Poutre-Colonne Expliquée : Comment les Membres Verticaux Transfèrent les Charges en Construction

Une poutre-colonne est un élément vertical qui supporte la charge — poids, force du vent et force sismique — sur une poutre au-dessus. Cela est accompli en transférant cette charge vers le bas, à travers la structure construite, jusqu'à sa fondation. Les poutres-colonnes sont utilisées dans la construction de bâtiments depuis l'Antiquité. Quelques exemples célèbres incluent le Colisée romain et le Parthénon grec.

Les gratte-ciel modernes ne seraient pas possibles sans l'utilisation d'un système de poutres-colonnes en acier. L'un des premiers gratte-ciel utilisant ce type de construction était le Woolworth Building, construit à New York en 1913. Typiquement, dans l'ossature des gratte-ciel, des poutres en I en acier reposent sur des colonnes en H. Les ailes plus longues de la colonne en H sont plus épaisses que l'âme centrale. C'est pour qu'elles puissent mieux résister aux forces de compression.

Ces éléments d'ossature structurelle peuvent être faits de nombreux matériaux différents. Comme dans le Parthénon et le Colisée, de nombreuses colonnes de support plus anciennes étaient en pierre. De plus, le bois est également souvent utilisé à cette fin dans la construction à ossature bois. Aussi, les systèmes poutre-colonne en béton sont souvent employés pour faire des ponts d'autoroute et d'autres bâtiments.

Lorsque ces membres de support sont en acier, ils peuvent avoir une variété de formes différentes. Ainsi que la poutre-colonne en H, des sections tubulaires rondes et carrées en acier sont également souvent utilisées. Parfois, ces colonnes creuses sont remplies de béton, ce qui les renforce davantage.

La conception des poutres-colonnes est généralement mieux réalisée par un ingénieur structurel. Les ingénieurs structurels utilisent des formules mathématiques complexes pour calculer la charge projetée de la colonne. Cela aide à s'assurer qu'il y a suffisamment de poutres-colonnes dans l'ossature pour soutenir l'édifice et toutes les forces, comme le vent et les mouvements de terre, qui peuvent agir sur lui.

Dans la plupart des formes de ce type de construction, des connexions spéciales poutre-colonne sont généralement employées. Dans l'ossature en acier, la colonne est fréquemment soudée à une plaque d'acier, puis boulonnée ou rivetée à la poutre. Différentes formes, telles que des plaques à ailettes ou à embout flexible, sont souvent utilisées.

La défaillance de ce type de construction peut entraîner le flambage de la colonne. Parfois, cela peut arriver si des matériaux défectueux sont utilisés, ou si une erreur de calcul est faite dans la capacité de charge portante, parmi d'autres raisons. Si la charge est suffisamment trop élevée pour la structure d'ossature poutre-colonne, elle peut s'effondrer. C'est pourquoi il est important que ce type de construction soit correctement conçu.