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Module de flexion : quelle résistance en flexion pour cette section ?

Calculez le moment quadratique, le module de flexion élastique et le rayon de giration d'un rectangle, d'un tube, d'un rond ou d'une poutre en I, et la contrainte de flexion pour un moment donné.

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Résultats

Module de flexion élastique I/v

632,8

Moment quadratique I
7 119
Aire de la section
168,8
Rayon de giration
64,95
Contrainte de flexion sur la fibre extrême
12,64

Ce que disent les caractéristiques d’une section

La flexion d’une poutre et la contrainte qui s’y développe dépendent du matériau, mais aussi de la forme de sa section. Trois grandeurs la décrivent :

  • Moment quadratique I (souvent appelé moment d’inertie), en cm⁴ ou mm⁴ : il gouverne la rigidité et la flèche.
  • Module de flexion élastique I/v, où v est la distance de l’axe neutre à la fibre la plus éloignée, en cm³ ou mm³ : il gouverne la contrainte de flexion.
  • Rayon de giration i = √(I ÷ A) : utilisé pour le flambement des poteaux.

La contrainte sur la fibre extrême vaut σ = M ÷ (I/v), où M est le moment fléchissant.

Formules (flexion selon l’axe fort)

Section I I/v
Rectangle plein b × h b h³ ÷ 12 b h² ÷ 6
Rectangle creux, paroi t [B H³ − (B − 2t)(H − 2t)³] ÷ 12 2I ÷ H
Rond plein, diamètre d π d⁴ ÷ 64 π d³ ÷ 32
Tube rond, diamètre D, paroi t π [D⁴ − (D − 2t)⁴] ÷ 64 2I ÷ D
Profilé en I symétrique [b h³ − (b − t_w)(h − 2t_f)³] ÷ 12 2I ÷ h

Exemple

Une solive en bois de 75 × 225 mm a un module de flexion de 75 × 225² ÷ 6 = 632 800 mm³, soit 633 cm³, et un moment quadratique de 7 119 cm⁴. Sous un moment de 8 kN·m, la contrainte de flexion vaut 8 000 000 ÷ 632 800 = environ 12,6 MPa.

La hauteur compte le plus

La hauteur intervient au carré dans le module et au cube dans le moment quadratique : doubler la hauteur d’une poutre rectangulaire la rend quatre fois plus résistante et huit fois plus rigide, alors que doubler sa largeur ne fait que doubler les deux. C’est pourquoi les solives sont posées sur chant et pourquoi les profilés en I concentrent la matière dans les ailes, loin de l’axe neutre.

Vérifier un dimensionnement

  • Comparez la contrainte à la résistance du matériau : pour le bois, la résistance caractéristique en flexion de la classe (24 MPa pour du C24) avec les coefficients de l’Eurocode 5 ; pour l’acier, la limite d’élasticité (235 MPa pour du S235) avec les règles de l’Eurocode 3.
  • Le calcul de l’acier utilise souvent le module plastique, plus grand que le module élastique (1,5 fois pour un rectangle, environ 1,1 à 1,15 pour un profilé en I). Les catalogues de profilés IPE et HEA le donnent directement.
  • Vérifiez aussi la flèche, l’effort tranchant et les appuis ; le calculateur de flèche de poutre couvre la flèche.

Ce calculateur sert à apprendre et à estimer. Les éléments de structure d’un bâtiment doivent être dimensionnés ou vérifiés par un professionnel qualifié selon les Eurocodes.

Questions fréquentes

Quel est le module de flexion d'un rectangle ?

I/v = b × h² ÷ 6, où b est la largeur et h la hauteur dans le sens de la flexion.

Quelle différence entre moment quadratique et module de flexion ?

Le moment quadratique I gouverne la rigidité et la flèche. Le module de flexion I/v gouverne la contrainte, v étant la distance à la fibre la plus éloignée.

Comment calculer la contrainte de flexion ?

Divisez le moment fléchissant par le module de flexion : σ = M ÷ (I/v). 8 kN·m sur une section de 75 × 225 mm donnent environ 12,6 MPa.

Où trouver le module des profilés IPE et HEA ?

Dans les catalogues des fabricants et les tableaux de profilés, qui donnent le moment quadratique, le module élastique et le module plastique.

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Résultats indicatifs fournis à titre d'information. Ils ne remplacent pas l'avis d'un professionnel.