Dimensionnement profilés acier pour ouverture mur porteur en moellons ?

[tsauvage761]

Bonjour à tous,

J'ai en projet d'ouvrir un mur porteur de ma maison de 1930 sur 2.7m de large.
J’ai fais venir des maçons mais chacun y va a sa sauce sans vraiment prendre les charges en considération. L’un me met 2 HEA de 180, un autre 2 IPE de 240 et le dernier n’a jamais répondu !
Du coup je me suis lancé dans l’étude de ces charges pour comprendre un peu tout ca !

Au final :
Le mur est en moellons et fait 37cm d'épaisseur
En dessous de cette pièce il y a une cave
Au dessus, j'ai 2 étages : une chambre avec solivage et plancher bois qui repose sur ce mur
Le mur de cette chambre fait 3m de haut.
Une autre chambre dans les combles toujours avec solivage et plancher bois et un mur de 1.1m
J'ai une toiture à 4 pans avec couverture ardoise.

Je cherche à définir les types de fer les mieux appropriés pour cette ouverture.
J'ai donc fait mes calculs de charges pour les murs et planchers en incluant les charges d'exploitation pour chaque chambre et les charges climatiques.

Pour la toiture :
J’ai une pente de toit de 3.25m de long sur 2.7m de large : soit 8.78m²
Charges climatique 45 daN/m² (normandie), soit : 45x8.78=395kg
Toiture ardoise : 28daN/m², soit 28x8.78=246kg

Charpente : Je ne sais absolument pas comment c’est fait mais je me suis inspiré de ce topic : http://www.forumconstruire.com/const...opic-62466.php, désolé si je renvoi vers un autre forum ...

J’arrive à environ 150 daN, cela me parait faible …

Chambres de 16m² dans les combles :
Charge d'exploitation: 150 daN/m²
Plancher bois : 500daN/m²,
Parquet : 25daN/m²
Charge : (150+500+25)*16/2 =5400kg

Muret de 1.1m : 2300daN/m3, soit 2527kg

Chambres de 16m² du 1e étage :
Charge d'exploitation: 150 daN/m²
Plancher bois : 500daN/m²,
Parquet : 25daN/m²
Charge : (150+500+25)*16/2 =5400kg

Mur de 3m : 2300daN/m3, soit 6893kg

Mur de Salle à manger RDC (0.6m au-dessus du linteau à créer) : 2300 daN/m3, soit 1379kg

Total des charges : 14144 kg

Est-ce que je fais bonne route ?

En regardant des abaques je trouve un HEA de 220mm ou un HEB de 200. Cela vous semble t’il cohérent ?

Mais au vu de l'épaisseur du mur je voulais mettre 2 fers. Mais du coup est ce que la charge est divisée par 2 pour déterminer les types de fer à employer ou est ce que je garde ces fers et je les doubles tout simplement ?

Pour la procédure je voulais faire des piliers béton de 30cm d'appuie de chaque côté des fers
Étayage de la cave, des planchers puis ouverture sur la moitié de l'épaisseur du mur pour encastrement du premier fer. Scellement au mortier sans retrait puis ouverture sur l'autre moitié du mur et fixation des 2 fers par boulons de diamètre 20.

Qu’en pensez vous ?

Merci pour votre aide !!!
-----

[invite58706596]

Bonsoir tsauvage,

Dimensionnement fer > Wouaaahhh!! Tu fais fort là, tu m'étonnes que j'ai fait un détour...
Je vais demander de remplacer "fer" par "profilé acier" quand même...

Est-ce que je fais bonne route ?

Bonne autoroute, oui...
Pour tes chambres, j'ai relevé 500 daN/m²??? et le mode de calcul???
Largeur ouverture (2,7 m) X 1/2 longueur solive x (charges à recalculer > mettre détail)...

Pour la charge des murs > OK...
Pour la charge en toiture prendre la charge extrême de neige 60 kg/m² et pour le vent Zone 3 > 130 kg/m²
Faire une photo de ce qui appuie au niveau charpente sur les 2,7 m d'ouverture...
C'est les pannes qui prennent la charge des tuiles + liteaux + chevrons... Elles-mêmes prennent appui sur les fermes et pignons...
Si c'est une panne sablière, c'est le demi entre-axes avec la panne intermédiaire la plus proche...
A+

[tsauvage761]

Bonsoir Amaty,

Merci pour ton coup de pouce ! tu me redonnes de l'espoir !!!
Pour le mot "Fer", les maçons employaient se terme lors de leurs visites, je pensais que c'était le mot à employer ...

Alors pour le calcul au niveau des chambres :
pour le plancher en solivage bois :
section des solives : 175x63 par 4m de long
densité de 500kg/m3
J'ai a peu près une solive tous les 40cm soit 7 solives sur la largeur de 2,7m
total : (0.175x0.063X4X7x500)/2 = 74kg

Pour le parquet bois :
Densité 25daN/m²
Total : (4x2.7x25)/2 = 135kg

Par contre je me rends compte que j’ai oublié le doublage des plafonds et des murs :
Densité : 10daN/m²
Plafond chbre 1 : (4x2.7x10)/2 = 54kg
Mur chbre 1 : 3x2.7x10 = 81kg

Doublage plafond chbre 2ième : chambre dans les combles du coup j’ai 5.6m au lieu de 4m de longueur
(5.6x2.7x10)/2 = 76kg
Mur chbre 2e : 1.1x2.7x10 = 30kg

Je vais prendre les photos de la toiture par contre je n’ai pas accès à la charpente. Je vais essayé de retomber sur des photos de mes travaux d'isolation.

[invite58706596]

Bonsoir tsauvage,

Pour les solives :
Tu peux les calculer au m²
0,175 x 0,063 x 500 kg/m3 / 0,4 (entre-axes) = ~14 kg/m²
Ensuite pour éviter les erreurs, un seul calcul (du haut vers le bas) :
2,7 m x (4 m /2) x [150 kg/m² + Plancher > 25 kg/m² + Solive > 14 kg/m² + Isolant(?) > 5 kg/m² + Placo > 11 kg/m² = 205 kg/m²] = ~1100 kg
Il est bien lourd ton plancher??? 25 kg/m²???
Je te laisse continuer, tu es bien parti...
A+

[A voir en vidéo sur Futura]

[tsauvage761]

Bonsoir Amaty,

Je trouvais aussi que la densité pour le parquet était un peu forte. En faite j'ai repris pas mal d'info sur ce lien pour ceux que cela intéresse : http://www.eyrolles.com/Chapitres/97..._99_Renaud.pdf

Surtout que mon parquet est cloué directement sur les solives, il n'y a pas de lambourde.
Je vais re-calculer tout cela en fonction de tes conseils.

Merci encore !

[invite58706596]

Je trouvais aussi que la densité pour le parquet était un peu forte.

Fais comme pour une solive : Exemple > Epaisseur 20 mm x 0,65 (d) = 13 kg/m² ou daN/m² si tu préfères... Moi, je trouve que cela fait trop basse-cour...
A+

[tsauvage761]

Salut à tous,

Alors voici un récapitulatif des charges calculées :

charges climatique (190 daN/m²) = 1667 kg
Toiture ardoise (28 daN/m²) = 246 kg
Charpente (120 daN/m²) = 150 kg
charge d'exploitation chbre 2e (150 daN/m²) = 810 kg
Mur chbre 2e (2300 daN/m3) = 2527 kg
doublage mur chbre 2e (16 daN/m²) = 48 kg
parquet chbre 2e (14 daN/m²) = 74 kg
Plancher chbre 2e (500 kg/m3) = 50 kg
Doublage plafond 2e (16 daN/m²) = 121 kg
charge d'exploitation chbre 1e (150 daN/m²) = 810 kg
Mur chbre 1e (2300 daN/m3) = 6893 kg
doublage mur chbre 1e (16 daN/m²) = 130 kg
parquet chbre 1e (14 daN/m²) = 74 kg
Plancher chbre 1e (500 kg/m3) = 50 kg
Doublage plafond 1e (16 daN/m²) = 86 kg
Mur Salle à manger (2300 daN/m3) = 1379 kg
Doublage Salle a manger (16 daN/m²) = 86 kg

TOTAL = 15201 kg

Reste à calculer pour la charpente. Voici une photo de la toiture et une de la chambre dans les combles.

[invite58706596]

Je trouve tes charges climatiques élevées 190 kg/m²
Pour la neige, il faut prendre les charges extrêmes 60 daN/m² + correctif altitude
Ensuite il faut tenir compte de la pente du toit...
En prenant 60 kg/m² charge de neige, un faible angle de 20/25°, va répercuter 90 % du poids de la neige soit 60 kg/m² x 90% = 54 kg/m² ... Mais avec un angle à 60/70°, l'impact va être nettement plus faible voisin 30 à 35% soit 60 x 30/100 = 18 kg/m²...
Il suffit de convertir l'angle de la toiture en pente (voir sur la toile, les convertisseurs > Attention virgule remplacée par un point)...
En l'absence d'angle, pour un pan de toiture, faire un triangle rectangle avec hypoténuse = partie inclinée du toit; Mesurer la Partie Verticale (PV) du haut du faîtage au niveau du sol et la projection de la partie inclinée au sol = Base...
Le rapport PV / Base x 100 = pente en %. Tenir compte du correctif pour altitude
Pour les charges du vent (horizontale) pour un faible angle, la pression est quasiment nulle... Avec pente de 30/35 % de pente, 1/3 de la pression, 60 à 70 %, les 2/3 tiers de la pression... Prendre les pressions extrêmes...
Prendre la colonne Neige 2009 > http://www.icab.fr/guide/nv65/neige.html
Prendre la colonne Vent 2009 > http://www.icab.fr/guide/nv65/vent.html
Tuiles, isolant, placo suivent le même correctif...

Voici une photo de la toiture et une de la chambre dans les combles.

Une partie semble être pratiquement plane...
A+

[tsauvage761]

Salut à tous, salut Amaty,

Alors pour les charges climatiques :

J'ai un angle de 45°, je suis en Normandie à moins de 200m d'altitude.

Pour la neige : 60daN/m² et j'applique 45% de cette charge selon les préconisations d'Amaty soit : 60x45/100=27daN/m²,
par rapport à ma surface de toiture : 3.25 x 2.7 x 27=237kg

Pour le vent : Zone 2 1365 Pa soit environ 140kg/m². Vu ma pente je pense que je peux garder cette charge à 100% ?
Si oui cela fait pour ma surface de toiture : 3.25 x 2.7 x 140 = 1229kg (ca me parait énorme ...)

Je m'attaque à la charpente après...

[invite58706596]

Pour le vent : Zone 2 1365 Pa soit environ 140kg/m². Vu ma pente je pense que je peux garder cette charge à 100%?

J'ai pas voulu faire trop long... Lamentable erreur...
Essaye de décomposer le vecteur pression suivant la pente de la toiture et perpendiculaire à cette pente...
On s'aperçoit que l'on passe par un maximum avec 50% de pente et qu'ensuite, c'est plutôt une tentative d'arrachement...
C'est vrai que des toitures comme la tienne on en rencontre très peu...
Idem pour la neige, il n'y a pas une grosse couche qui doit adhérer...
Tu as un schéma de ta toiture en coupe et quelques dimensions???
A+

[tsauvage761]

Je viens de relire ton poste sur "Calculs des charges vent et neige pour dimensionner une charpente".
Donc si j'ai bien compris :
Pour la charge de neige, je projette la surface de toiture concernée à l'horizontale, donc mon versant fait 3.25m avec un angle de 45°, (3.25xcos(45°)) ce qui me donne une projection de 2.29m.
Pour le vent, je projette cette fois ci à la verticale ce qui me donnera la même surface...
C'est bien ca ?

Par contre je n'ai pas de schéma, je sais que mon versant fait 3.25m et mon angle de 45° et j'ai des traverses à 2.58m de haut (plafond de la chambre)

[tsauvage761]

Voici un petit schéma pour mieux visualiser ...

[invite58706596]

Pour les charges du vent (horizontale) pour un faible angle, la pression est quasiment nulle... Avec pente de 30/35 % de pente, 1/3 de la pression, 60 à 70 %, les 2/3 tiers de la pression... Prendre les pressions extrêmes...

Je me suis encore trompé..., il faut lire "degré" et non "%"...

Donc pour 45°, tu comptes 0,5 fois la valeur de pression... 1365 MPa, tu es en position exposé???
A+

[tsauvage761]

Cette face de la toiture n'est pas très exposée mais bon il y a de bonnes rafales de temps en temps et il risque d'y en avoir de plus en plus dans l'avenir.

En prenant 50% de la pression c'est déjà mieux. Par contre tu ne m'as pas confirmé si je prenait la surface projetée ?

[invite58706596]

Cette face de la toiture n'est pas très exposée

Retenir ces types d'expositions...
Site protégé > Exemple : fond de cuvette bordé de collines sur tout son pourtour et protégé ainsi pour toutes les directions du vent
Site normal > Exemple: plaine ou plateau de grande étendue pouvant présenter des dénivellations peu importantes, de pente inférieure à 10% (villes comprises).
Site exposé > Exemple: au voisinage de la mer: le littorale en général (sur 6 km à l'intérieur des terres); le sommet des falaises; les îles ou presqu'île étroites. A l'intérieur du pays : les vallées étroites où le vent s'engouffre; les montagnes isolées ou élevées et certains cols (par exemple Mont Saint-Vincent, Angoulême, Langres, Millau).
Le vent reste un facteur problématique > Les turbulences, les accélérations restent des éléments difficilement contrôlables et quantifiables...
On le voit à chaque tempête dont les vents oscillent autour de 180 km/h... Un groupe de maison dont la toiture s'est envolée**, puis 2 maisons épargnées puis 3 touchées...C'est assez erratique comme dégâts...
**Très rarement enfoncé par le vent, mais par la neige, oui!!!
Pour la neige > 60 kg/m² x 2,7 m x (2,3 m/2) = ~185 kg
Pour le vent > (105 daN/m² x 0,5) x 2,7 m x (3,25 m/2) = ~230 kg
A+

[tsauvage761]

Merci Amaty,

Par contre pourquoi tu divises par 2 les 2,3m ?

[invite58706596]

Décidément, je suis fatigué en ce moment...
Tu as raison, il ne faut pas diviser par 2 pour la neige et pour le vent...

Il ne te reste plus qu'à finaliser, je pense...
Et puis on pourra déterminer le(s) profilé(s)... Jaunin pourra faire une simulation pour entériner...
Ensuite, il faudra regarder la compression sur les appuis...
A+

[tsauvage761]

ca marche Amaty,

Demain je regarde de plus près ma charpente et je vous donne le bilan de mes charges ...

A+

[tsauvage761]

Bonjour à tous,

J'ai verifié la structure de ma charpente et j'ai recalculé en fonction des sections de bois avec une charge de 500kg/m3.
Je suis arrivé à 144kg pour 2,7m de charpente.

Voici le bilan final des charges :

charges climatique neige (60 daN/m²) = 373 kg
charges climatique vent (105 daN/m²) = 461 kg
Toiture ardoise (28 daN/m²) = 246 kg
Charpente (500 kg/m3) = 144 kg
charge d'exploitation chbre 2e (150 daN/m²) = 810 kg
Mur chbre 2e (2300 daN/m3) = 2527 kg
doublage mur chbre 2e (16 daN/m²) = 48 kg
parquet chbre 2e (14 daN/m²) = 74 kg
Plancher chbre 2e (500 kg/m3) = 50 kg
Doublage plafond 2e (16 daN/m²) = 121 kg
charge d'exploitation chbre 1e (150 daN/m²) = 810 kg
Mur chbre 1e (2300 daN/m3) = 6893 kg
doublage mur chbre 1e (16 daN/m²) = 130 kg
parquet chbre 1e (14 daN/m²) = 74 kg
Plancher chbre 1e (500 kg/m3) = 50 kg
Doublage plafond 1e (16 daN/m²) = 86 kg
Mur Salle à manger (2300 daN/m3) = 1379 kg
Doublage Salle a manger (16 daN/m²) = 86 kg

TOTAL = 14361 kg

Maintenant j'aimerais savoir quels profilés acier seraient les mieux adaptés sachant que je souhaite poser 2 profilés reliés entre eux par des tiges filetées.
Si je ne me trompe pas cela m'éviterait de poser des bastaings à travers le mur au dessus de l'emplacement des profilés et donc de casser mes plafonds actuels qui ont des moulures anciennes assez difficiles à refaire ...

Par contre comment dimensionner ces profilés ? J'ai récupéré des abaques d'un fabricant d'acier, mais est ce qu'il faut diviser la charge en 2 pour déterminer le profilé, ou prendre la charge complète sur un profilé et avoir le deuxième en renfort supplémentaire ?

[Jaunin]

Bonjour,
Sur quelle longueur pourrez-vous faire les encastrements.
Cordialement.
Jaunin__

[tsauvage761]

Bonjour Jaunin,

d'un côté je peux aller jusqu'à 60cm et de l'autre 30cm.

[invite58706596]

Je mets un recollement de toute les infos, Meister Jaunin???
Définir section profilé doublé pour charges réparties de 2 x 72200 N, portée 2,7 m avec un appui encastré de 30 cm et l'autre appui pincé de mini 30 cm maxi 50 cm, Longueur totale soit 3,3 m (mini) soit 3,50 m (maxi), flèche conseillée L/1500 à 2000.
Les contraintes en sorties d'appui vont être très élevées > Jaunin pouvez-vous simuler un arrondi (rayon de 5 mm) du support en sortie d'appui pour libérer les pressions de Hertz???
A+

[Jaunin]

Bonjour, AMATY,
Je vais regarder cela dans un moment.
Pour le rayon j'y travail encore, j'ai quelques difficultés.
Cordialement.
Jaunin__

[tsauvage761]

Bonjour Amaty et jaunin,

A quoi correspond le rayon ?

[invite58706596]

A quoi correspond le rayon ?

Bonne question...
Toujours la même explication :
Prends une planche de bois ayant deux chaises pour assises... Mets une charge centrée sur la planche > Tu as un cintrage de la planche et ses extrémités se relèvent...
Fais asseoir Une personne sur chaque chaise, la planche se déforme 5 fois moins... La sortie de l'appui est horizontale...
Si on regarde en détail, on s'aperçoit qu'il existe une faible rotation où la pièce de bois commence ou d'acier son début de flexion et donc fortement sollicité > La pression engendrée à ce niveau est également très élevée 100 à 200 MPa ou 1000 à 2000 bar...
Cette pression se prolonge en surface et peut faire éclater les matériaux (c'est en surface, donc pas dramatique)...

Donc si on fait des appuis bien d'équerre, le problème peut survenir... Eh! Oui!, c'est le seul endroit où il faut "sagouiner" le boulotiture...
A+

[tsauvage761]

Merci Amaty pour tes explications. Il faut donc augmenter la taille de mes appuis pour soulager ces contraintes ?

[invite58706596]

Merci Amaty pour tes explications. Il faut donc augmenter la taille de mes appuis pour soulager ces contraintes ?

Non, cela ne change pas, il faut soit augmenter le contact en bord d'appui (donc le rayon) ou diminuer la flexion...
Cette histoire de pression de Hertz reste très subjective...
Attendons les simulations de Jaunin pour essayer d'appréhender le phénomène...
A+

[Jaunin]

Bonjour amical AMATY,
J'approche du résultat, mais il faut j'optimise mon assemblage, les calculs durent plus de 40 minutes et que je contraigne mieux la poutrelle.
En attendant je vais regarder une autre approche dans les couches de la matière pour voir la diffusion de la pression de Hertz.
Cordialement.
aunin__

[invite58706596]

Bonjour Amical, Meister Jaunin,

Cool et relax comme dit Mika (sic)... Je crois qu'il n'y a pas le feu au lac...
J'ai trouvé un petit document bien sympa sur le vieillissement du bois que j'ai rapidement survolé...
D'un côté, confirme mes dires sur le fluage cyclique (variation % Hr) sous charge et d'un autre me contrarie un peu quand on voit des poutres de 200 ans, que dis-je des troncs en chêne à peine équarris dans lesquels on ne peut pas planter un clou ou fixer une vis, dur et solide comme du béton armé...
http://epublications.unilim.fr/these...olona-hery.pdf

Mais comme beaucoup de thèses, on modélise à partir d'essais réalisés sur de minuscules éprouvettes qui ne reflètent pas la constitution du bois au centre au 1/3 ou aux 2/3 du tronc... Enfin cela donne une approche des vieilles poutres en bois qui ont un peu fléchi...
La Bonne Après-midi... Le soleil donne... 14°C sans vent... Tip-top...

PS > Je vais la transmettre à Sica...

[Jaunin]

La Bonne Après-midi... Le soleil donne... 14°C sans vent... Tip-top...

Plein vent 10°C