CHARGE en MéCANIQUE

charge en mécanique

Une charge mécanique est une FORCE (ou un Poids)

Mais le langage courant mélange volontiers trois notions sous le terme simpliste de «charge» (en abrégé) alors qu'il faut distinguer : 

 

1.LA CHARGE STRICTO SENSU

Une charge (au sens rigoureux) est une force (ou un poids) >> exemples

--la charge d’un plancher = le poids qu’il peut supporter

--la charge de flambage = le poids qu'on peut appliquer à un poteau, avant son flambage

Equation aux dimensions structurelles :L.M.T-2       Symbole Fp      

Unité S.I.+ : le Newton(N)

Autre unité (très) utilisée : le kilogramme poids (ou kilogramme-force) qui vaut 9,806.N

Fp = m.g

avec Fp(N)= charge (poids)

m(kg)= masse du corps

g(m/s²)= pesanteur

 

 

2.LA CHARGE SURFACIQUE

Nota : le mot "surfacique" est trop souvent éludé et donc quand on lit "charge" il faut quasiment toujours comprendre "charge surfacique"

Donc c'est un poids surfacique, c'est à dire une pression

Equation aux dimensions structurelles : L-1.M.T-2       Symbole pc      

Unité S.I.+ : le Pascal(Pa) et en unité d'usage le kg/mm²  (~ 107Pa)

 

Exemples de charges surfaciques >>>

--la charge (surfacique) d’un plancher (qu'on nomme souvent charge unitaire) est la pression qu'il peut supporter >>> cela comporte des charges permanentes (chape + carrelage + cloisons soit ~150 kgp/m²) + des surcharges (présence de meubles, de stockages et d’individus, c’est à dire ~150 kgp/m² pour usage habitat ou ~ 250 kgp/m² pour usage bureaux ou 400 kgp/m² pour usage en collectivités, telles les écoles, ou encore 1.000 kgp/m² pour usage d’archivage

--la charge (surfacique) constituée par les éléments d'une étanchéité de terrasse (~ 200 kgp/m²)

--la charge correspondant à 1 mètre de terre de remblais ( ~ 2.200 kgp/m²)

--la perte de charge   qui est une diminution de pression

--les diverses limites auxquelles on fait travailler les matériaux (en traction, compression, flexion….): et qui sont dites (chacune) «charge unitaire limite» ou   «limite  d'élasticité»  c'est à dire la base à partir de laquelle on ne pourra plus travailler sans risque avec le matériau (ce qui n'empêche pas, pour plus de sécurité, de lui appliquer encore un coefficient -un pourcentage- minorateur, dit «taux de travail») qui donnera la limite recommandée -ou contrainte de travail- ou résistance pratique, ou limite sécuritaire qui est vraiment sécuritaire (symbolisée Rt dans les ouvrages techniques).

Mais toutes ces charges-là sont des charges surfaciques (des pressions)

--les charges critiques (dont la charge critique d’Euler, en flambage)  sont des charges très élevées, amenant l’utilisation du matériau dans sa zone de déstructuration, sont aussi des charges surfaciques

 

Rappelons ici quelques valeurs de charge unitaire limite (ou limite d'élasticité)  Re pour quelques matériaux, exprimées ci-dessous en 106 Pa (Mpa)

(si on veut les exprimer en kgf/mm² , il faut diviser alors par 9,81 les valeurs notés)

>>> acier courant(190 à 300)--acier spécial(400 à 1100)--alu(180 à 220)--béton(70)--bois dur(18 à 26)--bois tendre(9 à 12)--bronze(150)--caoutchouc(60)

--fibre de C(2800)--fonte(200)--métaux courants(30 à 70)--métaux durs comme Ti(800 à 1200)--os(10)---plastiques(25 à 40)--plomb(2)--roches(50 à 300)--verre(50)--

 

3.LA CHARGE LINÉIQUE (ou CHARGE RÉPARTIE)

Là encore, on trouve le mot tout seul ‘’charge’’ en abréviation de charge linéique, qui est le cas d'une charge uniformément répartie sur la longueur d’une poutre, dont l’unité est le N/m   

C'est le cas de certaines poutres travaillant en flexion (exemple d'une passerelle qui supporte un revêtement uniformément pesant)

W'c= Fp/ l

où W’c(N/m)= charge linéique (poids uniformément réparti)

Fp(N)= charge (poids)

l(m) est la longueur de la poutre. La largeur est supposée unitaire (1 m.)

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