Conception d'une mezzanine Acier/Bois

[VanouHart]

Bonjour,

Suite à de nombreuses lectures sur le net (et du coup de nombreux posts sur ce forum ), je me permets de vous demander votre aide pour la conception d'une mezzanine.

Je vais essayer de vous donner un maximum de détails pour éviter de vous faire perdre votre temps.

Pour le moment la maison est en deux parties : une moitié garage (qui ne nous intéresse pas pour le projet) et une autre moitié qui va servir d'appartement.

La partie appartement est vide, seuls l'isolation, les fenêtres, l’électricité et le poêle à bois sont installés. L'isolation est en panneaux de fermacell sur le sol, les murs et le plafond car les locaux étaient jusqu'à présent utilisés comme salle de répétition pour musiciens il y a donc au sol, aux murs et au plafond un peu plus de 15 cm d'isolation comprenant isolant et panneaux (ouate de cellulose et laine de roche ou fibre de bois je ne sais plus) recouverts par des plaques de fermacell avec des bandes de liège entre la structure du plancher et les panneaux. Les murs extérieurs sont en pouzzolane d'environ 25 cm d’épaisseur. Enfin la toiture est à deux versants, un au sud et l'autre au nord.

Plan etat des lieux.jpg

Pour la mezzanine, les dimensions seront 672*625 cm (toute la largeur Est/Ouest et une grande partie de la longueur en partant du nord). Dans un soucis de gain de hauteur au rez de chaussez ainsi que dans la mezzanine, nous souhaitons utiliser des IPN (ipe, hea, heb, ...) pour les poutres et certainement du bois pour les solives. Pour fixer les IPN, il faudra certainement prévoir des linteaux dans le fermacell.

Plan etat des lieux + emplacement mezzanine.jpg

Pour ce qui est de l’aménagement de la mezzanine, il y aura 1 bureau, une petite salle de douche (pas de baignoire) avec WC, une chambre et des combles pour du stockage léger.
Voici deux plans RDC et mezzanine et un plan de coupe sur volume (les dimensions de hauteur de mezzanine sont des hypothèses).

Plan amenagement rez de chaussee.jpg

Plan amenagement mezzanine.jpg

Coupe sur volume.jpg

Nous souhaitons faire en sorte que la mezzanine n'ait pas de point d'appui au rez de chaussez malgré la taille de celle-ci , le prix des matériaux n'est actuellement pas un problème (il sera étudié une fois que nous pourrons chiffrer l'ensemble de la mezzanine).

Nous aimerions donc savoir quelle section doit-être utilisée pour les IPN, quel type d'IPN et combien ? Même chose pour les solives ? Et aussi si vous pouvez nous donner des indications sur la dimension des linteaux pour poser les IPN ?
Je sais, ça fait beaucoup de questions mais nous souhaitons faire les choses correctement et n'avons en aucun cas la prétention d'en savoir plus que vous sur le sujet .

Si j'oublie des détails ou caractéristiques dites-le moi et je vous répondrai au mieux.

Merci d'avance !
Sylvain
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[ilovir]

Bonjour

Félicitations pour la clarté de l’énoncé du problème.

Cette mezzanine habitation (charge exploitation 150 DaN/m², peut-être un peu plus pour le grenier), serait avec plafond lisse en sous-face, ou plutôt avec recherche de structure apparente ?
Revêtement de sol étage en parquet, et carrelage collé pour salle d’eau je suppose ?

Par ailleurs, je n’ai pas encore réfléchi, mais ne serait-il pas possible de placer un poteau, oh, un tout petit , genre 8 x 10 cm ou quelque chose comme-ça, qui ne se verrait presque pas par exemple dans l’angle de la porte de la chambre RdC ? Cela nécessiterait bien sûr de lui trouver une fondation.

Sinon, on peut s’en passer. Les poutres seront juste plus grosses, et même bien grosses si on souhaite un bon confort vibratoire.

Par ailleurs, il conviendra, ce que je ne pourrais pas faire, d'examiner le projet sous l'angle de son acceptation par la structure existante. Vérification de l'aptitude des fondations, et aussi adaptation au contexte parasismique. Etes-vous en zone 3 ou 4 sismique ? (voir sur prim.net). De quand date votre construction ?

[VanouHart]

Bonsoir Ilovir

merci pour le compliment concernant l'énoncé mais apparemment j'ai loupé quelques détails

Plafond lisse en sous-face, ou plutôt avec recherche de structure apparente ?
Pour la partie de la mezzanine au dessus du séjour plutôt en structure apparente par contre au dessus des WC, salle de douche et chambre certainement lisse pour augmenter l'isolation phonique.

Revêtement de sol étage en parquet, et carrelage collé pour salle d’eau je suppose ?
Nous pensons plutôt opter pour un plancher en dalles PVC clipsables ou à coller et pour la salle d'eau tu supposes très bien : carrelage au sol et mur.

Par ailleurs, je n’ai pas encore réfléchi, mais ne serait-il pas possible de placer un poteau, oh, un tout petit , genre 8 x 10 cm ou quelque chose comme-ça, qui ne se verrait presque pas par exemple dans l’angle de la porte de la chambre RdC ? Cela nécessiterait bien sûr de lui trouver une fondation.
Nous y avons pensé c'est tout à fait possible, je n'en ai pas parlé car on voulait faire en sorte que le RDC soit modulable au maximum si l'envie nous prend, mais ce n'est pas indispensable non plus car si un poteau facilite grandement le projet alors aucun problème pour l’intégrer dans un angle de porte ou une cloison.

Sinon, on peut s’en passer. Les poutres seront juste plus grosses, et même bien grosses si on souhaite un bon confort vibratoire.
Oui, en effet on aimerait avoir le moins de craquements et autres bruits dus au mouvement de la mezzanine...

Par ailleurs, il conviendra, ce que je ne pourrais pas faire, d'examiner le projet sous l'angle de son acceptation par la structure existante. Vérification de l'aptitude des fondations, et aussi adaptation au contexte parasismique. Etes-vous en zone 3 ou 4 sismique ? (voir sur prim.net). De quand date votre construction ?
Je comprends très bien où sont les limites du forum mais je vous remercie quand même pour les informations. Nous sommes en zone 3 et la construction date d'une quinzaine d'année (si vous avez besoin de plus d'informations sur la construction, c'est mon beau père qui l'a construite donc je pense pouvoir récupérer pas mal d'éléments si nécessaire.

Merci encore pour votre intérêt !
Bonne soirée
Sylvain

[ilovir]

Si l’isolation des murs est de 15 cm, les dimensions de la structure de la mezzanine seront (6.72 +0.3) x (6.25 +0.15), soit portées 7.02 et 6.40 m.

Comme charges, je retiens :

Plafond suspendu avec isolation : 22 DaN/m²
Panneau de plancher : 15 DaN/m²
Revêtement de sol : 10 DaN / m² et 40 DaN/m² en carrelage
Cloisons : réparti 40 DaN/m²
Exploitation habitation : 150 DaN/m² - Voir si plus dans le grenier.

Je rappelle qu’on vérifie :

La résistance des éléments : taux de travail en flexion < 100 %
L’instabilité élastique (flambement déversement)
La déformation : le critère de confort sera flèche active < 1/500 de la portée de l’élément
Le confort vibratoire, avec une fréquence propre > 8 Hz, et amplitude w/L < 1.6 mm/KN

Avec ces éléments de très grande portée, le critère le plus sévère est le confort vibratoire, ensuite celui de déformation. Le critère de résistance est largement satisfait, et l’instabilité élastique aussi (naturellement sur les HEA, par blocage sur les autres)

A) Configuration acier selon le plan, sans poteau :

Des poutrelles HEA 160 entraxe 0.62 m, portée 7.02 m avec les panneaux dessus directement (ou avec interposition d'une lisse pour faciliter la fixation) conviendraient avec une flèche active de 1.25 cm, donc < 1/500 de la portée.
Soit 2.25 tonnes d’acier environ pour 10 poutrelles.

Ceci avec un mauvais confort vibratoire : fréquence propre 5.6 Hz et w/L 2=2.

Il faudrait des HEA 200 pour un confort vibratoire correct.

B) Solution acier / bois sans poteau :

Deux poutres en acier : une HEA 260 au milieu, et une HEA 220 au bord.

Solives bois classe structurale C24 de portée 3.20 m entre les HEA, section par exemple 10 x 17.5 ou 15 x 15 entraxe 62.5 cm (limite) ou 50 cm (mieux).

Les solives peuvent se placer dans la hauteur des HEA 260, avec un dispositif d’appui et d’assemblage approprié.
Possibilité de décaler le HEA 260 au droit de la cloison RdC, pour habiller en poutre sa retombée sous le plafond pour rehausser celui-ci.

Solution convenable sur le plan déformation, mais médiocre en confort vibratoire : poutres acier à 6.3 Hz, compensé un peu par une faible amplitude < 1 mm/KN

Il faudrait théoriquement des HEA 300 et 240 pour voir la fréquence dépasser 8 Hz.

C) Solution acier / bois avec poteau :

A condition de pouvoir fonder le poteau, qui serait par exemple dans l’angle de la porte de Chambre RdC.

La poutre du milieu pourrait être en HEA 140 si la pièce est faite en deux morceaux de 3.50 m. Avec meilleur confort vibratoire, et gain sur l’épaisseur total du plancher, donc gain en HSP sans retombée de poutre.

Possibilité d’un HEA 120 s’il y a continuité sur les 7 m, mais c’est un peu plus limite.

Poteau acier 120 x 80 x 3 mm. Stabilité 15 mn au feu à confirmer (probablement oui).

Poutre du bord, sans poteau, au choix selon les autres solutions.


D) Configuration bois selon le plan, sans poteau :

Des solives en BLC GL 24 entraxe 62.5 cm, portée 7.02 m, section 16 x 32. Flèche juste au 1/500, et confort vibratoire à 7 Hz et 1.1 mm/KN assez moyen. Améliorer avec des entretoises.

E) Solution bois / bois sans poteau :

Deux grandes poutres en BLC GL 24 de portée 7.02 m : une 24 x 48 au milieu et une 24 x 40 au bord. Solives ensuite comme dans la solution acier.
La poutre de 48 serait forcément en retombée le long de la cloison, à habiller ou laisser visible.
Les solives sont en général dans la hauteur des poutres, avec des étriers visibles ou invisibles.

La poutre de 40 pourrait être en rehausse au-dessus du niveau du sol mezzanine, plutôt qu’en retombée, avec une découpe pour le passage de l’escalier – par exemple réduit à 24 x 24 à vérifier précisément par le calcul. (cf image)

F) Solution bois / bois avec poteau.

Au milieu : Poutre en BLC de section par exemple 20 x 28 si deux travées indépendantes, avec possibilité de 20 x 24 si continuité au milieu. Meilleur confort vibratoire, et valeur de déformée moindre, puisque 1/500 de 3.50 m est moitié de 1/500 de 7.02 m.

Règles parasismiques

Si la construction est d’il y a 15 ans, elle est réputée faite conformément aux règles PS MI 92.

Avec la création d’un plancher supplémentaire, il y aurait nécessité d’un chainage au pourtour de celui-ci dans le mur en maçonnerie, chainage qui n’y est pas forcément. une ceinture peut devoir être créée.
S’il est fait un poteau sur fondation isolée, des longrines devraient la liaisonner avec les fondations existantes.
Des vérifications sont à faire en regard des efforts horizontaux que provoque dans la structure, la masse du plancher en cas de séisme.
Voir s’il est possible en fonction des dimensions générales de se dispenser d’un calcul justificatif.
S’il apparaît nécessaire de justifier du fonctionnement du plancher en diaphragme de contreventement horizontal, cela peut nécessiter des renforts de couture sous les joints entre grandes rives (ceux entre les solives) des panneaux de plancher.

Les différents assemblages doivent établir une continuité de la structure, donc comporter une liaison mécanique (ancrage dans le béton, assemblages boulonnés, vissés, ..) ne donnant pas la possibilité aux éléments supportés d’échapper à leur appui. En clair, pas d’appui simple des solives sur les ailes des HEA par exemple …

Toute cette analyse vous est donnée à titre indicatif, sans engagement. Votre projet devra être étudié, dans tous ses tenants et aboutissants, par un technicien professionnel avant d’en commencer la réalisation.

[A voir en vidéo sur Futura]

[ilovir]

J'oubliais l'image

[VanouHart]

Bonsoir ilovir

Écoute je ne sais pas quoi te dire, déjà un grand merci .

Cela va me donner de très bonnes bases pour étudier et travailler la conception, je ne suis pas pressé donc je vais bien prendre mon temps pour tout bien comprendre.
Je vais maintenant voir mon entourage (pas mal de personnes dans le bâtiment) et étudier avec un pro comme tu le précises.

Mais franchement je suis super content, et impressionné par le boulot que tu as effectué, encore un grand merci !!

Je vous tiendrai au courant sur ce post des avancées du projet.

Merci encore ilovir, et à bientôt.

[ilovir]

C'est pas du boulot, c'est du loisir. N'hésite pas pour des questions ou des commentaires.

[diplo1972]

Je me permets juste un conseil un peu hors sujet, attention au carrelage sur des structures "souples", penser aux colles, joints et autres nattes des désolidarisations adaptées.

[Plofi13]

Bonjour , je me permet de relancer le sujet car j'ai également un projet de ce style , structure IPN apparent et plancher bois brut par dessus, j'avoue que pour l'instant je ne comprend pas tous vos calculs, mais j'aimerai simplement savoir vers quel corp de métier me pencher pour , concevoir ma mezzanine, ferronnier , maçon , architecte, ingénieur ..?? Merci

[ilovir]

Bonjour

Trouver un maître d'œuvre en bâtiment, qui pratique particulièrement la rénovation. Qui peut faire une conception judicieuse, et si nécessaire les calculs de dimensionnement.