Un tube qui monte en température s'allonge, et cet allongement se calcule en une ligne. Allongement = coefficient de dilatation x longueur x écart de température. Tout ce guide tient dans cette formule. Vous y trouverez le tableau des coefficients par matériau, un exemple complet sur un réseau de chauffage de 12 mètres, puis ce que le résultat impose à votre supportage. Certains installateurs parlent encore de dilatement, le phénomène est le même. Nous concevons des colliers et des supports de canalisation depuis Serris, en Seine-et-Marne, et nous voyons chaque année des fixations reprises après la première mise en chauffe, faute d'avoir posé ce calcul au bon moment. Comptez cinq minutes pour le poser proprement, valeurs de référence à l'appui.
La formule de la dilatation linéaire et ses unités
La dilatation linéaire d'un tube se calcule avec la formule ΔL = α x L x ΔT. Trois termes, pas un de plus.
- α est le coefficient de dilatation linéaire du matériau. Il s'exprime en millionièmes par kelvin, noté 10⁻⁶ par K, ou directement en millimètres par mètre et par kelvin selon les documents. Les deux écritures disent la même chose, 12 x 10⁻⁶ par K équivaut à 0,012 mm par m et par K.
- L est la longueur du tronçon droit, en mètres, mesurée entre les points qui tiennent réellement le tube.
- ΔT est l'écart entre la température de montage et la température de service, en kelvins. Un écart de 50 °C vaut 50 K, aucune conversion à faire.
Le résultat ΔL sort en millimètres si vous travaillez en mm par m et par K. C'est l'unité du chantier, la dilatation acier en mm par m se retient mieux qu'une notation scientifique. Le calcul vaut aussi dans l'autre sens, un réseau d'eau glacée se contracte comme un réseau de chauffage s'allonge. Et la dilatation thermique de l'acier n'a rien d'un cas d'école, elle travaille à chaque cycle de chauffe, des centaines de fois par saison.
Coefficient de dilatation de l'acier et tableau des matériaux
D'où sortent nos valeurs ? Règle maison, aucun coefficient de mémoire. Le tableau des coefficients de dilatation ci-dessous reprend uniquement des valeurs publiées par des tables de référence techniques, pour la plage 20 à 100 °C. Quand les sources divergent légèrement, nous donnons la fourchette plutôt qu'une fausse précision. Pour une valeur contractuelle, appuyez-vous sur la référence normative en vigueur.
| Matériau | Coefficient (x 10⁻⁶ par K) | Soit en mm par m pour 50 K |
|---|---|---|
| Acier | 11 à 12 | 0,55 à 0,60 |
| Inox | 16 à 17 | 0,80 à 0,85 |
| Cuivre | 16,6 à 18 | 0,83 à 0,90 |
| Aluminium | 23 à 25 | 1,15 à 1,25 |
| PVC | 78 à 80 | 3,90 à 4,00 |
| PER, polyéthylène réticulé | 220 | 11,00 |
| Multicouche PE-alu | 26 | 1,30 |
Vous cherchiez le coef dilatation acier en vitesse, c'est la première ligne. La colonne en mm par m pour 50 K est un simple produit des valeurs du tableau, pratique pour estimer un tronçon de tête.
Dilatation acier, la lecture qui évite les mauvaises surprises
L'acier est le matériau le plus cherché et le moins surprenant du tableau. La dilatation des aciers de construction varie peu d'une nuance à l'autre, les tables de référence donnent la même valeur de 12 x 10⁻⁶ par K pour un S 235 et un S 355. L'inox joue dans une autre catégorie, 16 à 17 x 10⁻⁶ par K selon la nuance, soit un bon tiers de plus que l'acier au carbone. Conséquence directe en bureau d'études, copier le coefficient acier sur une colonne inox sous-estime l'allongement réel. Nous déconseillons ce raccourci, il se paie sur les réseaux d'eau chaude sanitaire bouclés, qui restent en température toute l'année.
Dilatation aluminium, le double de l'acier
Pourquoi un fabricant de supportage publie-t-il la dilatation aluminium ? Parce que l'aluminium est au cœur de nos supports. Nos supports corbeau en AS13, le 101 nu et le 121 isophonique, sont conçus par Celt et testés au LNE. Côté chiffres, l'aluminium s'allonge de 23 à 25 x 10⁻⁶ par K, le double de l'acier. Le métal du support et le métal du tube ne vivent donc pas au même rythme, raison de plus pour laisser le tube travailler dans sa fixation plutôt que de tout verrouiller.
PVC, PER et multicouche, les tubes qui bougent vraiment
Les tubes de synthèse changent d'échelle. Le PVC s'allonge six à sept fois plus que l'acier, le PER près de vingt fois d'après les valeurs du tableau. Un tube PE de 50 mètres prend ainsi environ 500 mm pour une amplitude de 50 °C. Un demi-mètre. Qui imagine reprendre un demi-mètre sans l'avoir prévu ? Le multicouche PE-alu fait exception avec 26 x 10⁻⁶ par K, un comportement proche des métaux. Les coefficients des tubes de synthèse varient toutefois d'un fabricant et d'une gamme à l'autre, vérifiez la documentation datée du tube réellement posé.
Exemple de calcul, 12 mètres de chauffage qui passent de 20 à 70 °C
Prenons un cas type de chaufferie. Un tronçon droit en tube acier de 12 mètres, monté à 20 °C, mis en service à 70 °C. L'écart de température fait 50 K.
- Coefficient acier retenu, 0,012 mm par m et par K, la valeur haute des tables de référence.
- Calcul, ΔL = 0,012 x 12 x 50.
- Résultat, 7,2 mm d'allongement à la mise en température. Avec la valeur basse de 11 x 10⁻⁶ par K, le même tronçon donne 6,6 mm.
Sept millimètres, est-ce vraiment un sujet ? Oui, pour une raison simple, le tube ne demande la permission à personne. S'il ne peut pas s'allonger librement, il pousse sur ses fixations et sur les équipements. Retenez l'ordre de grandeur en dilatation acier, 0,6 mm par m pour 50 K d'écart.
Le même tronçon de 12 mètres en PER donne un tout autre résultat, 0,22 x 12 x 50 = 132 mm avec le coefficient de 220 x 10⁻⁶ par K. Treize centimètres contre sept millimètres, dix-huit fois plus. Voilà pourquoi le matériau du tube se vérifie avant tout dimensionnement, jamais après.
Demandez votre devis ou la documentation technique au 01 64 17 84 01.
Pourquoi ce calcul commande le choix du supportage
Un allongement calculé ne sert à rien si le supportage le contredit. Le rôle d'une fixation n'est pas d'immobiliser le tube sur toute la ligne, il est de le tenir au bon endroit et de le laisser travailler là où le mouvement doit passer. Le tube doit pouvoir coulisser dans la plupart de ses colliers, sans serrage qui bride ni flottement qui laisse battre la ligne. Un collier choisi au bon diamètre, posé à la bonne hauteur, accompagne ce mouvement au lieu de le subir. Les principes de pose et la répartition des fixations sont détaillés sur notre page supportage de canalisation, et notre gamme de colliers couvre l'évacuation, le chauffage et l'adduction d'eau.
Notre légitimité sur ce sujet vient de la conception, pas du négoce. Celt dessine ses colliers et ses supports, possède ses propres moules et outillages, et propose des produits fabriqués en France et testés au LNE. Plusieurs de nos produits sont brevetés, comme le TOPCELT. Cette expertise du supportage se documente, voyez notre page fabricant français.
Une dilatation bloquée se paie toujours quelque part
Que se passe-t-il quand personne n'a fait le calcul ? Le tube s'allonge quand même. Les efforts se reportent alors sur ce qui n'était pas prévu pour les reprendre. Sur le tube d'abord, contraintes de compression, flambage des grandes longueurs, fatigue aux soudures et aux raccords. Sur les fixations ensuite, colliers cisaillés, chevilles arrachées, supports déformés. Aux traversées de parois enfin, le tube pousse sur le gros œuvre et les rebouchages fissurent.
Il y a aussi la signature sonore, des claquements à chaque mise en température et des grincements de frottement, le symptôme que l'occupant entend avant vous. Notre guide des bruits de canalisations détaille le diagnostic complet. Côté fixation, la version isolée découple le tube du bâti, nos modèles 121 corbeau aluminium, 421 poire évacuation et 521 poire chauffage embarquent une bague isolante EPDM, voyez nos colliers isophoniques.
Votre allongement est calculé, et maintenant ?
Le chiffre obtenu n'est pas une fin en soi, c'est la donnée d'entrée du dimensionnement de la compensation. Un réseau bien conçu organise le mouvement, des points fixes tiennent la ligne, des guides la dirigent, et un organe dédié absorbe l'allongement, lyre, compensateur ou tracé existant. Où placer quoi, comment choisir la solution, quelles erreurs éviter, nous y avons consacré un guide complet, lisez la compensation de la dilatation avec votre valeur de ΔL en main. Besoin d'un appui fabricant entre les deux, configuration spéciale ou gros diamètre ? Notre bureau d'études répond en direct depuis Serris.
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