Avis sur poutres pour ouverture sur mur porteur

[invited4e5a0cb]

Bonjour à tous,

Petit nouveau sur le forum, je souhaite l'avis des moustachus sur le choix de poutres métalliques IPN pour une ouverture sur mur porteur, voici le détails :
DESCRIPTIF OUVERTURE ENTRE LE SALON ET L’EXTENSION SUD
Maison année 60 sur 2 étages le second étant des combles aménagés, plancher sur 2 niveaux en hourdi terre cuite + dalle de compression et plancher bois.
Ouverture prévue de 520 cm dans un mur de façade porteur en briques pleines de 20 cm d’épaisseur, fondation sur terre-plein:
Longueur ext 700 cm
Longueur int 632 cm avec le plâtre
Hauteur ext 570 cm
.

Descente de charges sur les poutres de 600 cm : 18000 daN uniformément répartie.
En remplacement d’une arche en béton armé de 214 cm et 14 cm d’épaisseur, reprise de charge de 2000daN de cette partie par un IPN en appuie sur la lèvre inférieure d’un des 2 IPN de l’ouverture principale, le nœud se trouvant 3,50 de l’origine A.

En prenant en compte l’abaque du catalogue Mottard
J’envisage donc pour l’ouverture principale 2 IPN 320 en parallèle de 600 cm et un IPN de 160 de 320 cm pour l’arche en appui de 20 cm en A et de 5,9 cm en B sur la lèvre du bas de l’IPN de l’ouverture principale.

Les IPN de 320 reposeront sur 2 achelets béton de 20x400x14 cm.

Merci d'avance pour votre éclairage.
-----

[ilovir]

Bonjour

Je ne suis pas arrivé à deviner le schéma des portées et positions des appuis. Pourriez-vous le dessiner ?

[invited4e5a0cb]

Je suis entrain de finaliser le plan du RC en 3D sur sketchup ; à la demande de mon fils car les travaux se déroule chez lui, j'ai apporté quelques modifications, vous voudriez le plan sous quel format ?

[ilovir]

sur le forum, c'est en images jpg

[A voir en vidéo sur Futura]

[invited4e5a0cb]

Voici l'ensemble de mes notes de calculs (tableaux Excel de Denis d'ATEXAT) et les plans en jpeg, mon souci vient surtout des 2 IPN de 320 sous dimensionnés, en effet les calculs me donnent plutôt pour la demi charge un IPN de 360, mais compte tenu du poids pour la manutention et du prix je pense nécessaire d’y réfléchir et mon calcul de descente de charges est certainement surévalué car je n’ai pas pris en compte les reprises de charges par les murs porteurs intérieurs et poutres intermédiaires et je pense que 2 poutres en parallèles ne travaillent pas de la même façon qu’une poutre unique, la surface étant plus importante il y a l'effet de caisson, mais n'étant pas un spécialiste de RDM je n'en suis pas sûr du tout.
Au mur de façade est accolée une extension en blocs béton de 20 cm avec couverture de type toit terrasse (bois + isolation + membrane) qui vient se fixer juste au-dessus de mes IPN de 320, j’en ai tenu compte dans le calcul de la descente de charges sur ce mur, par contre je n’ai pas dessiné cette extension pour des raisons de lisibilité des plans.
Dans mes calculs je n’ai pas tenu compte du facteur vent sur, la toiture et la façade sud concernées ne sont pas au vent dominant (zone eurocode 1 région 2) et je n’ai pas tenu compte du facteur neige (eurocode 1) sur le toit terrasse, on n’a pas toutes les calamités en même temps.
Les IPN de 240 et 200 sont surdimensionnés pour s’inclure au mieux les uns dans les autres et pour avoir une meilleure résistance en torsion et au dévers.
Mes questions :

1. Suis-je dans les clous au niveau de mon étude ;
2. Que pensez-vous du choix des 2 IPN de 320 et quelles implications dans le cas de deux IPN en parallèle ;
3. Comme il y a plus d’idées dans plusieurs têtes que dans une, quelles suggestions pouvez-vous m’apporter (rapport qualité prix, choix techniques etc.).

Merci d’avance pour votre implication.
Descente charges IPN 200.jpg Descente charges IPN 240.jpg Descente charges IPN 320.jpg Isométrie coupe IPN.jpg Sélection IPN 200.jpg

[invited4e5a0cb]

La suite des pièces jointes :

Sélection IPN 240.jpg Sélection IPN 320.jpg Vue dessus.jpg Vue face coupe BB.jpg Vue face.jpg

[invited4e5a0cb]

Suite et fin, merci de votre patience

[ilovir]

J'ai quelques questions et quelques remarques.

Tout d'abord quelques précisions :
On prend en compte la neige et la charge d'exploitation en même temps, avec des coefficients de pondération.
Sur la terrasse, il y aura à compter l'accumulation de neige contre le mur. Comment est le toit de la maison au-dessus ? pentes.
D'autre part le principe d'appuyer une poutre sur l'aile d'une autre c'est non conforme : il faut un assemblage charpentier entre les deux ames, par exemple des cornières soudées ou boulonnées sur le porteur, et boulonnée sur le porté. Ici, le porteur étant double, il faudra un jumelage transmettant l'effort.

150 kg/m² pour la charpente ? qu'est-ce donc comme charpente ? avec 20 kg / m², c'est déjà beaucoup en général

La logique de ce que je vois de vos plans, c'est qu'à l'origine il y a un mur de refend central, et le plancher hourdis porte entre les façades et ce mur. Donc vous l'enlèveriez au RdC, et il reporterait sa charge sur l'IPN 240, et il reprend donc les planchers haut RdC et 1er. Est-ce le cas ?
Y-a-t'il un mur au-dessus de l'IPN 200 ?
La charpente serait constituée de pannes de mur à mur, et de 9 m de portée ? C'est étonnant. J'aurais plutôt vu une charpente s'appuyant sur les murs et sur le refend central.

Mais j'ai encore du mal à me représenter la structure.

[invited4e5a0cb]

Je vous remercie pour vos remarques, j’ai mis un peu de temps pour vous répondre, veuillez m’excuser.
Le toit se compose de 2 pans à 38 ° et d’un chien assis central en structure légère en appui sur les pignons en briques et une ferme centrale en bois de type traditionnel en appui sur le refend central.

Façade nord.JPG Façade sud.JPG Pignon est.JPG Pignon ouest.JPG Ferme centrale.jpg

Ce comble aménagé comprend 2 chambres et la cage d’escalier les cloisons et le plafond sont de type placostyle
Le plancher est de type hourdis en terre cuite + dalle de compression de faible épaisseur + plancher stratifié, l’ensemble s’appuyant sur les cloisons du niveau 2, je pense que l’appui est plutôt dans le sens des pignons, mais difficile à voir, les travaux ont consisté à renforcer l’isolation du plafond et des parois ext., laine de roche + placo.

Le niveau 2 est composé de 3 chambres et d’une salle de bain + la cage d’escalier, les cloisons sont en briques creuses plâtrières épaisseur 80mm, plafond et parois comportent un enduit au plâtre traditionnel, l’ensemble repose sur une dalle de même composition que le niveau 3, sauf pour le plancher bois en sapin pose traditionnelle sur lambourdes, orienté pignons. Les cloisons se superposent à peu de chose près au mur porteur du niveau 1, les travaux consistent à isoler le plafond et les murs ext. (placostyle).
Pour le niveau 1 les plans sont je pense explicites, voir les photo avant travaux.

Dans le cadre de mon calcul de descente de charges, j’ai utilisé une pondération de 0.8 pour la neige sur le toit en pente.
Pour le toit terrasse, j’ai pris en compte une charge d’exploitation étant prévu accessible, mais en contrepartie je n’ai pas pris la charge neige en considérant que les deux ont peu de chance de se cumuler.
Pour la charpente du toit principal, je pense effectivement que j’ai eu la main très lourde.
Pour l’assemblage charpentier des portants/porteurs effectivement c’est plus rassurant, n’ayant pas d’expérience dans ce domaine j’ai eu l’occasion encore récemment de voir les maçons poser aile dans aile cela m’étonnait !!!!
Je pense qu’en utilisant un assemblage charpentier je peux fortement diminuer les sections de mes IPN, voir photos dans la suite du post, votre avis sera précieux, merci.

[invited4e5a0cb]

Suite photos avant et en cours travaux :

1 Arche IPN240.JPG 1 Future ouverture IPN 320.JPG 2 Arche IPN240.JPG 2 Future ouverture IPN 320.JPG Ouverture IPN 200.JPG

En espérant ainsi que vous verrez mieux la structure.

[ilovir]

Voilà un croquis pour les questions qui se posent encore. Parce que notamment, je ne comprends pas pourquoi, dans votre descente de charge, on voit les plancher se faire porter en entier par l'IPn 200, le 240 et les 320. On dirait donc que c'est compté trois fois.



A propos de la terrasse accessible : le DTU 43.4 ne prévoit pas qu'une toiture terrasse étanchée puisse être sur support bois.
Mais il admet que ça se fasse moyennant une étude spécialisée. Donc, si vous faites terrasse accessible sur support bois, vous aurez à convenir avec l'étancheur et (ou) le fournisseur de produit, que les dispositions lui conviennent. Ceci notamment vis à vis de la garantie décennale.

[invited4e5a0cb]

Le toit terrasse a été entièrement réalisé ainsi que l’étanchéité par la même entreprise spécialisée, je suppose qu’elle a suivi les prescriptions.

La ferme repose effectivement sur les différents refends du niveau 2 et 1 et l’IPN 240 remplace ce mur de refend jusqu’à la nouvelle cloison du couloir, je laisserai le poteau béton vestige de l’arche mais peut être que je pourrais le supprimer avec un assemblage charpentier au nœud du 200 et 240 en sachant quand même que l’extrémité du 240 et du refend se trouvent en porte à faux sur la cave.

Le 200 permet d’ouvrir un peu plus l’espace, la partie en peinture bleue sur les photos, au-dessus on trouve, mais pas en parfaite correspondance, la cloison en briques plâtrières des chambres sud et nord du niveau 2, pas de cloison au niveau 3.
Le plancher du niveau 2 se compose bien d’hourdis en terre cuite + dalle béton + lambourdes légères pour la fixation du plancher bois.
Donc dans l’idéal il faudrait ouvrir complétement cette partie et supprimer complétement l’arche.

Pour les descentes de charges, vous avez raison, je fais reprendre l’ensemble des planchers sur l’IPN 320, par contre pour le 220 et 200 j’ai réparti les charges, mais bon un peu à l’arrache je l’avoue.
Je pense reprendre le calcul des descentes de charges plus finement et partir non pas sur 2 IPN pour l’ouverture de 6m mais 4 IPN pour la facilité de manutention.

[ilovir]

Voilà le stade actuel de mes réflexions.

Ci-dessous d’abord, ma descente de charges, certains chiffres ayant été mis au jugé, comme par exemple la façade de chien assis.
On obtient des charges par ml de poutrelle, à reporter dans le modèle que j’ai fait dans Freelem.
On remarque que le 240 est très fortement chargé, car j’ai considéré que les poutrelles de plancher portaient sur le refend central. NB : pour vérifier, on peut rechercher le tracé des aciers de poutrelles avec un détecteur de métaux.
Sur la terrasse, j’ai mis une charge d’exploitation de 250 kg/m², ce qui est courant pour ce cas. Notez que selon le DTU 43.4, on est déjà à 100 kg/m² pour une terrasse non accessible.
En tous cas, en accessible résidentiel c’est au mini 150, comme en habitation.

Mat res 1.jpg

Vous pouvez faire vos commentaires et modifications sur ces charges.

Dans le modèle Freelem, j’ai placé le centre des réactions d’appui à 1/3 de la hauteur de la poutrelle, à partir du nu de l’appui (vers l’intérieur de celui-ci). Ceci en raison de la logique d’une répartition triangulaire de la charge, sur une longueur d’appui égale à la hauteur de la poutre.

J’ai laissé dépasser le bout extrême au delà de cette position de l’appui, pour être conforme à votre dessin. Lors de la flexion, ce bout extrême se relève donc, comme on le voit sur la capture de la déformée. Notez que dans le schéma, cela « soulage » la poutre.

Dans la descente des charges, on considère que tout descend tout droit jusqu’aux poutres. Mais la structure ne travaillera pas forcément comme ça. Il peut notamment se former des voutes dans les murs en maçonnerie, pour lesquelles les poutres acier seront des tirants.
C’est la structure qui décide : si elle se met en voutes, il y aura peu de déformations, donc peu de fissures. Si elle ne veut pas, elle peut travailler comme notre modèle, en flexion sur les poutres acier, ce qui est le cas le plus défavorable ; là, les déformations entraineront des fissures dans les murs portés.

Donc, ce qui est dimensionnant, c’est une recherche de limitation de la déformée. Un usage non officiel est de limiter à 1/500 de la portée. Mais lorsque des murs, surtout de façade, sont portés, il faudrait en fait se limiter à 1/800, voire 1/1000.
Et là, ça devient très difficile. Pour les portées de 5 m que vous avez, le 1/1000 ce serait 5mm.

Pour le moment, pour donner une idée, mon modèle est fait avec un HEA 340 au lieu de l’IPN 240, et un HEA 400 au lieu des deux IPN 320. (C’est facile de modifier).

Et avec ça, j’ai déjà une flèche maximale de 12 mm (nœud 18) sur le « 240 » qui est entrainé par le « 320 » sur lequel il s’appuie et qui présente lui 9 mm (nœud 4). Ce serait donc déjà dans les choux …
J’ai laissé de côté la neige, sur le toit du haut, dont l’effet est marginal.

Mat dessin.jpg

Les taux de travail restent inférieurs à 70 % ; maxi dans le HEA 400. (en calcul élastique, acier S235)

Les réactions d’appui sont à la mesure : en pondération ELU (env 1.4), le total des réactions est de 60 tonnes. Elles vont de 15 à 20 tonnes, la plus faible étant celle de l’IPN 200 à 1.6 tonnes (selon mon modèle).
Il faudra trouver comment faire passer ça dans les murs et les fondations.
Sans mettre de poteau au milieu quelque part je suppose ?

Donc, cette RSO que vous envisagez est quand même un très gros travail de restructuration rapporté à l’échelle de ce bâtiment.
Ca ne s’improvise pas, et l’appel à des professionnels me paraît incontournable : bureau d’études pour optimiser la solution, puis entreprise car le mode opératoire sera délicat.
Au fait, vous n’êtes pas en zone sismique par hasard ?

[invited4e5a0cb]

Avant toutes choses je voudrais vous remercier pour le temps que vous consacrez à mon projet.

Votre tableau Excel est super, beaucoup plus clair que le mien, si vous le partagez je suis preneur au format Excel en fichier joint ou en MP, quelques remarques :

• Dans mon tableau les pondérations sont reprises dans la formule entre total et cumul donc invisibles et vous induisent en erreur.

• La charge toiture correspond il me semble à de la tuile, dans le cas présent on est sur de l’ardoise ciment donc plus prêt de 33 daN/m², mais ce n’est pas grave ça nous donne une petite marge de sécurité face aux inévitables incertitudes.
• Les rampants font 4,80 m
• Le plancher du N3 est en stratifié 6 daN/m²
• Le N1 plancher terrasse : 3,5 m c’est la largeur totale donc je suppose que la reprise de charge est sur la moitié soit : 1,75 m.
• Zone sismique du bâtiment : 2

Je suppose que pour passer d’une charge en daN/m² à une charge en daN/m vous divisez votre résultat par la longueur de la poutre ? Excusez mon ignorance.

La simulation sur Freelem est également superbe et effectivement par ignorance je n’avais pas du tout pris en compte le cumul des fléchissements.

Toujours par ignorance, quels sont les incidences et le comportement de plusieurs poutres en parallèles d’une manière générale et dans mon cas ?
Le but vous l’avez bien compris étant de disposer de poutres d’un poids plus faible afin de rendre la manutention possible en intérieur.

Je peux me tromper, surtout sans sondage, mais les contraintes localisées sur les fondations me semblent acceptables, seul l’appui sur 1 m en porte à faux au-dessus la cave me préoccupe en sachant que l’appui se fait sur une dalle en béton armé reposant sur de la brique pleine et dans un angle de 1m sur 1m, maintenant il est toujours possible de remonter jusque sous dalle un pilier en blocs de béton pleins.
Je vous rassure nous nous sommes rapprochés d’une entreprise disposant d’un bureau d’étude et attendons leurs différentes solutions, mais il est toujours bon pour le maître d’ouvrage d’avoir une approche la moins candide possible, mais je n’exclue pas non plus la réalisation de cette RSO.

Je vous cite « Donc, cette RSO que vous envisagez est quand même un très gros travail de restructuration rapporté à l’échelle de ce bâtiment.
Ca ne s’improvise pas, et l’appel à des professionnels me paraît incontournable : bureau d’études pour optimiser la solution, puis entreprise car le mode opératoire sera délicat » je comprends parfaitement que vous terminiez l’ensemble de vos post par ce genre de mise en garde.
Ps : mon fils vient d’avoir le devis, l’entreprise prévoie un poteau mais je ne sais pas encore à quel endroit (je vous tiendrai au courant) solution facile ! je ne ferai pas de jugement de valeur.

[ilovir]

Le poteau, c'est quand-même bien ce qu'il y a de plus raisonnable dans la situation actuelle.

Je pense que si la maison avait été faite à l'origine comme vous la voulez maintenant, il y aurait eu à la place des deux HEA, des retombées de poutre BA, de 30 ou 40 (sachant que dans le mur de façade, la poutre BA peut se relever), s'appuyant sur des poteaux incorporés aux murs, pour lesquels il y aurait eu une semelle spécifique sous forme de surlargeur des fondations sous ces poteaux.

Je corrigerai mon calcul selon vos indications

Mettre des poutres jumelles au lieu d'une seule, c'est faisable mais il faut bien concevoir et réaliser l'assemblage entre elles pour que la charge amenée sur l'une se partage bien avec l'autre.

[invited4e5a0cb]

Perso vous envisageriez cette RSO de quelle manière ?

[ilovir]

il me semble que je mettrais un poteau sous l'appui des HEA l'un sur l'autre. Ca ferait une plus petite section pour le 320, et il en bougerait presque plus. Le 240 pourrait rester en HEA 340, avec flèche de 7 mm au milieu.
Les réactions d'appui périphériques seraient réduites : 3 à 6 tonnes, ce que les murs supportent en général, mais 15 tonnes pour l'appui du 240 sur le refend, avec renforts nécessaires.
Par contre le poteau central prendrait 25 à 27 tonnes, et il faudrait conforter la fondation pour lui.

[invited4e5a0cb]

Oui, je suis en accord avec votre suggestion, la proposition de l'entreprise va dans ce sens également, d'ailleurs elle ne touche pas à l'arche (par contre c'est décevant), je vous joins le devis, vous allez sourire, je pense à la décharge de l'entreprise qu'elle ne veut pas que le client réalise lui-même en pompant "l'étude" qui est gratuite dans le cas du devis, mais bon.

Notre réflexion est j'en suis persuadé allée déjà beaucoup plus loin que leur semblant d'étude, les gars travaillent uniquement par rapport aux expériences antérieures de chantiers.

Devis ouverture p1.jpg Devis ouverture p2.jpg

[ilovir]

Le devis ne parle que d'une ouverture, visiblement celle dans le mur de façade, et pas de l'enlèvement du refend. ET on ne comprend pas du tout ce qu'il fait avec ses 4 poutres métalliques, et je ne vois pas où est le poteau.
Je ne suis toujours pas sûr d'avoir compris comment était l'existant : pour moi, il y a un mur de refend toute hauteur, sur toute la longueur du RdC, mais est-ce bien le cas ?

Il considère implicitement que les fondations supporteront les modifications de charges.

Quoiqu'il en soit, je ne laisserais pas l'entreprise intervenir sans un BET, pour le dimensionnement et pour préciser le mode opératoire. Avec ce devis, vous avez un ordre de grandeur de prix.

[invited4e5a0cb]

Vous avez bien compris comment était l'existant, il est bien conforme aux photos et à mes plans, Ils ouvrent sur le mur de façade sur 5.50m uniquement et s'appuie en intermédiaire sur un poteau métallique afin d'avoir quelque chose de plus discret visuellement au niveau du refend, c'est à dire l'arche, ça ne répond pas à mes attentes, je reste sur l'idée de laisser ou créer un appui au niveau du nœud 320_240 avec reprise des fondations et d'ouvrir avec le 200 et un appui du 240 sur le refend restant, conformément à mes plans, avec reprise des fondations en cave pour le porte à faux.

[ilovir]

je n'ai pas vu ce qui est en "porte à faux".

[invited4e5a0cb]

Bon, je n'ai pas laissé tomber l'affaire, j'ai peut être trouvé une entreprise qui pourrait réaliser les ouvertures suivant mes prescriptions, il faudra que l'on reprenne l'étude plus finement, mais pour l'instant je suis accaparé par la plomberie, l'électricité et le chauffage pour que l'entreprise ayant le lot plâtrerie puisse terminer le niveau 2.