Solivage existant : calcul de charge

[Clement04]

Bonjour à tous,

Je commence la restauration d'une maison en pierres, et je me penche sur le calcul de la charge supportable par les solivages existants entre le rez-de-chaussée et le premier étage.
Quelques précisions pour commencer :
- Solives encastrés dans des murs en pierre de 50-60 cm (profondeur d'encastrement inconnue, mais ça semble assez profond).
- Je cherche pour l'instant à savoir quelle charge ce solivage peut supporter, donc je n'ai pas encore déterminé les matériaux (panneaux, isolation, etc.) que je vais employer.
- Les solives sont en bois dur, mais je ne connais pas l'essence exacte. Pour l'instant, j'ai utilisé des abaques pour du sapin, car je n'en ai pas trouvé d'autres.
- L'objectif est de créer des chambres sur ces planchers.

Voici mes calculs. Pouvez-vous me confirmer s'ils sont justes ou non ?
Cas n°1 :
- Solive : 150 * 150 mm
- Portée : 3,78m
- Entraxe : 0,75 à 0,95m
=> Surface de la bande de chargement : 3,78*0,95=3,6 m²
- D'après abaques : solive 150*150 sur 4m => ~400kg
- => 400/3,6 = 111 kg/m²

Cas n°2 :
- Solive : 70 * h80 mm
- Portée (max) : 3m
- Entraxe : 0,28
=> Surface de la bande de chargement : 3*0,28=0,84 m²
- D'après abaques : solive 70*80 sur 3m => ~80kg
=> 80/0,84 = 95 kg/m²

Bref, si les calculs sont justes, je suis en-dessous des normes. Le fait que les solives soient très anciennes et en bois dur change-t-il quelque chose à mes calculs ?
J'ai cru comprendre que les normes étaient surtout des critères liées à la flèche, et non au risque de rupture. Le plancher existant (parquet cloué directement sur les solives) ne semble pas particulièrement souple. Y a-t-il un réel risque de rupture si je conserve le solivage existant et que je créée un nouveau plancher avec parquet, panneaux OSB, plafond et isolation ?

Merci, et bonne journée !
Clément.
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[ilovir]

Bonjour

Comment voudriez-vous cet aménagement ? Plafond et isolation en-dessous (existant ou à créer), et comment ? Il y a des cloisons au RdC ?
Dessus : panneau à la place du parquet (ou parquet conservé) ? Puis cloisons, sans doute, et exploitation habitation.

Bois dur et ancien : cela a de l'importance. D'ailleurs, pour apprécier la capacité d'un existant à supporter de nouvelles charges, l'essentiel est de pouvoir déterminer les caractéristiques mécaniques du bois existant. Ce que je ne peux évidemment pas faire. Je prendrai un C24 si c'est du résineux ou C30 s'il est vraiment très bon. On peut aussi estimer qu'il ne fera plus de fluage car il est totalement sec.

[Clement04]

Merci pour votre réponse.
Pour l'instant, je suis assez ouvert sur l'aménagement. Je pense enlever le parquet existant pour le réutiliser ailleurs.
Pour le reste, je pensais laisser les poutres apparentes par en-dessous, et partir sur des panneaux OSB sur les solives, puis cloisonnage bois avec isolant vrac, puis parquet.
Peut-être que le cloisonnage peut être dimensionné pour répartir la charge sur plusieurs solives ?

Une autre solution serait d'isoler entre les solives, si c'est préférable.

Pour l'instant, il n'y a pas de cloisons en-dessous, et il y aura quelques cloisons légères à l'étage.

[ilovir]

J'ai pris : OSB 18 sur les solives, lambourdes 5 x 6 tous les 50, isolant entre lambourdes 3 à 4 kg/m², et planchage 22 mm. Là-dessus, cloisons réparti pour 40 kg/m², et les charges d'exploitation 150 kg/m².

Solives 15 x 15 entraxe 0.95 m portée 3.78 m. Bois de classe C24, petit fluage de 1/3 de celui en bois neuf, sections exactes 150 x 150.

J'obtiens un très raisonnable taux de travail en flexion < 70%. Flèche totale finale 1.45 cm soit 1/260 de la portée, conforme EC5.
Flèche active 1.3 cm soit 1/290 de la portée, le confort étant au 1/500.
Donc, c'est jouable même si ce n'est pas le top. Avec un plutôt mauvais confort vibratoire. Ne pas mettre de baignoire autant que possible
Pour améliorer, renforcer le clouage des OSB et bien les serrer (voire les coller entre eux), puis les visser (depuis dessous) sur les lambourdes. Cela rigidifie et répartit, mais on ne peut pas le mettre dans les calculs.

Solives 7 x 8 entraxe 0.28 m portée 3 m. Bois de classe C24, petit fluage de 1/2 de celui en bois neuf, sections exactes 70 x 80.

J'obtiens un taux de travail en flexion < 85 %, toujours acceptable en résistance. Par contre, la flèche nette finale à 2cm (> L/200) est hors norme. La flèche active à 2.2 cm (L/136) est déplorable. Donc, là ça ne me paraît pas jouable en l'état. Il faudrait renforcer les solives si on veut faire un plancher habitation.

[A voir en vidéo sur Futura]

[Clement04]

Super, merci ! Par curiosité, avec quoi/comment avez-vous fait vos calculs ?

Si je résume, le problème est davantage lié au confort à cause de la flèche qu'un risque de rupture, c'est bien ça ?

[ilovir]

Je fais mes calculs en me servant d'un tableur. J'ai une feuille toute faite. Pour les 15 x 15, on est en discussion sur le confort.
Pour les 7 x 8, même si ça ne casse pas, on est en dehors de l'épure d'un plancher d'habitation : souplesse, cloisons et revêtements qui s'endommagent; et pour peu qu'il y ait une faiblesse, une solive abîmée ou autre, on risque de passer près du bord.

[Clement04]

Je comprends.
Je viens de me rendre compte que j'avais fait une erreur dans les données du cas n°2. La portée est de 2m et non de 3m. Désolé !
En fait, pour être complet, j'ai un peu simplifié le problème : ma pièce fait 6m par 5,4m et il y a deux grosses poutres 27*20 cm dans le sens des 5,4m qui divise les 6m en 3 sections de 2m (et non 3m !). Les 7x8 sont encastrés dans les grosses poutres (le tout est arasant par le haut).

Qu'est-ce que ça change pour les calculs ? Est-ce qu'on calcule comme si il n'y avait qu'une pièce de 2x5,4m, comme je l'avais approximé au départ ? (modulo mon erreur).

[ilovir]

Donc les 7 x 8 ne sont pas dans des murs, mais sur des poutres. Il faut donc regarder les poutres. Que portent-elles d'autre ? les 27 cm, c'est la hauteur ou la largeur ?

[Clement04]

Elles reposent sur des poutres à 1/3 et 2/3 de leur longueur, ET sont encastrées dans les murs à leurs bouts. Les 27 cm, c'est la hauteur. Les solives 8x7 y sont encastrées, il y a donc 19 cm de poutre sous chaque solive. Je joins une photo si ça peut aider.
Merci encore !

[ilovir]

Avec une portée de 2 m au lieu de 3 m sur les 7 x 8 (qui ne sont probablement pas en continuité sur les poutres), ça change tout.
Cette fois on a un taux de travail en flexion < 40 %, et la flèche nette finale au 1/400. Et la fréquence propre, pour les solives, à 12 Hz, ce qui est donc confortable. Et il y a moins de 2 m, si j'ai bien compris, entre les poutres (entre nus d'appuis).

Pour les poutres de portée 5.40 m, entraxe 2 m, toujours en considérant C 24, fluage divisé par 2, j'ai :

- pour une section 20 x 27 pleine : taux de travail 70 %, flèche totale : 1.8 cm (< L/200), et flèche active 1.55 cm, soit L/350. Là encore, ce serait un peu loin du top, mais ce serait vivable.

- pour une section 20 x 19 : taux de travail 140 %, flèche finale 5 cm, ce serait dans les choux.

Mais ça m'étonne. Autrefois ils faisaient plutôt des encoches dans la poutre, pour appuyer les solives, ce qui affecte moins la section de poutre. Il faudrait voir de plus près, éventuellement mesurer la profondeur des encoches s'il y a des jeux qui le permettent, et revérifier les hauteurs, largeurs, tout ce qu'on peut mesurer en fait. On aurait au droit des solives, une section de poutre en T inversé.

[Clement04]

Merci pour les nouveaux calculs !

Effectivement, je n'avais pas pensé à la possibilité que tu évoques. J'essaierai de trouver un moyen de vérifier ça. Au pire en enlevant quelques lattes de parquet à l'étage. Pour y avoir marché, je n'ai pas particulièrement senti de souplesse. J'imagine que ça se ressentirait ?

Je ne vais pas pouvoir faire les vérifications et mesures tout de suite car je ne suis pas sur place et que je ne pourrai pas y retourner avant 1 ou 2 mois, mais je reviendrai poster ici dès que j'ai de nouvelles infos.

Merci encore ilovir, c'est très sympa d'avoir fait tous ces calculs pour moi

[Clement04]

Bonjour à tous,

Pour me former, dans l'optique de faire des calculs de charge sur des structures plus complexes, j'essaie de refaire le calcul de charge de mon plancher de mon "cas n°1" avec le logiciel RDM6. J'ai fait le calcul pour une poutre :
* 1 poutre de 3,78 m
* Section 150 * 150 mm
* Blocage du degré de liberté "translation en Z" aux 2 bouts de la poutre
* Matériau (d'après des infos récoltées sur internet) :
-- Module de Young [MPa] : 11000
-- Coefficient de Poisson : 0.2
-- Masse volumique [kg/m3] : 420
-- Coefficient de dilatation [I 'K] : 3E-6
* Charge sur les poutres : -21 N/cm (~= 220 kg/m²)

J'obtiens en résultat une flèche de 1,2 cm soit 1/315. Donc un peu moins que ton calcul, ilovir. Qu'est-ce qui peut expliquer cette différence ? Tu as compté un poids différent ? Peut-être que mes paramètres de matériau ne sont pas tout à fait justes ?
Aussi, tu parles du fluage, que je ne peux visiblement pas régler sur RDM6.

Dernière question : comment obtenir le "taux de travail en flexion" avec RDM6 ?

Bonne journée !

[ilovir]

Le fluage s'applique aux charges permanentes et à une partie de la charge d'exploitation (30 %).
Pour cette part, cela revient à la multiplier par (1+Kdef), et à calculer la flèche normalement avec E = 11 GPa. Puis ajouter la flèche avec le reste de la charge variable.
En habitation, Kdef = 0.6, mais comme du fluage est déjà pris sur l'existant, j'ai pris ici Kdef = 0.2 (mon feeling).
Je suis à un peu plus de 220 kg/ml : j'ai 227 !
Et il faut ajouter la flèche de cisaillement pl²/(8 * 5/6 GA). Mais elle fait juste environs 3% de celle de flexion.
Il vaut mieux prendre l'habitude de bloquer en x un des appuis. Mais attention, pas les deux.

[Clement04]

Merci pour les précisions ! J'ai quand même quelques questions :

Le fluage s'applique aux charges permanentes et à une partie de la charge d'exploitation (30 %).
Pour cette part, cela revient à la multiplier par (1+Kdef), et à calculer la flèche normalement avec E = 11 GPa. Puis ajouter la flèche avec le reste de la charge variable.

J'ai donc :
- Charges permanentes : 77 kg/m²
- Charges d'exploitation : 150 kg/m²
- 1.2*(Permanent + 1/3 exploitation) : 152,4 kg/m²

Je calcule avec cette charge => 0.83 cm de flèche

Ensuite, je n'ai pas compris exactement ce que tu veux dire par "ajouter la flèche avec le reste de la charge variable".
Je calcule avec seulement le reste de charge d'exploitation (i.e. 100 kg/m²) ? Ou avec 227 kg/m² ?

Si je prends 100 kg/m², j'obtiens 0.54 cm de flèche, la somme fait donc 1.37 cm, ce qui est proche des 1.45 cm que tu obtiens.

En habitation, Kdef = 0.6, mais comme du fluage est déjà pris sur l'existant, j'ai pris ici Kdef = 0.2 (mon feeling).
Je suis à un peu plus de 220 kg/ml : j'ai 227 !
Et il faut ajouter la flèche de cisaillement pl²/(8 * 5/6 GA). Mais elle fait juste environs 3% de celle de flexion.

En ajoutant 3%, on est à 1.41 cm... On s'approche !

Il vaut mieux prendre l'habitude de bloquer en x un des appuis. Mais attention, pas les deux.

L'axe x, pour toi, c'est dans le sens de la poutre ou perpendiculaire à la poutre ? De toute façon, RDM6 ne me permet pas de bloquer en translation en x ou y, la case est grisée. Peut-être parce que j'ai dit que j'étais dans le cas "plancher" ?

Merci encore !

[Clement04]

J'oubliais : le "taux de travail en flexion", on le calcule comment ?

[ilovir]

A 3 % près ton calcul n'est ni plus faux ni plus juste que le mien. La différence entre ce modèle et la réalité est bien plus grande : le E est connu à +/- 10 ou 15%, les dimensions sont mesurées au cm, et le bois, hétérogène, n'est pas exactement comme on le calcule en RdM. On est sur du calcul conventionnel, fait pour dimensionner en sécurité, pas fait pour expliquer ce qui se passe réellement dans la structure.

Le taux de travail c'est le rapport entre la contrainte calculée avec les charges du projet, et la contrainte de résistance du bois. Pour du C24, en habitation avec charges d'exploitation, la résistance de calcul est 24 x 0.8/1.3 =14.77 MPa.

[Clement04]

Je comprends bien qu'il ne s'agit que de modélisation avec coefficients de sécurité pour compenser les incertitudes du calcul. Je voulais juste savoir si mon calcul de charge était juste (j'avais des doutes sur "le reste de la charge variable").
Je suis bien content d'avoir pu faire ce calcul de flèche avec RDM6, je pourrai faire mes propres calculs désormais, alors merci beaucoup !

Par contre, je ne parviens pas à calculer la contrainte. Il y a "contrainte normale" et "contraintes sur une section". Je pense que c'est le second car avec le premier j'obtiens ~52% et non 70% comme toi. Mais avec la seconde option, je peux seulement afficher les forces, mais pas leur valeur. Il faut que je regarde ça de plus près.

Bon week-end !

[ilovir]

Je rappelle que dans le calcul en résistance, pour le taux de travail en flexion, les charges sont à pondérer : 1.35 pour les permanentes, et 1.5 pour les variables. Ici, on considère la totalité de la charge d'exploitation comme variable.
Les coefficients de sécurité sont sur le matériau (les 0.8 et 1.3), et sur les charges (1.35 et 1.5), seulement pour le calcul en résistance.
En déformation, on serre au plus près des moyennes. Il n'y a plus de coefficient de sécurité, et l'incertitude sur les caractéristiques se traduit surtout par des écarts au niveau du confort ; la sécurité n'est plus en jeu.

[Clement04]

Ok, j'avais donc oublié les coefficients de sécurité. As-tu un lien vers un document ou une page web qui explique un peu tout ça ? J'ai eu quelques cours de résistance des matériaux il y a une quinzaine d'années, mais c'est un peu loin !
Merci encore !

[ilovir]

Je n'ai pas de lien particulier. En farfouillant sur le net, on trouve des morceaux de cours, des blogs, etc .. On peut même trouver des éditions des eurocodes. Tout ça n'est pas forcément bien à jour, mais c'est instructif.

[Clement04]

Ok, je vais fouiller alors !

[Clement04]

Bonsoir,

Mais ça m'étonne. Autrefois ils faisaient plutôt des encoches dans la poutre, pour appuyer les solives, ce qui affecte moins la section de poutre. Il faudrait voir de plus près, éventuellement mesurer la profondeur des encoches s'il y a des jeux qui le permettent, et revérifier les hauteurs, largeurs, tout ce qu'on peut mesurer en fait. On aurait au droit des solives, une section de poutre en T inversé.

Après avoir regardé de plus près, tu avais heureusement raison : les solives viennent dans des encoches de ~30 mm de profondeur sur les poutres 20x27.

Merci !

[ilovir]

3 cm, c'est pas gras comme profondeur d'appui des solives. Raison de plus pour venir caler les renforts en contact sous les solives.

[Clement04]

Bonjour,
De quel type de renforts parles-tu ? Un tasseau fixé dans la grosse poutre, juste sous les petites solives ?
Merci !

[ilovir]

Les encoches de 3 x 7 x 8 cm, cela diminue la section de poutre (par rapport à la section pleine sans encoches), et porte localement le taux de travail en flexion à 85 %, au lieu des 70 % précédemment évoqués. Ceci uniquement dans la section réduite qui serait précisément au milieu de la portée. Ailleurs, le taux est moindre.

Au niveau de la déformée, si la section était réduite partout, la flèche passerait à 2.1 cm ( au lieu de 1.8 avec la section pleine). Comme la réduction de section n'est qu'au droit des solives, soit une longueur de 7 cm tous les 28 cm, donc 1/4 de la longueur, on pourrait estimer la nouvelle flèche à 1.8 + (2.1 -1.8 ) /4 = 1.9 cm. C'est du pinaillage.

La profondeur d'appui pour les solives c'est 5 cm selon les règle de l'art. Donc 3, c'est un peu court. Le risque c'est si ça bouge un peu (poutre qui se vrille par exemple), si une solive est moins engagée que les autres, si elle est abimée au bout, etc .. Sinon, pas de problème théorique de compression de flanc de la solive (ou de la poutre) avec un "taux de travail" de 10 %. C'est surtout une disposition constructive.

Si on veut sécuriser, on peut placer un tasseau par exemple 2.7 x 6.3 ou quelque chose comme ça, mis comme vous indiquez. Mais en apparent, ça risque de pas faire chouette ...

[Clement04]

J'ai pu mesurer les 3 cm à un endroit car des solives ont été enlevées pour créer une ouverture pour un escalier. Peut-être qu'il y a un peu plus ailleurs. Je le verrai si je démonte le plancher au-dessus, mais ce n'est pas pour tout de suite. A priori, je vais mettre un plafond suspendu pour isoler donc ce ne sera pas apparent (dommage, mais je n'ai pas trop le choix car pas assez de hauteur disponible au-dessus).
Ceci dit, c'est du feuillu, qui est là depuis longtemps et n'est pas vrillé, donc je doute que ça bouge beaucoup. Si une solive sautait, je ne pense pas que le plancher s'effondrerait pour autant car les charges sont réparties sur plusieurs solives via les grosses planches du plancher (et à l'avenir, par des lambourdes).

Merci encore !

[invite44f1be90]

Bonjour, j aurais quelques questions similaire a vous poser et je suis un peu perdu...
J ai actuellement dans mon salon (8x5m) 8 solives 20x10cm de 3,5m entraxe entre 70 et 80cm (une partie dans un mur en pierre et une partie qui repose sur une poutre de 5 m 21x21cm d un cote de mon salon et de l autre 8 solives 20x10cm de 4 m (config similaire que les autres et repose sur une 2 eme poutre 21x21)
Ces deux memes poutres sont cote a cote dans le salon.
Sur ces solives il y a un vieux plancher en bon etat, et sur celui ci on ete pose des chevrons 8x8 (dans le meme sens que les poutres (par des pros) deja sur ce point est ce normal ? Peut on considerer que le plancher suffise a repartir la charge pour ensuite repartir avec des chevrons paralele aux solives, ou faudrait il quand meme croiser ceux ci?

Mon autre question concerne la «*flexibilite*» du sol (dalles de plancher agglo 22mm fixé aux chevrons) lorsque l on saute sur celle ci on voit clairement le plafond du salon bouge(c est le vieux plancher qui fait office de plafond entre les solives)...

J aimerais renforcer toute la structure, si j ai compris a peu près les calcul j arrive a 140kg/m2 la ou on est censé etre a 150kg/m2 c est bien ça ? Du coup comment renforcer si je suis limiter sur l apport de poids... j aurais voulu sois croiser une nouvelle couche de dalle agglo. Soit renforcer mes solives en venant coller/visser une solive de meme hauteur mais de 4cmde large sur celle existante, ce qui reduirait un peu la «*flexibilite*» de celle ci, mais est ce que tout ca ne m ajouterais pas teop de poids ?

Je suis conscient que je deterre un post et je pose beaucoup de question, mais vu que le sujet initial parle sensiblement de la meme chose...
merci a ceux qui prendront le temps de repondre

[f6bes]

J aimerais renforcer toute la structure, si j ai compris a peu près les calcul j arrive a 140kg/m2 la ou on est censé etre a 150kg/m2 c est bien ça ? Du coup comment renforcer si je suis limiter sur l apport de poids... j aurais voulu sois croiser une nouvelle couche de dalle agglo. Soit renforcer mes solives en venant coller/visser une solive de meme hauteur mais de 4cmde large sur celle existante, ce qui reduirait un peu la «*flexibilite*» de celle ci, mais est ce que tout ca ne m ajouterais pas teop de poids ?

Je suis conscient que je deterre un post et je pose beaucoup de question, mais vu que le sujet initial parle sensiblement de la meme chose...
merci a ceux qui prendront le temps de repondre

Bjr à toi,
Tu l'as bien compris RAJOUTER du poids ne signifie pas....renforcer.
Pour renforcer il ne faudrait pas faire supporter cela sur le plancher existant.
Croiser par une nouvelle couche sur l'existant, n'apporte rien...au contraire.
Tes solives supplémentaires vont se fixer sur de l'existant qui va supporter...etc...etc..

Il serait bon de joindre un croqui/schéma de l'existant...ainsi que des modifs envisagées
Bonne journée
..