Renforcement et remise à niveau de solives pour plancher - choix des fixations

[bradley vier]

Bonjour à tous,


Bonsoir,

j'ai récemment acheté une maison pour laquelle je souhaiterais remettre à niveau le plancher du grenier. En effet, comme vous pouvez le voir sur les relevés de niveau, les écarts sont parfois importants (cote en mm, plus la cote est élevée, plus le plancher est bas)

Les solives se rapprochent des dimensions standards 75x225 mm, ont une portée de 6,0 m et sont espacées en moyenne de 500 mm.


En plus de remettre à niveau le plancher, je compte également renforcer la capacité de charge de celui-ci. J'ai parcouru les différentes discussions permettant de réaliser un renforcement à l'aide de profilés métalliques sur ce forum et je suis arrivé à la situation suivante :


Maintenant je dois dimensionner les fixations réalisant l'assemblage de cette poutre composite et je sèche un peu :

Pour calculer la fixation du plat métallique à la solive je m'étais que j'allais calculer la force équivalente au moment de flexion repris par le plat : le plat reprenant 2960 Nm et l'interface se trouvant à 88 mm de l'axe principal, cela nous donne : .
Les fixations (pointes, tire-fonds, etc.) devraient donc reprendre cet effort de cisaillement. En me basant sur l'Eurocode 5 (cas t>=d), j'arrive à une vingtaine de clous de diamètre 5,6mm. Cependant, cela me semble beaucoup de fixations par rapport aux illustrations de cette application que j'ai pu trouver sur internet (cf. ce lien).

A votre avis suis-je dans le bon ou est ce que je me trompe dans le calcul de l'effort de cisaillement?

Un grand merci d'avance,

Pièces jointes supprimées.
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[JPL]

Les images doivent être postées dans un format graphique (gif, png, jpg). Merci.

[Jaunin]

Bonjour, Bradley Vier,
Bienvenu sur le forum de Futura-Sciences.
En attendant la remise de votre image, Je n'ai pas bien copris :

2960/0.088=33360 [Nm]

Si c'est le couple 2960 [Nm] divisé par la distance de 88 [mm] le résultat est une force de 33360 [N].
Cordialement.
Jaunin__

[bradley vier]

Bonjour,

Tout d'abord désolé de ne pas avoir respecté les règles d'inclusion des PJ de ce forum (je vais tenter de faire mieux cette fois!)

Donc voici les pièces jointes relatives à mon premier message

Le plan : Forum1.jpg
Le détail du calcul pour la poutre composite : Solivage-ForumFS1.jpgSolivage-ForumFS2.jpg

Pour répondre à Jaunin, l'unité Nm est une coquille, il faut évidemment lire 33 360 N

[A voir en vidéo sur Futura]

[ilovir]

Bonjour

Votre analyse fait penser à celle décrite dans l’annexe B de l’eurocode 5 « poutres composites assemblées mécaniquement »

Mais cette annexe vise des poutres constituées d’éléments bois ou panneaux, typiquement les poutres en I, pas des systèmes incluant une plaque d’acier.
Je ne sais pas dans quelle mesure elle pourrait être extrapolée à votre cas avec plaque d’acier (notamment pour déterminer les efforts de cisaillement que vous cherchez). Il ya peut être un moyen, mais je ne sais pas encore lequel.

Selon cette annexe B, le principe c’est de tenir compte du glissement qui existe entre les différents éléments, du fait du glissement de leurs assemblages.
Ce glissement est matérialisé par les coefficients Kser. Il s’agit bien des déformations d’assemblage ; s’il y a des glissements dus à des jeux entre éléments, ils viennent en plus.

S’il n’y avait pas de glissement entre les éléments, la section serait monolithe et composite telle que vous l’avez calculée sur la base des inerties pondérées par les modules d’élasticité.
Si le glissement était par contre totalement libre, l’ensemble se comporterait uniquement comme un simple empilement.

La vérité est « entre les deux ».

De plus, le rapport entre le module d’élasticité de la pièce de bois neuve avec tout son potentiel de fluage, et celui de la pièce ancienne déjà sèche et fluée, est difficile à déterminer.
Ceci indépendamment de la difficulté d’apprécier à vue les caractéristiques d’un bois en place.
On pourrait par exemple pour chaque pièce de bois déterminer un module moyen, tenant compte des parts de charges permanentes et variables à venir, et attribuer des coefficients de fluage, mais je ne peux pas être sûr que ce serait valide.

Il faut aussi beaucoup d’adresse pour éviter tout jeu entre les organes d’assemblages (tirefonds sans doute) et les percements dans la plaque d’acier.

Quand au collage, c’est encore un autre monde.

Donc, pour résumer, votre idée est tout à fait sensée (à mon avis), mais votre façon de dimensionner et de concevoir ne serait certainement pas retenue telle quelle par les auteurs des normes.

[bradley vier]

Bonsoir,

Suite à votre message, je me suis plongé dans l'annexe B de l'Eurocode 5 et j'ai tenté d'appliquer au mieux les principes à mon cas pratique. Il m'a fallu un peu de temps pour comprendre le principe qui n'est pas expliqué de manière très claire dans le document mais cette source m'a permis de saisir la philosophie de la méthode et m'a fournit un cas test pour valider ma feuille de calcul.

La méthode, pour peu qu'elle soit applicable à une plaque en acier (pour le calcul des il est indiqué de doubler la valeur pour des assemblages bois-acier), m'a donné les résultats suivants :

calcul_moisage_fixations1.jpgcalcul_moisage_fixations2.jpgcalcul_moisage_fixations3.jpg

• Pour la fixation plaque acier - solive: le calcul a conduit à 33 tire-fonds type HBS de 6x60 mm (pré-perçage à 3,5 mm) répartis de façon uniformément variable.

• Pour la fixation volige - solive : le calcul a conduit à 60 tire-fonds de type HBS EVO de 5x100 mm (pré-perçage à 3 mm) uniformément répartis tous les 100 mm.

Il faut noter que, pour obtenir un module d'élasticité par inertie adéquat, j'ai dû passer à un profilé en bois C24 de 50 mm d'épaisseur (au lieu de 38 mm initialement).



Par rapport au message précédent, j'ai quelques remarques / observations :

De plus, le rapport entre le module d’élasticité de la pièce de bois neuve avec tout son potentiel de fluage, et celui de la pièce ancienne déjà sèche et fluée, est difficile à déterminer.
Ceci indépendamment de la difficulté d’apprécier à vue les caractéristiques d’un bois en place.
On pourrait par exemple pour chaque pièce de bois déterminer un module moyen, tenant compte des parts de charges permanentes et variables à venir, et attribuer des coefficients de fluage, mais je ne peux pas être sûr que ce serait valide.

On pourrait penser que le vieux bois sec flué a un module d'élasticité supérieur aux valeurs données dans les tables (c'est un phénomène que j'ai pu constater avec un vieux linteau de chêne pourri dont une partie était devenue extrêmement rigide). Que pensez-vous de cette hypothèse?

Il faut aussi beaucoup d’adresse pour éviter tout jeu entre les organes d’assemblages (tirefonds sans doute) et les percements dans la plaque d’acier.

Je pense que l'on peut y arriver facilement : en effet, en mesurant le diamètre réel de quelques tire-fonds (imaginons que le diamètre moyen soit de 6,15 mm), on peut demander au grossiste d'acier de percer des trous de diamètre 6,5 mm par exemple dans les plaques que l'on va lui faire fabriquer, ce qui entraîne un jeu radial de quelques dixièmes de mm. On vient positionner la plaque sous la solive et on se contente de pré-percer et de mettre une fixation dans chaque perçage et, à moins que je loupe un aspect, cela permettrait d'obtenir un assemblage avec peu de jeu.

Un grand merci pour votre réponse

[ilovir]

Bien, je vois que vous creusez soigneusement le sujet. Pour info, la même source que vous avez citée existe en Français dans les Ateliers ou Documentations du Forum Eurocode 5. J'aurais pu vous le préciser, sachant que l'eurocode par lui-même n'est pas didactique ; désolé.

Vous confirmez qu'il faut être adroit pour les assemblage sans jeux. "facilement", c'est facile si on sait le faire ...
Quelle est l'incidence d'un complément de glissement de 0.3 mm par effet du jeu ? (en fait, c'est une majoration du Kser)

Je pense comme vous que le vieux bois sec a un plus fort module d'élasticité, du moins plus élevé que lorsqu'il était jeune (au contraire de nous). Il faudrait donc s'attendre à une moindre efficacité du renfort bois, qui pendant qu'il flue, laisse l'ancien supporter les charges. Il faut trouver le bon module de calcul.

Vous arrivez à un EIeff de 1 750 000 qui est assez élevé, proche de la section homogénéisée pondérée, ce qui est peut être un peu optimiste.
En contrepartie, votre Wnetfin est au 1/600 de la portée, ce qui traduirait un peu de surdimensionnement.

Là s'arrêtent mes observations, car je ne sais pas vous dire ce que ça donnera comme résultat au bout.
Mais en tous cas, c'est un sujet intéressant dont je vous remercie.

Et si vous réalisez, je serai encore plus intéressé de voir ça en récit et en photos, et tout le forum aussi je pense.

[ilovir]

Je reviens

J'ai regardé autrement : si vous doublez simplement les solives, pour faire des sections 15 x 22.5 entraxe 50 cm, avec les charges que vous avez indiquées, vous arrivez pratiquement à justifier la tenue. Regardez la flèche active, c'est à dire Kdef sur structure + (cloisons + revêtement + part fixe exploitation)x (1 + Kdef) + part variable exploitation.
Ca ferait économiser 90 tirefonds par solive (au prix où ils sont) et pas mal de travail. Ce peut être intéressant aussi.

[bradley vier]

Bonjour,

Vous confirmez qu'il faut être adroit pour les assemblage sans jeux. "facilement", c'est facile si on sait le faire ...
Quelle est l'incidence d'un complément de glissement de 0.3 mm par effet du jeu ? (en fait, c'est une majoration du Kser)

Cela ne serait pas plutôt une diminution du (moins de rigidité). Sinon, cela irait dans le sens d'augmenter les et non de les diminuer. Il faudrait que j'y réflechisse plus avant mais je ne vois pas comment intégrer le jeu pour recalculer un global.

Vous arrivez à un EIeff de 1 750 000 qui est assez élevé, proche de la section homogénéisée pondérée, ce qui est peut être un peu optimiste.
En contrepartie, votre Wnetfin est au 1/600 de la portée, ce qui traduirait un peu de surdimensionnement.

Malheureusement, en revérifiant mes calculs je me suis rendu compte qu'il y avait plusieurs problèmes :

1. La somme des moments des différents éléments de la poutre ne donnait pas le moment total (un en trop dans la formule du calcul du moment)
2. J'avais oublié de multiplier la flèche due au fluage par le coefficient , ce qui conduisait à une surestimation de la flèche totale
3. Surtout, je n'ai pas utilisé le module de glissement correct pour les vis que je comptais utiliser dans mon message précédent. Quand je corrige cela, les baissent un fameux coup et je me retrouve avec un produit beaucoup plus faible (et certainement plus conforme à la réalité, comme vous l'aviez pressenti dans votre message !)

Histoire d'être complet, je vous joins le détail des calculs corrigés :
moisage+fixations-correction1.jpgmoisage+fixations-correction2.jpgmoisage+fixations-correction3.jpg

J'ai regardé autrement : si vous doublez simplement les solives, pour faire des sections 15 x 22.5 entraxe 50 cm, avec les charges que vous avez indiquées, vous arrivez pratiquement à justifier la tenue. Regardez la flèche active, c'est à dire Kdef sur structure + (cloisons + revêtement + part fixe exploitation)x (1 + Kdef) + part variable exploitation.
Ca ferait économiser 90 tirefonds par solive (au prix où ils sont) et pas mal de travail. Ce peut être intéressant aussi.

Je vais analyser cette solution qui permettrait d'utiliser les tire-fonds de type VGZ - VGS de chez Rothoblaas (ils présentent un module de glissement plus élevé)

Merci pour votre réponse

[ilovir]

Autant pour moi, le Kser est à réduire.

On a sans jeu : Uinst = F / Kser
Avec jeu Uo on aura U'inst = Uo + F/ Kser = F / K'ser
Ce qui donne : K'ser = (F x Kser) / (Kser x Uo + F)

Le K'ser dépend ainsi de F à chaque fois. C'est plus ou moins pratique selon ce qu'on a à calculer.

Si on a un jeu Uo qui se trouve être égal au glissement, cela conduit à K'ser = Kser / 2. Si on est en métal / bois, le doublement puis la division par 2 du Kser bois conduit à une opération blanche ...

Pourquoi ne pas exposer votre cas sur la plateforme Eurocode 5, une fois que vous l'aurez bien mis au point ? Vous auriez des chances d'obtenir des commentaires très pertinents de la part des spécialistes qui surveillent les sujets.

Mais à part cela, quel est le détail de vos charges sur le plancher, pour arriver à 100 et 25 kg / ml de solive ?

[bradley vier]

Bonjour,

Je retiens votre formule pour le calcul des modifiés.

En ce qui concerne le calcul des charges, voici comment j'ai procédé :

Données géométriques :
Longueur entre appuis = 6 m
Entraxe = 0,5 m

Actions variables :
En Belgique, il faut considérer 2 kN/m², soit 1kN/m de charge linéique (car 0,5 m d'entraxe)

Actions permanentes :
j'ai considéré :
- 20 mm de planches de pin (hypothèse : masse volumique : 500 kg/m³) en guise de plancher : 500*0,02 = 10 kg/m²
- la masse propre des solives (hypothèse : C14, 350 kg/m³) : 0,075*0,225*1*350 = 5,9 kg /m. Un mètre de solive porte 0,5 m², la masse totale par m² est de 11,9 kg
- la masse propre de la volige C24 (420 kg/m³) : 0,038*0,225*1*420 = 3,6 kg/m. Un mètre de volige porte 0,5 m², la masse totale par m² est de 7,2 kg
- la masse propre de la plaque d'acier : 0,005*0,075*1*7850 = 2,95 kg/m. Un mètre de plaque porte 0,5 m², la masse totale par m² est de 5,9 kg
- un plafond suspendu en BA13 : hypothèse : 15 kg/m²

Ce qui nous donne : 10 + 11,9 + 7,2 + 5,9 + 15 = 50 kg/m²
Ce qui correspond à une charge linéique de 250 N/m

C'est plus que ce qu'on considère d'habitude?

[ilovir]

C'est classique, mais on a parfois encore 10 kg/m² d'isolant au-dessus du plafond. Il peut y avoir un parquet à 8 ou 10 kg, mais si vous laissez le planchage brut, on l'économise. Restent les cloisons, en général 40 kg/m² réparti. Mais en France, la charge d'exploitation est le plus souvent 150 kg. Donc, on peut dire que vos 200 kg incluent les cloisons. D'ailleurs certains comptent comme ça en France, en mettant 20 ou 30 % des 200 kg en charges permanentes (pour le fluage).
Si les solives en place sont en C14, le renforcement doit effectivement être conséquent.
Si on pinaille, il y a encore le poids des entretoises, genre 3 kg/m² ...

[bradley vier]

Disons que quand les solives ont été montées, je pense que l'on ne parlait pas encore de C14 et de toutes ses joyeusetés. Donc, ne connaissant pas la classe des solives (elles sont d'ailleurs déjà assez différentes l'une de l'autre, la section de 75x225 étant plus à considérer comme une valeur moyenne ...), je me suis mis du côté de la sécurité et j'ai considéré la plus faible classe existante pour le calcul.

J'ai suivi vos bons conseils sur les charges et j'ai ajouté une charge pour l'isolant et les entretoises : je considère donc des charges permanentes de 321 N/m.

J'ai étudié votre solution de venir renforcer la solive existante par 2 voliges de 38x225 mm situées de part et d'autre du profilé (quand il n'est pas contre le mur). On obtient à peu de chose près les mêmes valeurs que pour la volige + plaque d'acier. Je ne respecterai pas la valeur maximale de flèche après fluage mais, malheureusement, je ne pense pas qu'il existe une solution de renforcement un tant soit peu réaliste qui permette de respecter ce critère...

L'avantage principal de la solution que vous avez proposée et les axes d'inertie locaux et global sont à peu près confondus, ce qui nous permet d'obtenir une inertie globale proche du cas théorique "collage parfait" malgré un coefficient très faible (0,13, cf. feuille de calcul). Comme on peut se permettre d'avoir un coefficient faible, on peut limiter la taille et le nombre de connecteurs (je n'ai pas encore abordé l'aspect prix mais, si comme vous le suggérez, les tire-fonds se vendent à prix d'or, c'est une solution éminemment plus économique).

J'avais quelques craintes pour les efforts sur les connecteurs situés près du centre de la solive (là où le décalage des axes d'inertie sont les plus importants) mais, comme la contrainte de cisaillement est faible, l'effort sur le connecteur l'est aussi. C'est une situation totalement opposée aux extrémités où l'effort de cisaillement est maximal mais, de par la quasi concordance des axes d'inertie (presque pas de fluage de la solive aux extrémités), cela conduit à des efforts faibles également.

Je vous livre le détail des calculs ainsi que la disposition provisoire des connecteurs (11 connecteurs par volige, soit 22 connecteurs par solive au total). Les connecteurs qui pourraient convenir sont par exemple de type WT-S 6,5x60. Leur module de glissement se calcule à l'aide de la formule suivante :

disposition fixations.jpgRenforcement_2voliges1.jpgRenforcement_2voliges2.jpgRenforcement_2voliges3.jpg

[ilovir]

Si vous ajoutez simplement les EI des 2 renforts et de l'existant, vous trouvez le 1 290 000 ...
A partir de là, point n'est besoin de connecter : il suffit d'assembler en milieu de portée, et d'appuyer aux bouts. Avec quelques autres tirefonds sur le parcours pour dire que ça bouge plus.
Pour les appuis aux bouts, il vaudrait mieux que les renforts aient le leur sur les murs. S'ils doivent se raccrocher à la solive existante près de ses appuis, il est possible qu'elle résiste en cisaillement, mais il y a une perte d'efficacité par la petite flexion sur la petite distance + les glissements.
Encore que pour les glissements, on puisse soigner ça avec de bons tirefonds, sans qu'il soit nécessaire d'en avoir beaucoup.

Si vous mettez des renforts en 5 x 22.5, ça ira mieux. Et pourquoi pas des 5 x 25 ? Si ça passe, ce sera un bon investissement.

En remplaçant le sophistiqué par le rustique, c'est moins élégant mais on sera plus sûr du coup (peut-être).

[bradley vier]

Bonjour,

Effectivement, avec une solive de renfort de 100x250 en C18 (cette section ne m'a pas l'air trop courante cependant), cela passe.
Malheureusement, de par la disposition des solives existantes sur le mur central (voir plan), je ne peux pas renforcer à l'aide de 2 profilés situés de part et d'autre de la solive d'origine mais je devrai placer une solive adjacente de la solive d'origine.
Reste à voir la faisabilité d'appuyer la nouvelle solive sur les murs : de par le fluage important à certains endroits, pour retrouver un niveau de +1150 mm (ce qui correspond à celui de la cage d'escalier, voir plan), je devrai descendre l'appui de la nouvelle solive de près de 5 cm par rapport à l'ancienne (et raboter l'extrémité de la vieille solive, voir dessin feuille de calcul). A examiner la hauteur de maçonnerie qu'il me reste en faisant cela (il ne faut pas que je pose directement sur le linteau de la fenêtre de l'étage du bas).

Je vais investiguer cet après-midi.

Pièces jointes :
disposition_solives+niveaux.jpgrenforcement_solive_100X2501.jpgrenforcement_solive_100X2502.jpgrenforcement_solive_100X2503.jpgrenforcement_solive_100X2504.jpg

[ilovir]

Le 10 x 25, c'est surement sur commande à la scierie.

Mais on trouve du BMR catalogue en C 24 en 10 x 24, ou même encore mieux en 12 x 24.
Avec l'avantage d'éléments plus réguliers en forme, résistance et humidité, donc plus faciles à mettre en place en adaptation sur l'existant.

Finalement, le choix c'est apparemment : soit un renfort plus faible en bois, mais avec plaque acier, soit un renfort plus fort en bois, et pas de plaque acier.

Mon avis est qu'il vaut mieux aller au plus simple, et ne pas oublier que tous les assemblages peuvent être générateurs de futurs grincements, pouvant devenir insupportables.

Par ailleurs, il me semble que les tire-fonds HBS que vous envisagez pour fixer les plaques acier ont un diamètre en sommet de filet un peu supérieur à celui de leur partie lisse, d’où obligation d’un perçage de l’acier laissant un bon jeu «Uo » autour de la partie lisse ; pas très favorable pour le Kser global …

[bradley vier]

Le bois massif reconstitué semble être une bonne solution d'autant qu'il est raboté en usine si j'ai bien compris. Il va quand même falloir que je me renseigne sur les prix par rapport à du bois massif C18 raboté sur une face (là où posent les planches du plancher).

En ce qui concerne la fixation de la plaque métallique, vous avez raison, les vis HBS ne fonctionnent pas car elles ont un diamètre de corps beaucoup plus petit que le diamètre fileté extérieur. On aurait eu à peu près 1 mm de jeu au rayon avec ces vis (voir extrait du catalogue).



En ce qui concerne les grincements, il n'y en a pas (ou peu) pour le moment. Je pense que le renforcement va dans le bon sens pour diminuer les grincements. Il faudra juste faire attention au remontage des planches à laisser un jeu correct par rapport au mur et entre elles.

Je me penche maintenant sur le dimensionnement de la trémie d'escalier ...

[bradley vier]

Bonjour,

Je suis en train d'attaquer la vérification de la trémie d'escalier et je me pose quelques questions par rapport aux charges reprises par le chevêtre de l'étage N-1 et la solive de l'étage N.

1. Concernant la charge d'exploitation de l'escalier, l'Eurocode nous impose de considérer 300kg/m²; mais quelle est la surface à considérer ? est-ce la surface projetée sur une surface horizontale?
2. Quelle pourrait être une bonne estimation du poids propre pour une volée d'escalier en chêne reliant un étage N-1 à un étage N (estimation de la différence d'altitude : 3,2 m, angle de 35-40 degrés)
3. Une fois que l'on a l"effort ELU, comment se répartit-il?, quelle est la partie reprise par le chevêtre en vert par rapport à la solive en bleu (cf. dessin)? Quelle est la partie reprise par les murs? Existe-t-il une règle de bonne pratique à la fois réaliste et simple?

Merci d'avance,

[ilovir]

ce serait pas plutôt le chevêtre de l'étage N ?

[bradley vier]

Non, Le quart de tour se situe en haut de la volée de marches (j'aurais dû le spécifier, désolé)

[ilovir]

La surface à considérer est l'emprise horizontale de la totalité des marches.
Pour le poids propre, il faut regarder la composition : les marches, contremarches, limons, calculer approximativement leur volume, et compter à 600 ou 700 kg/m3
Ca doit faire de l'ordre de 30 kg / m² d'emprise horizontale.
Sur le chevêtre du pied d'escalier :

Appui des solives qui s'arrête sur le chevêtre
Appui des limons de l'escalier, selon les disposition : par exemple, voir si dans le quart tournant, le limon est fixé eu mur ou non (en principe oui, ça lui fait un appui)
Les solives adjacentes prennent le chevêtre comme charge ponctuelle : pour le PP et pour l'exploitation
Même principe à l'arrivée en haut