque mètre de poutre.

Dans l'exemple ci-dessus, sur 4m de poutre, on peut faire peser une charge portée maximale de 485,3 Kg par mètre.

Ce tableau de charge basique est proposé par défaut par tous les fabricants de structures en aluminium. Certains constructeurs vont plus loin : c'est le cas de Sixty82, qui publie également des tableaux de charge pour les cas plus complexes où une partie de la poutre est en porte à faux (« Cantilever Load »). Utile pour savoir quelle charge portée peut être supportée dans le vide.

Les tableaux de charge atteignent des valeurs très élevées : des charges portées de plusieurs centaines de kilos semblent inatteignables quand on envisage de n'accrocher que des projecteurs ou une bâche publicitaire.

Cependant, attention ! Le tableau de charge indique des charges portées maximales théoriques en conditions neutres. Si on souhaite monter des structures alu simples (comme un grill autoporté, un totem ou une arche) en intérieur (sur un salon professionnel), le tableau du fabricant peut suffire à réaliser les calculs de charge.

Mais dans la plupart des cas, beaucoup d'autres facteurs entrent en jeu et doivent être pris en compte pour calculer vos charges portées. C'est le cas en extérieur : dès que la structure est revêtue d'une enveloppe lycra, d'un tissu décoratif, de bâches publicitaires ou autre PLV, la prise au vent entraîne une pression très importante qui s'exerce sur toute la structure et redescend dans les pieds.

De même, certaines installations doivent prendre en compte une charge dynamique : cela signifie que la charge portée n'est pas la même d'un moment à un autre.

Parmi les nombreuses utilisations des structures alu en extérieur, elles peuvent mêmes être employées entant qu'obstacles sur des courses à pied (comme sur la Ruée des fadas). Elles doivent alors supporter le passage de nombreuses personnes, ce qui complique l'estimation de la charge portée.

Dès que la structure alu est disposée selon une configuration originale, la note de calcul réalisée par un ingénieur devient nécessaire. Ce document vous garantit exactement ce que votre structure est capable de supporter en fonction de son emplacement.La note de calcul engage la responsabilité du bureau d'étude et vous couvre vis-à-vis de votre assurance. Pour avoir une valeur légale, elle doit avoir été réalisée par un bureau d'étude indépendant, qui n’a aucun conflit d’intérêt avec l'entreprise.

Pour faire réaliser une note de calcul ou recevoir plus de conseils personnalisés sur les charges portées, contactez Levenly dès la conception de vos structures alu ! Nous pouvons vous guider vers le type de structure le plus adapté pour votre projet, vous indiquer si une note de calcul est requise et vous orienter vers un bureau d'étude indépendant.