Les tubes carrés PRFV sont des sections creuses pultrudées. À largeur extérieure égale, ils supportent plus de flexion que le tube rond (ils contiennent aussi plus de matière), se raccordent facilement aux platines planes et s’empilent proprement. Ce guide donne des propriétés de section utilisables pour un premier dimensionnement, une vérification de flèche détaillée et les pratiques d’assemblage qui évitent les problèmes habituels.
Propriétés de section (calculées)
Les valeurs ci-dessous sont calculées à partir de la géométrie d’une section creuse carrée à angles vifs, avec une masse volumique de 1,9 g/cm³. Les tubes pultrudés réels ont des rayons d’angle et la masse volumique dépend de la teneur en verre ; considérez donc ces chiffres comme des valeurs de premier dimensionnement et utilisez les valeurs du catalogue du fournisseur pour le calcul final. I = moment quadratique, S = module de section élastique.
| Dimension (mm) | Paroi mince (mm) | kg/m | I (cm⁴) | S (cm³) | Paroi épaisse (mm) | kg/m | I (cm⁴) | S (cm³) |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 25 × 25 | 3 | 0,50 | 2,2 | 1,7 | 5 | 0,76 | 2,8 | 2,3 |
| 30 × 30 | 3 | 0,62 | 4,0 | 2,7 | 5 | 0,95 | 5,4 | 3,6 |
| 38 × 38 | 3,5 | 0,92 | 9,7 | 5,1 | 6 | 1,46 | 13,6 | 7,1 |
| 40 × 40 | 3,5 | 0,97 | 11,5 | 5,7 | 6 | 1,55 | 16,2 | 8,1 |
| 50 × 50 | 4 | 1,40 | 26,2 | 10,5 | 8 | 2,55 | 40,9 | 16,4 |
| 60 × 60 | 5 | 2,09 | 55,9 | 18,6 | 8 | 3,16 | 76,8 | 25,6 |
| 75 × 75 | 5 | 2,66 | 114,9 | 30,6 | 10 | 4,94 | 187,4 | 50,0 |
| 80 × 80 | 5 | 2,85 | 141,2 | 35,3 | 10 | 5,32 | 233,3 | 58,3 |
| 100 × 100 | 6 | 4,29 | 333,6 | 66,7 | 12 | 8,03 | 555,3 | 111,1 |
| 120 × 120 | 8 | 6,81 | 753,1 | 125,5 | 12 | 9,85 | 1020,2 | 170,0 |
| 150 × 150 | 10 | 10,64 | 1838,7 | 245,2 | 15 | 15,39 | 2490,8 | 332,1 |
Correction : une version antérieure de cet article indiquait des moments quadratiques plusieurs fois inférieurs aux vraies valeurs géométriques. Si vous avez utilisé ces chiffres pour une vérification de flèche, refaites-la avec le tableau ci-dessus.
Propriétés typiques du matériau
| Propriété (profilé pultrudé en polyester, dans le sens des fibres) | Plage typique | Méthode |
|---|---|---|
| Résistance à la traction | 250–400 MPa | ASTM D638 |
| Module de traction | 17–25 GPa | ASTM D638 |
| Résistance à la flexion | 200–350 MPa | ASTM D790 |
| Module de flexion | 10–17 GPa | ASTM D790 |
| Masse volumique | 1,8–2,2 g/cm³ | ASTM D792 |
Ce sont des plages typiques, non des garanties. Demandez le rapport d’essai de la résine et de la teneur en verre exactes que vous achèterez.
Vérification de flèche détaillée
Un tube de 50×50×5 mm (I = 30,8 cm⁴), sur deux appuis simples avec une portée de 1,5 m, portant 500 N à mi-portée, avec E = 17 GPa (valeur prudente) :
δ = P·L³ / (48·E·I) = 500 × 1500³ / (48 × 17000 × 307500) = 6,7 mm, pour une limite typique de L/200 = 7,5 mm.
C’est une estimation en flexion seule. Le PRFV fléchit aussi par cisaillement, ce qui compte aux courtes portées, et il fluage sous charge permanente ; prévoyez donc une marge supplémentaire pour les charges permanentes et faites vérifier le calcul par un ingénieur familier du PRFV. Les profilés pultrudés se calculent normalement avec de généreux coefficients de sécurité et selon une norme telle que l’EN 13706 ou le manuel de conception du fournisseur.
Assemblages
- Boulonnés : utilisez des boulons en acier inoxydable 316 et de larges rondelles pour répartir l’effort d’appui ; percez environ 1 mm au-dessus du diamètre du boulon et gardez des distances aux bords généreuses.
- Collés : poncez, nettoyez et apprêtez la surface, puis utilisez un adhésif structurel époxy ou polyuréthane ; respectez le temps de durcissement de l’adhésif.
- Coupe et perçage : utilisez des lames à pastilles carbure et un perçage par passes pour éviter l’échauffement et le délaminage ; portez un masque antipoussière et des gants, et scellez les bords coupés.
- Mouvement thermique : prévoyez une dilatation d’environ 10–15 × 10−6 par °C sur les longues files.
Choix de la résine
Le polyester isophtalique convient aux ossatures industrielles et extérieures courantes ; le vinylester s’impose en service chimique, salin ou humide corrosif. Voir le guide de choix des résines.
PRFV ou acier ?
Le PRFV pèse environ un quart de l’acier et ne rouille pas, ne conduit pas l’électricité et n’a pas besoin d’être repeint, mais il coûte plus cher au départ et est bien moins rigide. Il l’emporte en milieu corrosif, humide ou sensible électriquement et là où le poids limite la manutention ; l’acier l’emporte là où la rigidité, la tenue au feu ou le coût dominent. Plus de détails sur ce compromis dans poutres en fibre de verre et poutres en acier.
Questions fréquentes
Le tube carré PRFV peut-il être utilisé en extérieur ?
Oui, avec une résine stabilisée aux UV et un voile de surface ou un gelcoat. Spécifiez du vinylester en cas d’exposition chimique ou saline.
Comment se comporte-t-il au feu ?
Le polyester standard brûle. Pour un usage classé au feu, spécifiez des systèmes ignifugés ou phénoliques et la classe de norme exigée (par exemple ASTM E84).
Peut-il être peint ?
Oui, après ponçage, nettoyage et application d’un primaire compatible ; dans la plupart des usages, la couche de surface assure déjà la protection UV.
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