Les poutres structurelles sont utilisées dans la construction de ponts, de bâtiments commerciaux et de maisons. Une poutre en porte-à-faux est généralement une pièce horizontale supportée uniquement à une extrémité, ou supportée aux deux extrémités et sans support au milieu. La déflexion en porte-à-faux est la quantité de mouvement vertical qui se produira lorsque des charges supplémentaires sont placées sur la poutre.
Les ponts utilisent des poutres structurelles pour supporter les charges des véhicules et des piétons. Les restrictions de conception ou de terrain peuvent exiger que les supports de poutre soient placés à une extrémité de la poutre, ou dans les ponts uniquement aux extrémités pour permettre une zone ouverte sous le pont. Ces poutres en porte-à-faux peuvent être supportées à une extrémité pour des raisons de conception esthétique ou artistique, ou parce que le terrain peut ne pas convenir aux supports de pont à l’autre extrémité. Les ponts-levis, qui peuvent s’ouvrir et se fermer pour permettre aux navires de passer, reposent souvent sur des systèmes de poutres en porte-à-faux pour leur permettre de s’incliner ou de s’ouvrir.
Les bâtiments utilisent des poutres pour supporter les planchers et transfèrent les charges sur des supports verticaux appelés colonnes. Les poutres en porte-à-faux dans les bâtiments créent des plans d’étage ouverts avec des colonnes de support minimales. Les poutres en porte-à-faux à support unique sont souvent utilisées pour les balcons, les allées piétonnes ou les lignes de toit prolongées.
Lorsqu’une poutre est placée dans une structure, les charges passent horizontalement aux deux extrémités si elles y sont supportées, mais la poutre descend au centre sous charge. Une poutre en porte-à-faux soutenue à une extrémité se pliera à l’extrémité libre lorsque des charges sont ajoutées et à cause de la charge de la structure elle-même. Il s’agit d’une déflexion en porte-à-faux et il est important de déterminer l’effet des charges avant la construction. L’ajout d’un support structurel à partir de câbles ou d’autres poutres peut aider à réduire la déflexion et permettre des limites de charge acceptables plus élevées.
La valeur de la déflexion du porte-à-faux dépend de plusieurs facteurs. Le bois, l’acier ou le plastique ont tous des valeurs différentes de déflexion sous charge. La longueur de la poutre créera différentes charges statiques, ou les charges dues au poids, et les charges dynamiques, qui sont des charges causées par le mouvement des personnes ou des véhicules. La position de la charge est très importante pour comprendre la déflexion du porte-à-faux, car une charge en un point créera des caractéristiques de flexion différentes d’une charge répartie sur la longueur de la poutre.
Les concepteurs conçoivent normalement les poutres pour les charges maximales attendues et un facteur de sécurité. Un pont supportera des charges différentes en fonction de la circulation et des facteurs piétonniers, tels que l’heure de la journée. Des études sont normalement effectuées pour une conception de pont proposée afin de déterminer la densité de trafic maximale.
Les charges de conception du bâtiment sont affectées par l’ameublement, l’occupation et les conditions de vent. Les ingénieurs en structure disposent de tableaux de données pour différentes conceptions de plancher de bâtiment, longueurs de poutres et matériaux. Les données sur le vent peuvent être déterminées à partir des conditions météorologiques historiques de la région. Au fur et à mesure que le bâtiment subit différentes personnes ou charges de vent, la quantité de déflexion en porte-à-faux change régulièrement. Les données de conception incluront ces changements et des tolérances de sécurité supplémentaires.