Processus de conception d’une Pergola

Concevoir une pergola consiste à :

• créer l’image finale que va prendre la structure à sa place prévue,
• calculer toutes les sections utiles et les disposer définitivement,
• voir en détail les dimensions, les distances,
• les modes de fixation et d’assemblage.

Le processus se divise en deux grandes étapes : les calculs de structure et la réalisation des plans détaillés.

Les calculs de structure

• Recherche de la configuration générale de la structure selon les dispositions réelles sur terrain. À cette étape, vous avez déjà en tête l’image de votre pergola, il suffit de prendre les mesures réelles sur le terrain : les façades, la terrasse, etc. Voyez aussi les obstacles éventuels tels que les conduites d’évacuation, les tuyaux d’alimentation, les regards, etc., tous ces éléments peuvent avoir un impact sur les dimensions de votre pergola.
• Vous avez alors la forme et les dimensions, il est temps de commencer les calculs de structure. La méthode consiste à déterminer la descente de charge, c’est-à-dire sommer élément par élément la charge à supporter jusqu’à la fondation depuis ceux les plus hauts vers le bas (surcharges climatiques, couvertures (charges permanentes), lattes, chevrons, pannes, poteaux). Bien évidemment, à ce stade, vous savez déjà comment chaque élément sera placé dans l’ouvrage. Pour rappel, voici l’anatomie d’une pergola.
  Le calcul de cette charge est assez simple dans le cas d’une pergola, il s’agit de la charge sur la toiture. Il suffit d’utiliser l’outil : calcul de la charge sur la toiture. Si votre pergola est sans couverture, vous mettrez « Aucune couverture » dans la case correspondante. Il ne faut pas faire d’erreur sur l’altitude, car cela a un impact important sur la charge Neige. Il n’est pas non plus nécessaire d’être précis au cm près, mais ajouter quelques mètres en cas de doute.
• Continuer ensuite par le calcul des chevrons. Le calcul des lattes est le même que pour les chevrons. Utiliser l’outil de calcul de la section du chevron. La portée P est égale à la distance entre deux appuis du chevron, généralement il s’agit de la distance entre deux pannes voisines.
• Après les chevrons, c’est au tour des pannes, elles se calculent par la méthode et l’outil décrits dans cet article.
  Attention : ne faites pas l’erreur de confondre le calcul d’une poutre moisée et d’une seule ligne de poutre support (exemple d’une poutre non moisée ou d’une poutre muralière). La largeur d’une poutre moisée à considérer est égale à la somme des 2 largeurs des 2 éléments ; cette valeur (2 x largeur d’un élément) correspond à la valeur d’une seule poutre dans le cas d’une poutre non moisée. Dans le cas d’une poutre muralière, on ne considère généralement qu’un élément d’une faible largeur, même section que la poutre sur poteau si celle-ci a une faible largeur, de façon à pouvoir la fixer facilement sur la façade. Le calcul revient ensuite à répartir et dimensionner les accessoires de fixation selon le choix de la section des tiges filetées et leurs mises en œuvre. La portée pour le calcul de la section de la muralière dépend alors de cette répartition.
  La charge que va supporter les pannes est égale à la surcharge climatique + charge de la couverture + charge des lattes + charge des chevrons selon le cas. Pour avoir la charge des chevrons et des lattes, il suffit de diviser la masse totale des lattes + chevrons au-dessus des pannes par la surface totale englobée par les pannes (utiliser l’unité daN avec 1 daN = 1,02 kg).
• En terme de structure bois, il reste les poteaux. En ajoutant la charge des pannes à la somme précédente, vous avez aussi la charge supportée par les poteaux. Utiliser l’outil de calcul de poteau.
• Pour les bras de contreventement, la section des chevrons suffit généralement.
• Après cette étape, vous avez toutes les sections et longueurs théoriques nécessaires pour partir à la recherche des matériaux réels et disponibles facilement pour votre chantier. Par chance, ces sections disponibles peuvent coïncider avec les sections théoriques, mais peuvent simplement s’en rapprocher. Mais dans la majorité des cas, vous devrez refaire une passe de vérification des calculs en tenant compte des dimensions réelles des pièces effectivement disponibles. Au besoin, vous devrez ajuster quelques paramètres (Voir le deuxième exemple ci-après).

Au fur et à mesure que vous avancez dans les calculs, vous voyez déjà les difficultés de mise en œuvre de chaque option.
Pendant les recherches de matériaux, profitez-en déjà pour voir les accessoires de fixations adaptés aux sections trouvées : les fixations de poteaux, les fixations des chevrons, les vis, boulons, tiges filetées, etc..

Méthode de calcul de la charge des chevrons

• L : longueur de la panne
• P : profondeur totale de la pergola

Posons L = 3 m et P = 2 m.
On considère les 10 chevrons de 150 x 50 mm long de 300 cm.
Le volume total de ces chevrons donne : 10 x (0,15 x 0,05 m) x 3 m = 0,225 m3.

En supposant une masse volumique de 500 kg/m3 (= 490,2 daN/m3) pour le bois utilisé (la masse volumique est à vérifier auprès de votre fournisseur ou en menant des recherches spécifiques), la force totale des chevrons devient : 0,225 m3 x 490,2 daN / 1 m3 = 110,3 daN.
La surface occupée par cette charge est de L x P, soit 3 x 2 m = 6 m².
Ainsi la charge totale supportée par les pannes est égale à : 110,3 daN / 6 m² = 18,4 daN/m².
Il suffit ensuite d’ajouter cette valeur à la somme des charges des éléments placés au-dessus des chevrons (couvertures, lattes, plafonds, etc.) pour avoir la charge permanente pour le calcul des pannes.

La réalisation des plans détaillés

Vous êtes prêt pour la réalisation des plans ? cela veut dire que vous avez sous les yeux toutes les sections et longueurs disponibles auprès de votre fournisseur. Bien évidemment, vous avez déjà vérifié les faisabilités techniques avec ces nouveaux matériaux et les résultats sont bons.
Suivez les instructions ci-après pour les plans de votre pergola :

• commencer par placer les poteaux, approximativement à leurs places respectives. Ayez toujours en vue les résultats de calcul et vérifiez au fur et à mesure que vous avancez les distances, les longueurs des éléments et les entraxes à respecter.
• continuer par les pannes et la (les) poutre(s) muralière(s). Ici, vérifier la distance entre les pannes, les longueurs des porte-à-faux si il y en a et les distances entre les poteaux par rapport aux portées admissibles des pannes, et bien sûr la longueur des pannes. Pour voir comment vous pourrez fixer les pannes sur les poteaux, voyez cet article : La pose d’une panne sur poteau.
• après les pannes, il faut positionner les chevrons. La pose des chevrons dépend du type de couverture prévue : sans couverture, donc chevron sans pente ? avec couverture amovible ? avec couverture rigide légère ? Dans la conception des chevrons, il faut voir ce premier paramètre qu’est la pente, ensuite les positions des chevrons d’extrémités, l’entraxe entre les chevrons, et enfin la portée entre les pannes qui ne doit pas excéder la portée admissible du chevron. Il vous suffit de voir l’article suivant pour la pratique, Mise en place et fixation des chevrons.
• les bras de contreventement sont à poser après les chevrons, car il se peut que certains bras soient fixés entre les poteaux et ces chevrons. Pour ce faire, voir ici. À cette étape, vous avez les plans de votre pergola si le projet s’arrête à ce stade.
• la pose des lattes suit le même principe que les chevrons. Voir ici.
• les couvertures sont à voir en détail selon votre choix.[...]
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