Qu’est ce que le mégapascal (MPa) que l’on retrouve systématiquement accolé aux matériaux de construction ? En quoi cette valeur est importante, et que signifie t’elle ?
En construction, le mégapascal ou « MPa » est la valeur qui permet de connaitre la quantité de pression qu’un matériau peut supporter. Le Mégapascal étant lui-même une unité de pression (contrainte).
En d’autre termes, et pour faire simple : Plus un matériaux peut supporter une pression (force verticale exercée) plus il peut être empilé et/ou recevoir une charge importante.
Faisons le tour du concept ensemble, vous allez comprendre rapidement avec des exemples concrets.
Le mégapascal dans la construction
Comme son nom l’indique, le mégapascal (MPa) vaut 1 million de pascals. Cette valeur est également transposable en Newton ou en Joules. 1 Mégapascal vaut 1 Newton au mètre carré et 1 millijoule au mètre cube.
En ce qui nous concerne, la valeur la plus courante dans le bâtiment demeure le MPa, car c’est celle que nous retrouvons sur tous les matériaux de constructions.
Le mégapascal peut s’exprimer sur un grand nombre de calculs de structures mais celui qui nous intéresse nous, est la capacité de rupture. Ou plus précisément, la résistance à la rupture.
Parfois vous trouverez des valeurs en kPa (KiloPascal) surtout lorsqu’il s’agit de charges uniformément réparties tels que les planchers par exemple. Le kPa est le plus souvent annoté en kN/m2, car c’est la mesure réellement utilisée pour définir : Les charges.
En résumé :
- Le MPa (mégapascal) doit vous aiguiller sur la notion de « résistance ».
- Le kN doit vous aiguiller sur la notion de « charge » dont on sait qu’elle est en réalité une « force » exercée.
- Le premier devant supporter le second !
Consulter la définition du Mégapascal sur Wikipédia.
Comprendre la notion
Pour bien comprendre la notion de résistance à la pression (ou à la compression), je vais vous donner quelques exemples très rationnels.
Si je marche sur une dalle, j’applique une force, exprimée en décanewton (daN). La dalle béton qui supporte mon poids, reçoit quant à elle une force et doit donc pouvoir la supporter. Cette résistance s’exprime en MPa (mégapascal).
Un parpaing, exerce donc une force sur la dalle, mais il doit lui aussi pouvoir supporter tous les autres parpaings qui sont au-dessus de lui.
La notion de mégapascal (MPa) est donc incontournable pour calculer si ce parpaing pourra résister à ceux qui sont au-dessus !
C’est la raison pour laquelle on doit patienter 20 à 30 jours pour monter les élévations sur une dalle fraîche : Elle doit obtenir la résistance nécessaire de 30 MPa selon les Eurocodes 8.
Autre exemple :
Les montants d’ossature bois remplacent les parpaings lors d’une construction bois, et doivent tout de même en assurer le rôle : Gérer efficacement la descente de charge.
Ces derniers sont donc également soumis à un classement lui aussi calculé en MPa.
En d’autres termes, un montant d’ossature bois ou un poteau sont dimensionnés en fonction de leur résistance à la compression.
Une solive, quant à elle, sera dimensionnée en fonction de sa résistance à la flexion.
Cas pratiques nécessitant les calculs de résistance en MPa
J’ai récemment rédigé un article sur les fondations sur pilotis béton, c’est le cas le plus parlant pour comprendre le processus.
On dimensionne le diamètre des pilotis en fonction de leur capacité à supporter les charges : Dans ce cas les élévations d’une maison.
Lire mon article sur les pilotis béton.
Lors du calcul de dimensionnement de poutres en bois ou bien de section des éléments d’une ferme par exemple (charpente), il est souvent nécessaire de calculer la « bande de chargement ». C’est d’ailleurs également le cas pour le calcul d’un plancher.
La bande de chargement correspond au poids que reçoivent les pannes (ou les solives) et notamment le poids de la tuile, des liteaux, des voliges etc.
Dans ce cas, on renseigne ce poids cumulé en décanewton car il s’agit bien de la force exercée (daN) , et non de la force opposée (MPa).
Enfin, pour dernier exemple j’évoquerai celui du linteau, ou du prélinteau (sur lequel j’ai récemment rédigé un article), qui nécessite de ne pas dépasser la valeur en Méga Pascal maximum indiquée sous risque que ce dernier cisaille.
- Lire mon article sur le linteau.
- Lire mon article sur le prélinteau.
Valeurs courantes des matériaux en Mégapascal (MPa)
- Brique alvéolée : 2.7 MPa
- Parpaing B40 : 4 MPa
- Parpaing B60 : 6 MPa
- Bloc de béton cellulaire : 4.50 MPa
- Montant d’ossature bois en sapin : 18 MPa (classe C18)
- Montant d’ossature bois en Douglas : 24 MPa (classe C24)
- Béton C25/30 : 25 MPa et 30 MPa (à 28 jours de séchage)
NOTA : Il faut savoir que certains adjuvants pour béton permettent de donner une résistance mécanique de 25 MPa sous 3 jours de séchage, d’autres sous 24 heures. Certains permettent même d’atteindre la résistance sous 3 heures.
Pour réaliser la conversion de Mégapascal en Pascal, il faut multiplier la valeur par le méga : Autrement dit 1 million (1e+6). Un mégapascal vaut donc 1 million de pascal.
- 1 MPa = 1 000 000 Pa
A quoi sert le mégapascal en bâtiment ?
Cette question mérite en effet qu’on la pose car elle est au cœur des efforts et des contraintes sur les matériaux, dont j’évoque très régulièrement les avantages, ou les failles.
En connaissant cette notion, il est possible de dimensionner les ouvrages afin d’éviter les désordres immédiats ou sur le long terme. Si vous ne maîtrisez pas le principe du binôme daN / MPa vous ne pourrez pas dimensionner une charpente, un plancher, un solivage ou un linteau ou prélinteau.
Lorsque vous devez rapidement réaliser une note de calcul et que vous n’avez pas le temps de passer par un bureau d’étude, le simple fait de connaître la résistance à la compression d’un matériaux peut vous aiguiller dans la solution à mettre en œuvre. Du moins en attente d’une véritable étude si nécessaire.
Dans tous les cas, sachez qu’il est question de résister au poids, donc directement ou indirectement à la fameuse notion de descente de charge. Cette dernière peut à elle seule générer le cisaillement d’un linteau s’il est mal dimensionné.
Lire mon article sur la descente de charge.
C’est en maîtrisant ces notions que vous pourrez, par exemple, réaliser une ouverture dans un mur porteur sans danger. Pour donner un autre exemple, cela vous permettra de savoir rapidement si une toiture supporterait un complexe d’isolant en SARKING. Les exemples sont nombreux.
Attention aux raccourcis
Un parpaing de classe B40 proposant une résistance de 4 MPa ne signifie pas pour autant que vous pourrez empiler 200 parpaings les uns par dessus les autres. Il faut éviter d’emprunter des raccourcis et ainsi prendre le risque de se tromper sur un chantier lors de la réalisation d’un ouvrage.
Pour exemple, le simple calcul de la bande de chargement d’une couverture en toiture n’est pas la seule force qui s’exerce sur les pannes ou les solives : Il y a également la force du vent, et celle de la neige.
Ces forces entrent en complément du seul poids des voliges, des tuiles, et des liteaux.
D’autres moments de force viennent contrarier tout ce que j’évoque plus haut :
- L’élancement
- Le cisaillement
- Etc.
Conclusion
Au même titre qu’il est nécessaire de maîtriser la notion de force appliquée (en daN), il est impératif d’être à l’aise avec la résistance des matériaux ou des ouvrages, qui s’exprime en mégapascal.
Sans cela, il vous sera difficile, ou tout simplement impossible, d’adapter vos travaux et votre mise en œuvre sur tel ou tel chantier. Autrement dit, ce qui paraît très théorique de prime abord, devient très concret lorsqu’on doit poser un linteau, ou débiter une poutre !
Nous verrons très prochainement l’importance du binôme MPa / daN avec la description et l’explication des forces appliquées.
Merci pour vos lectures et bon chantier.
Serge USTUN.
Crédit photo de couverture : Licentia Poetica / Infographie S.USTUN.
