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TOLE ACIER
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Poids de l'acier, de l'inox et de l'aluminium : formules et tableaux
Cette page est une fiche de calcul, pas un guide d'achat. Elle donne les masses volumiques utiles, les deux formules qui couvrent 95 % des cas, et des tableaux prêts à lire pour la tôle et les profilés courants. Objectif : savoir en trente secondes ce que pèse une pièce avant de la commander, de la porter ou de la fixer.
Les masses volumiques à retenir
Définition
La masse volumique est la masse d'un volume donné de matière. On l'exprime en g/cm³ ou en kg/m³, et le passage de l'une à l'autre est un facteur 1 000 : 7,85 g/cm³ égale 7 850 kg/m³. C'est la seule constante dont dépend tout le reste du calcul.
| Métal | Masse volumique | Rapport à l'acier |
|---|---|---|
| Acier au carbone (S235) | 7,85 g/cm³ | Référence |
| Inox austénitique (304L, 316L) | 7,93 g/cm³ | Environ 1 % de plus |
| Aluminium (alliages courants) | 2,70 g/cm³ | Près de trois fois moins |
L'acier galvanisé se calcule avec la valeur de l'acier. Le revêtement de zinc pèse peu : sur une tôle DX51D-Z275, le zinc représente 275 g par mètre carré, deux faces confondues, soit environ 3 % du poids d'une tôle de 1 mm. L'acier corten se calcule lui aussi à 7,85 g/cm³, sa composition ne modifie pas la densité de manière utile.
L'écart de 1 % entre acier et inox est négligeable en pratique. Celui de l'aluminium ne l'est jamais : à dimensions égales, une pièce alu pèse 34 % du poids de la même pièce en acier. C'est tout l'argument de l'alu sur les ouvrages manipulés, comme le rappelle notre comparatif entre tôle aluminium et tôle acier.
Ce que la nuance ne change pas
Passer d'un S235 à un S355 ne modifie pas la masse volumique : les deux valent 7,85 g/cm³. Ce qui change, c'est la limite d'élasticité, donc la charge que la pièce encaisse, pas ce qu'elle pèse. Même logique entre un 304L et un 316L, séparés par leur tenue à la corrosion et non par leur densité. Le poids ne dit donc rien de la résistance, et l'inverse est vrai aussi.
Le cas des alliages d'aluminium
Les alliages courants tournent autour de 2,66 à 2,70 g/cm³ selon leur composition. La valeur de 2,70 retenue ici couvre l'usage général avec une marge de sécurité de l'ordre de 1 %, ce qui est plus petit que l'incertitude de tolérance sur l'épaisseur de la pièce elle-même.
Poids d'une tôle : la règle du millimètre
Un millimètre d'épaisseur d'acier pèse 7,85 kg par mètre carré. Tout le calcul d'une tôle tient dans cette phrase : multipliez l'épaisseur en millimètres par 7,85, vous avez le poids au mètre carré.
| Épaisseur | Acier, kg/m² | Inox, kg/m² | Aluminium, kg/m² |
|---|---|---|---|
| 0,8 mm | 6,28 | 6,34 | 2,16 |
| 1 mm | 7,85 | 7,93 | 2,70 |
| 1,5 mm | 11,78 | 11,90 | 4,05 |
| 2 mm | 15,70 | 15,86 | 5,40 |
| 3 mm | 23,55 | 23,79 | 8,10 |
| 4 mm | 31,40 | 31,72 | 10,80 |
| 5 mm | 39,25 | 39,65 | 13,50 |
| 6 mm | 47,10 | 47,58 | 16,20 |
| 8 mm | 62,80 | 63,44 | 21,60 |
| 10 mm | 78,50 | 79,30 | 27,00 |
Exemple. Une tôle acier de 2 mm en 2000 x 1000 mm fait 2 m². Son poids est de 2 x 15,70, soit 31,4 kg. La même tôle en 5 mm pèse 78,5 kg, ce qui n'est plus une pièce que l'on manipule seul.
Tôle larmée, perforée, déployée : les cas particuliers
Une tôle larmée se désigne par deux chiffres, l'épaisseur de tôle puis l'épaisseur relief compris. Son poids se calcule sur l'épaisseur de base, majorée du supplément de matière des larmes, que seule la fiche du producteur donne précisément. Une tôle perforée et un métal déployé pèsent au contraire moins que leur épaisseur ne l'indique, puisqu'on en a retiré de la matière : appliquez le taux d'ouverture du produit au poids plein.
Compter un ouvrage entier, pas une pièce
Le poids qui compte est celui de l'assemblage. Un cadre de portillon en tube carré 40x40x2, deux montants de 1,80 m et deux traverses de 0,90 m, fait 5,40 m de tube, soit environ 12,9 kg. Ajoutez le remplissage : la même surface en tôle de 2 mm, soit 1,6 m², pèse 25 kg à elle seule et double le poids de l'ouvrage. C'est presque toujours le remplissage qui décide, pas l'ossature.
Le raccourci à retenir
Pour une tôle acier : poids en kg = longueur (m) x largeur (m) x épaisseur (mm) x 7,85. Aucune conversion d'unité à faire, les millimètres d'épaisseur se mélangent directement aux mètres de surface.
Poids d'un profilé au mètre
Pour un profilé, on raisonne en masse linéique, c'est-à-dire en kilos par mètre de longueur. Valeurs calculées pour les sections les plus courantes.
| Profilé | Acier, kg/m | Inox, kg/m | Aluminium, kg/m |
|---|---|---|---|
| Tube carré 25x25x2 | 1,44 | 1,46 | 0,50 |
| Tube carré 30x30x2 | 1,76 | 1,78 | 0,60 |
| Tube carré 40x40x2 | 2,39 | 2,41 | 0,82 |
| Tube carré 50x50x2 | 3,01 | 3,05 | 1,04 |
| Tube rectangle 40x20x2 | 1,76 | 1,78 | 0,60 |
| Rond plein Ø 12 | 0,89 | 0,90 | 0,31 |
| Rond plein Ø 16 | 1,58 | 1,59 | 0,54 |
| Rond plein Ø 20 | 2,47 | 2,49 | 0,85 |
| Carré plein 20x20 | 3,14 | 3,17 | 1,08 |
| Plat 40x5 | 1,57 | 1,59 | 0,54 |
| Plat 50x5 | 1,96 | 1,98 | 0,68 |
| Cornière 40x40x4 | 2,39 | 2,41 | 0,82 |
Ces valeurs valent pour les tubes acier, les plats, les ronds pleins inox, les carrés pleins inox et leurs équivalents en aluminium, la seule chose qui change étant la masse volumique appliquée.
Comment calculer une section qui n'est pas dans le tableau
Calculer l'aire de la section
En millimètres carrés. Un plein : longueur x largeur, ou pi x d² / 4 pour un rond. Un creux : aire extérieure moins aire intérieure, l'intérieur valant la dimension extérieure moins deux fois l'épaisseur.
Appliquer le coefficient
Multipliez cette aire en mm² par 0,00785 pour l'acier. Le résultat est directement en kilos par mètre. Utilisez 0,00793 pour l'inox et 0,00270 pour l'aluminium.
Multiplier par la longueur
En mètres. Une barre de 2,50 m d'un profilé à 2,39 kg/m pèse 5,98 kg. Additionnez ensuite pièce par pièce pour obtenir le poids total de l'ouvrage.
Vérifier l'ordre de grandeur
Un tube carré courant se situe entre 1 et 4 kg/m, une tôle entre 6 et 80 kg/m². Un résultat hors de ces plages signale presque toujours une erreur d'unité, le millimètre confondu avec le centimètre.
Les erreurs d'unité les plus fréquentes
Trois reviennent sans cesse. Mélanger centimètres et millimètres dans le calcul d'aire, ce qui fait varier le résultat d'un facteur 100. Oublier de retirer deux fois l'épaisseur pour l'intérieur d'un tube, et non une seule. Et calculer une tôle en volume plutôt qu'en surface, alors que la règle du millimètre évite complètement la conversion.
Exemple complet. Tube carré 40x40x2 : aire = 40² moins 36², soit 1600 moins 1296 = 304 mm². Poids = 304 x 0,00785 = 2,39 kg/m. Une barre de 6 m pèse donc 14,3 kg.
Pourquoi votre calcul diffère de la table du fabricant
Le calcul géométrique ignore les congés d'angle intérieurs et extérieurs des profilés creux et des cornières. Il surestime donc légèrement, de l'ordre de 2 à 3 %. Pour une commande ou une manutention, l'écart est sans conséquence. Pour un calcul de structure ou une pesée contractuelle, ce sont les tables normalisées du producteur qui font foi, en particulier sur les poutrelles dont le profil est trop complexe pour un calcul à la main.
À quoi sert ce calcul en pratique
Décider si vous portez la pièce. Une tôle de 5 mm en 2000x1000 pèse 78,5 kg. À deux, c'est faisable ; seul, c'est un accident.
Anticiper le transport. Le poids conditionne le mode de livraison, l'accès au véhicule et parfois le choix du retrait à l'atelier.
Vérifier un appui. Le poids propre d'un ouvrage s'ajoute à sa charge d'exploitation, sujet traité dans notre article sur la charge admissible de l'acier.
Comprendre un prix. Le métal s'achète au poids en amont de la filière, ce qui explique les variations décrites dans notre suivi du prix de l'acier.
Arbitrer entre deux matières. À rigidité comparable, le gain de poids de l'aluminium se paie en épaisseur supplémentaire : le calcul remet les deux options à leur place.
Dimensionner une fixation. Connaître le poids suspendu est le point de départ de tout choix d'ancrage, avant même la question du support.
Sources & références
- NF EN 10025-2 : aciers de construction non alliés, nuance S235JR.
- NF EN 10346 : produits plats en acier revêtus par immersion à chaud, désignation DX51D et classe de revêtement Z275.
- Masses volumiques d'usage : 7,85 g/cm³ pour l'acier au carbone, 7,93 g/cm³ pour les inox austénitiques, 2,70 g/cm³ pour les alliages d'aluminium courants.
- Valeurs des tableaux calculées géométriquement, congés d'angle non déduits.
Questions fréquentes
Quelle est la masse volumique de l'acier ?
7,85 g/cm³, soit 7 850 kg/m³. Cette valeur vaut pour les aciers de construction au carbone, y compris galvanisés et corten. Les inox austénitiques montent à 7,93 g/cm³, un écart d'environ 1 % sans conséquence pratique.
Combien pèse une tôle acier de 2 mm ?
15,70 kg par mètre carré. En format 2000 x 1000 mm, soit 2 m², la tôle pèse 31,4 kg. La règle générale : épaisseur en millimètres multipliée par 7,85 donne le poids au mètre carré.
Comment calculer le poids d'un tube acier ?
Calculez l'aire de la section en mm², soit l'aire extérieure moins l'aire intérieure, puis multipliez par 0,00785 pour obtenir des kilos par mètre. Un tube carré 40x40x2 donne 304 mm², donc 2,39 kg/m.
L'inox est-il plus lourd que l'acier ?
Légèrement, d'environ 1 %. Un profilé inox à dimensions identiques pèse donc quasiment le même poids qu'en acier. La différence entre les deux se joue sur la corrosion et sur le prix, jamais sur la masse.
L'aluminium est-il vraiment trois fois plus léger ?
Oui à dimensions égales : 2,70 contre 7,85 g/cm³, soit 34 % du poids. Attention toutefois, l'aluminium étant moins rigide, une pièce équivalente demande souvent plus d'épaisseur, ce qui réduit le gain réel sur un ouvrage dimensionné.
Comment convertir des kg/m³ en g/cm³ ?
En divisant par 1 000. 7 850 kg/m³ donnent 7,85 g/cm³. L'inverse, multiplier par 1 000, est la source d'erreur la plus fréquente dans les calculs de poids métal.
Le zinc d'une tôle galvanisée change-t-il le poids ?
Très peu. Un revêtement Z275 correspond à 275 g de zinc par mètre carré, les deux faces réunies, soit environ 3 % du poids d'une tôle de 1 mm et moins de 1 % sur une tôle de 3 mm. On calcule donc une tôle galvanisée comme une tôle acier.
Où trouver le poids d'une poutrelle IPE ou HEA ?
Dans les tables normalisées du producteur, pas par le calcul : la section d'une poutrelle comporte des congés et des ailes d'épaisseur variable qu'une formule simple ne reproduit pas. Notre guide pour choisir entre IPE, HEA, HEB et UPN présente les familles et leurs usages.
