Bonjour, je souhaite renforcer une charpente existante en y plaçant une ferme en UPN de 120 sous les pannes intermédiaires comme indiqué sur le schéma ci-dessous.
J'aimerais connaitre la charge acceptable que je pourrais reprendre sur cette structure en UPN ?
Si vous souhaitez plus de détails n'hésitez pas à me demander. Merci.
Bonjour, Fabien2727,
Bienvenu sur le forum de Futura-Sciences.
Très bon dessin.
Ce qui existe est en brun et ce que vous voulez rajouter est en gris ?
Pourquoi de l'UPN ?
Cordialement.
Jaunin__
Bonjour
Attention à la poussée horizontale de la ferme sur les murs. Ne peut-on pas mettre l'entrait retroussé un peu plus bas ? Sinon, dans le principe c'est toujours faisable, mais il faut bien dimensionner et adapter.
Pour une bonne appréciation, il faut tous les éléments de la construction :
site, région, altitude
dimensions totales du bâtiment, avec les écartements de chevrons, les portées des pannes, les sections des éléments en bois
les charges : composition de la toiture et de la charpente (tuiles, isolation, plafond à prévoir ?)
Pourquoi cette décision de renforcer ?
Merci pour vos réponses, alors pour être plus précis, voici à quoi ressemble la toiture :
Il s'agit d'une toiture neuve que j'ai réalisé il y a 1 an environ. La structure actuelle est telle que dans le schéma précédent avec :
- Des pannes intermédiaires et de faitage de section 75x225
- Des chevrons 63x75 (entraxe 42cm)
- Liteaux & contre liteaux 27x40
- Tuiles double romanes (45kg au m²)
- La maison est en Sarthe (Le Mans)
- La pente du toit (~20°)
- La futur isolation sera constituée de 80mm de laine de verre entre chevron et 280mm sous chevron, puis plafond en BA13 sur rail.
La portée des pannes intermédiaire et de faitage est de 4,6m. Lorsque j'avais dimensionné mes pannes j'arrivais à une flèche de l/300 pour 120kg/m² de charge ce qui me semblait tout a fait correct sachant que la charge constante sera plus de l'ordre de 70Kg/m²
Je vais bientôt commencer l'isolation et je constate en mettant une règle de 4m sous les pannes que j'ai déjà une flèche de 1-1,5cm, c'est ce qui me fait un peu peur. J'ai en ma possession deux UPN de 120 de 4,3m chacun, d'où mon envie de venir renforcer la structure en son milieu (à 2.3m).
Je peux descendre l'entrait retroussé de 5cm, pas plus car j'aurai mon plafond en dessous et je ne souhaite pas que la poutre soit visible.
Voilà l'idée dans sa globalité, qu'en pensez-vous ?
Bien pour ce complément d'info, avec explications claires sur ce qui existe et sur ce que vous voulez faire. C'est rare sur les forums !
Je vais regarder ça sous quelques jours, sachant qu'il faut considérer que les profilés acier et les pannes bois travaillent en poutres croisées.
Vous êtes aussi dans un cas où on doit prendre en compte l'accumulation de neige sur le toit inférieur, contre le mur en héberge.
Ce n'est pas aberrant que vous ayez une flèche de 1 à 1.5 cm avec la configuration décrite.
Bonsoir, depuis mon premier message, j'ai progressé ! Tout d'abord j'ai repris ma feuille Excel que j'avais utilisé pour mes calculs lors de la conception de mon toit. Et là je me suis aperçu de mon erreur, la qualité du bois était par défaut en "D50(c)" alors que j'ai récemment vu dans une scierie que l'épicéa était plus de l'ordre du "C24". J'ai refais les calculs et la flèche est nettement supérieure, (~l/200) à 120kg/m² de charge par rapport à avant... Donc j'ai bien un soucis à corriger !
J'ai réussi à trouver un logiciel gratuit (RDM développé par l'IUT du Mans en plus) pour faire des calculs de charge sur des profilés acier. Après quelques heures à me familiariser avec le logiciel et les termes techniques, j'ai réussi à faire quelques simulations intéressantes :
- J'ai remarqué qu'effectivement il était possible de reprendre la charge avec une flèche assez faible sur les UPN, mais cela en considérant une poussée horizontale de la ferme sur les murs très importante comme tu le soulignais ilovir, ce qui ne m'enchante guère...
- J'ai donc simulé avec des appuis libres pour voir la différence, dans ce cas la flèche est nettement supérieure avec un déplacement horizontale. Du coup j'élimine la poussée horizontale sur les murs mais dans ce cas il faut prévoir une "marge" horizontale aux appuis. Mais dans cette configuration, la flèche me semble trop importante ainsi que le déplacement horizontale...
J'en viens à la conclusion, qu'il me faudrait augmenter la section des UPN pour réduire le déplacement horizontal et la flèche. Le problème c'est que les IPN ou UPN c'est chère et surtout lourd à mettre en œuvre.
J'ai alors pensé à une poutre en I en bois de même hauteur que les pannes que je placerais sous les chevrons. Il faudrait alors couper les pannes intermédiaires (en étayant au préalable bien sûr) placer la poutre en I puis refixer les pannes sur cette dernière à l'aide de sabot de charpente.
Du coup j'ai fait un peu de recherches sur les poutres en I et je suis tombé sur un sujet intéressant traitant des poutres "caisson" constitués de deux chevrons (bas et haut) à la manière d'une poutre en I mais avec deux âmes en OSB vissées de part et d'autre des chevrons. D'où ma dernière idée :
Je me dis que je pourrais utiliser un chevron de ma charpente (celui au mileu) et m'en servir de membrure haute et ajouter un chevron parallèle 30cm plus bas (cf. partie de droite sur le schéma ci-dessous), puis couper les pannes, ajouter les âmes en OSB (12mm) de chaque coté, ajouter quelques entretoises à l'intérieur et de la laine de verre puis venir fixer les pannes avec des sabots sur la poutre (cf. partie de gauche fini): voici le schéma :
Voilà, qu'en pensez-vous ?
Dernière modification par fabien2727 ; 06/09/2016 à 23h28.
Calmos
Je n'ai pas encore regardé de près (j'ai quelques autres préoccupations). Les poutres caisson artisanales, je ne recommande pas. Il faut bien maitriser le collage, les assemblages, sinon l'effet de raidissement est loupé.
Quand on bloque les appuis dans un calcul de portique ou de ferme, on trouve toujours une poussée horizontale énorme. Ce qu'il faut regarder, c'est quelle est la valeur du déplacement horizontal quand on libère un appui. S'il est très minime, genre 2 à 3 mm, il n'y aura en pratique pas de poussée. Sinon, c'est à considérer. M'étonnerait pas qu'on ait davantage ici.
Quel est ce logiciel RDM de l'IUT du Mans ?
Bonjour, Ilovir,
C'est RDM 6.
http://iut.univ-lemans.fr/ydlogi/rdm_version_6.html
Cordialement.
Jaunin__
Merci pour ces précisions. Pour l'idée de la poutre caisson, je pensais visser les âmes tous les 10-15cm plutôt que d'utiliser de la colle.
Sinon pour le cas des UPN, je pense que çà pourrait passer comme renfort s'ils étaient posés comme dans mon premier poste. Mais je viens de remarquer une erreur sur ce schéma :
En fait les pannes font 225 + UPN 120 = 345mm. Le problème c'est que mes suspentes (Integra² 24-28) ne me permettent pas d'aller au delà de 280mm d'épaisseur sous chevrons si je veux que les UPN soient cachés. Cela voudrait dire entailler les pannes intermédiaires de 60mm, donc les affaiblir et demander une reprise de charge plus importante sur les UPN...
Affaire à suivre
Bonjour,
C'est juste pour information.
Cordialement.
Jaunin__
http://iut.univ-lemans.fr/ydlogi/doc/exeoss.pdf
J’ai pris :
Sarthe, altitude < 200 m Campagne habitat dispersé (rugosité 3a pour le vent)
Neige zone A1 - Vent région 2
Hauteur faitage : 4 m
Hauteur mur en héberge : 1.50 m
Longueur totale 14 m
Largeur totale 6 m
Pente de toit : 21 ° (38.4%)
Tuiles + liteaux : 50 DaN / m²
Pannes de section 7.5 x 22.5, ramenée à 7.3 x 20.5 à 12 % d’humidité pour le calcul
Vent : qp(z) = 51 DaN/m²
Ce pression (7 m²): 0.3 versant au vent, et 0 versant sous le vent. Ci dépression : -0.3 d’où Cp = 0.3 – (-0.3) = 0.6 au vent, et 0.3 sous le vent.
Soit pression de vent sur le toit 0.6 x 51 = 30.6 DaN / m² au vent, et 15.3 sous le vent.
Neige : Sk = 45 DaN/m²
Je trouve :
Mu w accumulation en pied de mur en héberge : plafonné à 2.8 avec ls mini = 5 m.
Mu 1 = 0.8, et Mu w aussi (5.6.3 de l’EC1). Le cas avec accumulation ne présente donc pas de dissymétrie selon les versants, puisque Mu mini = 0.8 dans tous les cas.
Donc, distribution de neige triangulaire (depuis la rive encaissée jusqu’à la rive isolée) avec Mu de 2.8 à 0.8 sur 5 m. Par approximation, on la considèrera de 2.8 à 0.8 sur les 4.62 m de portée de pannes.
Ensuite :
Chevrons entraxe 0.42 m, soit 12 espacements sur 4.62 m
Bois de classe structurale C24
Le cas défavorable sera :
ELU : poids propre + neige (avec kmod = 0.9, plus défavorable que 1.1 quand on ajoute le vent)
ELS : poids propre + neige + 0.6 vent
La résistance ce calcul en flexion pour le C24 sera de : 24 x 0.9 / 1.3 = 16.6 MPa
Il sera considéré que la flèche active nuisible pour les plafonds correspond à leur poids + le fluage sur l’ensemble des charges permanentes. Coef de fluage pris à kdef=0.8
Les pannes ventrières étant déversées, la composante parallèle au versant des efforts verticaux doit être équilibrée :
- soit par appui du bas des chevrons sur les sommets de murs, avec poussée horizontale sur ceux-cis. Dans ce cas, les murs doivent supporter la poussée, mais les contraintes et déformations de charpente sont les plus réduites.
- soit par la panne faitière, qui s’en trouvera surchargée, avec dans ce cas glissement des chevrons aux appuis. Dans ce cas, il n’y a pas de poussée sur les murs, mais la charpente encaisse tous les efforts et présente davantage de déformations
En pratique, les efforts se répartissent haut et bas, constituant un cas intermédiaire qu’il est bien difficile de quantifier.
J'ai modélisé la structure en chevrons et pannes croisées. Les chargements sont appliqués en linéique sur les chevrons.
Le logiciel Freelem ajoute le poids propre des barres.
Par ml rampant de chevrons, on a :
Poids propre toiture : 0.42 x 50 = 21 DaN /ml de chevron rampant
PP plafond : 0.42 x 18 = 7.6 DaN/ml chevron rampant
La distribution triangulaire de la neige est remplacée par une distribution « en escalier », soit : Mu = 2.3 sur 4 chevrons, puis 1.8 sur 3 chevrons, puis 1.3 sur 4 chevrons.
Soit en linéiques : 2.3 x 45 x 0.42 = 43.5, puis 34, puis 24.6 DaN / ml de chevron rampant.
Vent pression (perpendiculaire au versant):
Au vent : 30.6 x 0.42 = 12.9 DaN/ml, et sous le vent : 6.5 DaN/ml de chevron
Résultats :
Pour le milieu des pannes ventrières hautes, qui sont les plus sollicitées :
Contrainte maxi à l’ELU (1.35 G + 1.5 S ) :
12 MPa soit un taux de travail de 72 % dans le cas des chevrons libres en pieds
7 Mpa soit un taux de travail de 42 % si les chevrons sont bloqués en pieds
Flèche maxi dite W net,fin : (valeur souhaitée < 1/ 250 de la portée de 4.60 m soit < 18.4 mm)
28 mm soit dans le cas des chevrons libres, qui glissent horizontalement de 10 mm au milieu du mur
16 mm dans le cas des chevrons bloqués en pied (avec poussée horizontale de 100 à 300 kg / chevron)
Flèche active sur les plafonds dite W act : (valeur souhaitée < 1/500 des 4.60m soit < 9.2 mm)
13 mm dans le cas des chevrons libres
7.5 mm dans le cas des chevrons bloqués
Mon avis
Dans la mesure où on ne peut pas avoir la certitude que les pieds de chevrons seront bloqués et (ou) que les murs ne bougeront pas, il convient de se placer dans l’hypothèse la plus défavorable, celle des chevrons totalement glissants en pied.
Dès lors, les pannes ventrières et la faitière apparaissent non satisfaisantes vis-à-vis des déformations admissibles par les plafonds et les cloisons qui seront dessous.
Les solutions habituelles sont :
- soit le renforcement des sections de pannes
- soit le braconage de la faitière par des liens de faitage, dont la poussée sera à reprendre par les pignons
- soit des pannes sablières travaillant horizontalement, leurs appuis dans ce sens se faisant sur les pignons, et bloquant les pieds des chevrons
- soit une ferme intermédiaire ne poussant pas sur les murs, donc triangulée avec entrait (sauf si reprise de poussée par une sablière).
L’ajout d’une ferme en UPN 120, si elle est libre de bouger en pieds, ne fait diminuer le w net fin que de 4 mm (24 mm au lieu de 28 sans ce renfort), avec toujours glissement en pied de l’ordre de 10 mm.
Voilà mes observations, données à titre indicatif et non comme une étude professionnelle. Je reste attentif à toutes les observations.
Bonjour, Ilovir,
Magnifique, très belle démonstration.
Cordialement.
Jaunin__
"Magnifique" ?. Mais Est-ce juste ?
Malheureusement je n'ai pas les compétences pour vous suivre dans la totalité de votre développement.
Merci pour ce développement, je ne m'attendais pas à tant !
Bien qu'il me manque quelques notions, j'ai suivi avec attention le développement qui me parait tout à fait juste et on en vient à la même conclusion, qu'il faut que je renforce la structure.
Les solutions me semblent très intéressantes, je vais me pencher sur la question et voir quels sont les options les plus facilement réalisables en l'état.
Il y a une possibilité en doublant simplement les 3 pannes.
Vos pouvez aussi renforcer en moisant l'UPN sur les pannes, mais c'est plus difficile à réaliser : il ne faut pas de jeu dans les assemblages, sinon ça sert à rien.
Après réflexion, je pense que le plus simple reste encore de doubler les pannes intermédiaires comme vous le suggérez.
Dans ce cas pensez-vous qu'il soit utile de renforcer la panne faitière ?
A mon avis, oui : les trois (2 ventrières et 1 faitière)
Bonjour, je reviens faire le point sur cette affaire, du coup j'ai finalement doublé les deux pannes ventrières et ajouter des entraits sur chaque chevron sous la faitière. (Ils me serve a tenir la partie horizontale du plafond également)
Concernant la mise en œuvre de l'ajout des pannes, j'ai tout simplement bloqué la panne d'un coté à la bonne hauteur avec un serre joint, puis de l'autre coté j'ai rattraper les quelques centimètres de flèche avec deux bons serres joint à pompe. C'est revenu très facilement de cette manière, puis j'ai boulonné de chaque coté avec deux boulons de charpente (180 x14). Les pannes sont nettement plus droite à présent.
Merci pour les conseils.
Un aperçu du résultat :
Bonjour
Voilà une belle autoconstruction. Pour l'assemblage des pannes en renfort, vous avez mis un boulon à chaque extrémité, mais je pense qu'il en faut un en milieu de travée, ou mieux deux à + / - 0.50 m du milieu exact. Essayer des les enfoncer sans jeu, avec si possible aussi une vis dont la partie lisse traversera le plan de joint.
