Quelles sont les dimensions d'une poutrelle en acier et leurs charges admissibles ?

Les dimensions des poutrelles en acier déterminent directement la capacité portante, la rigidité et la sécurité d’une structure métallique. Dans une charpente métallique, une mezzanine industrielle ou une ouverture dans mur porteur, choisir les bonnes dimensions d’une poutrelle en acier ne se limite pas à la hauteur visible : il faut analyser la hauteur (h), la largeur d’aile (b), l’épaisseur d’âme, l’épaisseur d’aile, le poids au mètre linéaire et les charges admissibles selon la portée.

Les tableaux normatifs (IPE, IPN, HEA, HEB, UPN, UPE) permettent d’identifier ces paramètres et de relier section ↔ poids ↔ résistance mécanique, conformément aux normes NF EN et à l’Eurocode 3.

Cette page structure les dimensions de poutrelle en acier par famille de profilé, explique la lecture des tableaux techniques et met en relation dimension et charge admissible. L’objectif est de vous aider à sélectionner une section adaptée avant consultation d’une gamme produit ou échange avec un fournisseur.

Les dimensions d’une poutrelle en acier reposent sur plusieurs paramètres normalisés :

• Hauteur (h) : distance totale entre les deux faces externes des ailes. Elle influence directement le moment d’inertie et la résistance en flexion.
  
• Largeur d’aile (b) : largeur horizontale des ailes. Elle conditionne la stabilité latérale et la surface d’appui.
  
• Épaisseur d’âme (e ou a) : épaisseur de la partie verticale centrale. Elle intervient dans la résistance au cisaillement.
  
• Épaisseur d’aile : épaisseur des parties horizontales. Elle impacte la rigidité et la capacité en compression.
  
• Rayon de congé (r) : arrondi entre âme et aile, influençant la répartition des contraintes.
  
• Aire de section (A) : surface totale de la section exprimée en cm², liée à la masse linéique et aux performances mécaniques.

📊 Schéma simplifié d’un profil en I (vue en coupe)

←──── b ────→

┌─────────────────┐

│ │ ↑

│ │ │ épaisseur d’aile

└───────┬─────────┘ ↓

│

│ ← épaisseur d’âme (e)

│

┌───────┴─────────┐

│ │

│ │

└─────────────────┘

↑

h

💡 À retenir :

• La hauteur (h) influence la performance en flexion.
• L’épaisseur d’âme agit sur la résistance au cisaillement.
• La largeur d’aile stabilise le profil.
• L’aire de section conditionne le poids théorique.

Les dimensions d’une poutrelle en acier IPN couvrent des hauteurs usuelles de 80 à 300 mm. Les ailes sont inclinées, l’épaisseur d’âme varie avec la section et la largeur augmente progressivement avec la hauteur. Cette géométrie influence le travail en flexion et la stabilité latérale, notamment en linteau ou en renfort de plancher.

Le poids au mètre linéaire progresse fortement avec la hauteur et l’aire de section. Un IPN 80 reste adapté à des charges modérées sur courte portée, tandis qu’un IPN 300 supporte des charges plus élevées en travail sur deux appuis. Cette corrélation section ↔ kg/m ↔ capacité portante est déterminante en dimensionnement de poutrelle.

Les dimensions des poutrelles en acier IPE s’étendent de 80 à 600 mm de hauteur. Les ailes sont parallèles et la largeur b reste proportionnelle à la hauteur h, avec une épaisseur d’âme plus constante que les IPN. Cette géométrie améliore la régularité du module de flexion, recherchée en charpente métallique ou plancher collaborant.

Les IPE présentent des ailes parallèles et des épaisseurs plus homogènes, alors que les IPN ont des ailes inclinées et une épaisseur variable. À hauteur équivalente, l’IPE offre une aire de section mieux répartie et une performance en flexion plus régulière. En rénovation légère, l’IPN reste courant ; en ossature neuve, l’IPE facilite le calcul et l’assemblage.

Les dimensions des poutrelles en acier HEA se caractérisent par des ailes larges et une section importante par rapport aux profils en I. Les hauteurs usuelles vont de 100 à 400 mm, avec une largeur proche de la hauteur. Cette géométrie favorise le travail en compression et en flexion, adaptée aux poteaux acier et ossatures de bâtiment industriel.

À hauteur identique, le HEB possède une épaisseur d’âme et d’aile supérieure au HEA, ce qui augmente la masse linéique et la capacité portante. Le HEB est utilisé lorsque les charges concentrées ou les efforts en compression sont plus élevés, par exemple en poteau principal de hangar métallique.

Les dimensions d’une poutrelle en acier UPN ou UPE couvrent des hauteurs de 80 à 300 mm. Le profil en U comporte une âme verticale et deux ailes latérales. Les UPN ont des ailes inclinées ; les UPE présentent des ailes parallèles. La largeur b et l’épaisseur d’âme influencent la rigidité en flexion et la stabilité en traverse ou encadrement.

En travail sur deux appuis avec charge uniformément répartie, les profils en U fléchissent selon l’axe vertical. Les charges admissibles sont calculées hors poids propre, avec une contrainte admissible de 12 kg/mm² en approche simplifiée. Plus la hauteur h augmente, plus la capacité portante progresse, sous réserve de stabilité latérale.

Un tableau de dimensions des poutrelles en acier présente généralement les colonnes suivantes :

• h : hauteur totale du profil (mm)
  
• b : largeur d’aile (mm)
  
• e ou a : épaisseur d’âme (mm)
  
• tf : épaisseur d’aile (mm)
  
• r : rayon de congé (mm)
  
• A : aire de section (cm²)
  
• kg/m : poids au mètre linéaire (masse linéique théorique)
  
• Ix / Iy : moment d’inertie selon axe fort ou axe faible
  
• Wx : module de flexion
  

Le moment d’inertie Ix correspond à la résistance à la flexion autour de l’axe fort. Si votre poutrelle travaille en pose horizontale sur deux appuis, c’est cette valeur qui devient prioritaire.

L’aire de section A détermine la masse et participe au calcul de la contrainte admissible (souvent 12 kg/mm² en approche simplifiée).

📊 Tableau explicatif simplifié

💡 Repères

• Plus h augmente, plus Ix progresse fortement.
• Le kg/m augmente avec l’aire de section.
• Les valeurs sont théoriques et soumises aux tolérances de laminage.

Les tableaux de charges admissibles indiquent généralement des charges uniformément réparties exprimées en kg ou en kN, pour une poutrelle travaillant en flexion sur deux appuis simples.

Les colonnes correspondent à des portées standard : 2 m, 3 m, 4 m, 5 m, etc. La charge indiquée ne comprend pas toujours le poids propre du profil.

📌 Exemple pédagogique simplifié

Un IPE 200 en acier S235, posé sur deux appuis avec une portée de 4 m, peut supporter une charge uniformément répartie inférieure à celle admissible à 3 m. La capacité portante diminue rapidement lorsque la longueur augmente, car le moment fléchissant progresse avec le carré de la portée.

📊 Tableau illustratif simplifié (valeurs indicatives)

Si votre projet concerne une passerelle technique de 5 m de portée, la hauteur du profil devra augmenter pour maintenir la contrainte admissible à 12 kg/mm² et limiter la flèche.

Pour une TPE du bâtiment réalisant un linteau de 2,5 m, les marges sont plus confortables et le choix peut se porter sur une section inférieure.

La hauteur h est le paramètre qui influence le plus la performance en flexion. Lorsque la hauteur augmente, le moment d’inertie Ix progresse de manière significative. Cette grandeur mesure la capacité du profil à résister au moment fléchissant.

Concrètement :

• Doubler la hauteur ne double pas la résistance : l’augmentation est beaucoup plus importante.
  
• Le module de flexion Wx croît avec la distance entre fibres extrêmes.
  
• La rigidité limite la flèche admissible.

📉 Schéma explicatif simplifié

Portée L

|---------------------|

Charge uniforme ↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓

Moment fléchissant max au centre

Plus h est grand → plus Ix augmente → plus la contrainte diminue

📌 Points clés

• h impacte directement Ix et Wx.
• Une section plus haute réduit la contrainte en flexion.
• La flèche diminue avec l’augmentation de la rigidité.

La portée (L) correspond à la distance entre appuis. En travail en flexion sur deux appuis simples, le moment fléchissant maximal augmente avec le carré de la portée.

Cela signifie qu’une augmentation de longueur de 3 m à 5 m entraîne une baisse importante de la charge admissible pour une même section.

Les tableaux normatifs présentent souvent des charges uniformément réparties calculées avec une contrainte admissible de 12 kg/mm², hors poids propre.

📊 Tableau synthétique indicatif (même profil)

Dans une grande entreprise logistique installant une passerelle technique de 5 m, la section devra être nettement supérieure à celle utilisée dans un atelier avec 3 m de portée.

⚙️ Autres paramètres à considérer :

• Appui simple ou encastré
• Orientation axe fort / axe faible
• Type d’acier S235 ou S275
• Charge permanente + charge d’exploitation

Si votre situation implique une grande portée ou une charge concentrée (support de machine, équipement lourd), la portée devient le critère prioritaire avant même le choix de la famille de profil.

Les dimensions des poutrelles en acier sont définies par des normes européennes garantissant la standardisation des profils laminés à chaud.

• NF EN 10025 / EN 10025-2 : caractéristiques mécaniques des aciers de construction (S235, S275).
• NF EN 10034 : tolérances des IPE, HEA, HEB.
• NF EN 10279 : dimensions des UPN et UPE.
• EN 1090 : exigences d’exécution des structures métalliques.

Ces références assurent la compatibilité avec l’Eurocode 3 pour le dimensionnement.

Les profilés présentent des tolérances de laminage encadrées : variation admissible sur hauteur h, épaisseur d’âme, épaisseur d’aile et rectitude. Ces écarts influencent l’assemblage soudé ou boulonné et l’interface acier-béton.

Pour une structure certifiée EN 1090, la conformité aux tolérances conditionne la sécurité structurelle et la validation par le bureau d’étude.

Le dimensionnement de poutrelle repose sur plusieurs paramètres :

• portée entre appuis,
• charge permanente et charge d’exploitation,
• orientation axe fort / axe faible,
• type d’appui (simple ou encastré),
• environnement intérieur ou exposé à la corrosion.

Pour une PME industrielle installant un support d’équipement lourd, la charge concentrée devient prioritaire. En rénovation d’ouverture mur porteur, la portée et la flèche admissible dominent le choix.

Lorsque les charges sont élevées ou que la structure impacte un mur porteur, une note de calcul conforme à l’Eurocode 3 est recommandée. Le bureau d’étude vérifie moment d’inertie, module de flexion et stabilité globale selon nuance S235 ou S275.

💡 Repère pratique

• Ouverture structurelle en maçonnerie
• Poteau acier recevant plusieurs poutres
• Portée supérieure à 5 m
• Charges d’exploitation importantes

Dans ces cas, la validation technique sécurise la capacité portante et la conformité normative.

La consultation d’une gamme repose d’abord sur la hauteur h (80, 100, 120, 160, 200 mm…), puis sur la famille de profilé (IPE, IPN, HEA, HEB, UPN, UPE). Le poids au mètre linéaire et l’aire de section affinent ensuite le choix selon la charge admissible et la portée prévue. Cette logique permet de comparer rapidement les dimensions des poutrelles en acier adaptées à votre projet.

Si votre priorité est la portée, commencez par filtrer par hauteur.
Si la contrainte est la charge concentrée ou la compression, orientez-vous vers des sections à ailes larges.

Cette approche facilite l’identification des dimensions d’une poutrelle en acier cohérentes avec votre contexte avant consultation détaillée des tableaux de charges ou échange technique avec un fournisseur.