Poutre continue en bois sur trois appuis

[invite74de375b]

Bonjour à toutes et tous

J'avais déjà été dépanné il y a quelques années par Futura

Je suis en train de refaire entièrement la charpente d'un vieux local agricole:
c'est un bâtiment de 12,30m x 10m, la charpente est composée d'une ferme de 10m de long disposée à 6,60m d'un mur et 5,70 de l'autre, et de 14 pannes (aboutées en sifflet sur la ferme et échantignoles).
Je vais refaire tout ça en bois contre-collé épicéa section (200x 280 pour les pannes)
Ma question: les pièces de bois sont commercialisées en 13,50 m de long, j'ai donc la possibilité de mettre mes pannes en continu plutôt que de les assembler en sifflet sur la ferme,ce serait plus esthétique mais les contraintes ne sont plus les mêmes.
Quelle solution serait la meilleure?

Quelqu'un a t il une réponse à me proposer?

Merci beaucoup

Morton
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[ilovir]

Bonjour

Théoriquement, c'est-à-dire si on était en élasticité parfaite et avec appuis fixes :

La poutre continue sur 3 appuis va avoir la même sollicitation en résistance que la poutre en travée simple, mais pas au même endroit : ce sera au droit de l’appui au lieu d’être en milieu de travée. Donc, aucun avantage sur ce point.

La poutre continue va avoir une déformée en travée d’environs 40 % de ce qu’elle serait en travée simple. Ce qui est pas mal comme avantage.

En contrepartie, la charge sur l’appui central, c'est-à-dire la ferme, est de 25 % plus élevé que si elle portait deux travées simples.

Mais le bois n’est pas parfaitement élastique et il flue au fil du temps, et de plus la ferme d’appui fléchit aussi au fil du temps ; ces deux phénomènes réduisent l’effet de la continuité :
La déformation ré-augmente, entre 40 et 100 %
La sollicitation en flexion est gagnante : elle s’atténue sur l’appui, ré-augmente en travée, mais au final reste moindre que dans les cas d’élasticité parfaite.

Au final, l’opération apporte un maigre gain, tant en déformation qu’en résistance, mais passe par un stade pendant lequel la ferme d’appui est plus fortement sollicitée, nécessitant qu’on vérifie qu’elle le supporte.

[invite74de375b]

Merci beaucoup Ilovir

Jaunin m'avait prévenu que vous étiez très doué sur ce sujet
Je pense donc que je vais mettre mes pannes aboutées en sifflet au niveau de la ferme, ce qui sera plus facile pour le transport et la manutention


Merci beaucoup et encore bravo pour ce forum
Morton

[invite74de375b]

Bonjour


Comme dit précédemment, je suis en train de refaire la charpente d'un ancien bâtiment agricole de dimensions intérieures 12, 30m x 9,94 m (voir image jointe)

Il y a une ferme classique (entrait, arbalétriers, poinçon et contrefiche) voir image jointe, 14 pannes (dont deux faitières)et 4 pannes sablières.

Je suis en Provence, la pente du toit est de 20° (37%), la charge totale de la toiture (neige comprise) sera de 135 daN/m²

La ferme n'est pas au milieu de la pièce, les longueurs des pannes entre appuis sera de 560 cm et 650 cm

L'entraxe des pannes sera de 135cm

La couverture sera composée de volige (27 x 200 en bois de Savoie), film pare-pluie , PST de 165cm (que je recouperai à 155) et tuile canal collés (tuile de couvert uniquement).

L'isolation sera faite plus tard mais elle est prévue pour le calcul des charges

Les pannes seront en épicéa contre-collé (GL24C)de section 20 x 28 cm avec assemblage en sifflet sur la ferme, avec échantignolles.

Ma question: j'avais prévu pour les arbalétriers et l'entrait la même section que pour mes pannes (contre-collé épicéa GL24C de 20 x 28 cm), mais est ce suffisant ?
Si non quelles seraient les bonnes sections?

Merci beaucoup !!!

Morton

Vue de dessus.jpgDimension ferme.jpg20180104_162345.jpg

[A voir en vidéo sur Futura]

[ilovir]

Pour arriver à vos charges, j'ai :
Tuiles : 25
Plaques : 25
Voliges : 12
Pannes : 20
Plafond : 20
Neige : 45 x 0.8 = 36

Total 138 kg/m²
Le vent n'est pas déterminant : 35 kg / m en pression. Il est surtout en dépression.
La neige accidentelle 100 kg/m² n'est pas non plus déterminante vu sa faible pondération dans le calcul.
Je n'ai pas mis de charge sismique.

Les sections 20 x 28 en arba et entrait sont confortables : taux de travail en flexion maxi à 50 % (< 100 %), et déformation théorique 9 mm, mais susceptible d'augmenter avec la déformation des assemblages

Par contre, les efforts à reprendre par les assemblages sont très importants : à l'ELU, 13.5 tonnes entre pied d'arbalétrier et entrait. Ca pose une réelle difficulté de réalisation.

Il me semble qu'il serait peut-être mieux d'avoir deux ferme, recoupant en trois la longueur de pannes (qui pourraient être plus petites). Il me paraît aussi nécessaire de mettre des barres en diagonales pour former contreventement dans le plan des versants, entre deux cours de pannes ; pour le comportement sismique, et pour reprendre la composante parallèle au versant et protéger la toiture des déformations.

[invite74de375b]

Bonsoir Ilovir

Merci pour cette réponse rapide, technique et précise

J'en ai parlé à un ami charpentier qui travaille pour une grosse boite
Il propose un entrait moisé ( 2 fois 14 x 28) avec assemblage à mi bois avec les arbalétriers + boulonnage
Par contre il me dit que le poinçon devra être de section plus importante pour supporter les fortes pressions du genre 20 x 40.
Là je ne comprend pas trop car le poinçon ne supporte que les pressions des arbas, et en moindre mesure la force des contrefiches et liaisons de pannes faitières. A la limite on pourrait imaginer les deux arbas l'un contre l'autre (s'il n'y avait pas de contrefiche) ?
Quelque chose m'échappe

Merci de m'éclairer

Bonne soirée

[ilovir]

L'objectif, c'est de limiter la déformation des assemblages.
Je n'ai pas le logiciel qui permet de tenir compte de la raideur des assemblages. Mais je peux dire que les ordres de grandeur, pour la déformation de la ferme, c'est :

1 cm, si les assemblages sont parfaits, cas théorique (de mon calcul) irréalisable
2 à 3 cm de plus, avec des assemblages ayant des raideurs normales et bien maitrisées
6 à 8 cm, voire plus, si on n'a pas maitrisé ça.

Donc, grossir les sections, ça va jouer sur la diminution du 1 cm, sur lequel on gagnera 2 ou 3 mm. Aucun intérêt. Par contre, si le grossissement des sections permet de mieux réaliser les assemblages, je suis d'accord. Il faut les dessiner, et les calculer avec leur glissement, ce que je ne pourrai pas vous faire.

Si on regarde la ferme actuelle, on voit qu'elle a des fortes sections, mais qu'elle a beaucoup fléchi quand-même, et les explications sont :

- l'assemblage arba / entrait semble fait par un tout petit embrèvement, qui se déforme, d'où augmentation de la déformation générale. Sans le soutien par chandelles, cet assemblage aurait probablement cassé (même en faisant abstraction du pourrissement du côté droit de la ferme). Il faudra bien dimensionner le futur assemblage, en sachant que si on mélange du mi-bois (contact direct) et du boulon, le boulon travaille peu car il est moins raide que le contact direct, et de plus il a un jeu.

- au faitage, les deux arbas compriment le poinçon. Il n'en meurt pas, mais ça fait quand-même une petite déformation de l'assemblage, qui est augmentée par le retrait de séchage de la section de poinçon : là, plus cette section de poinçon est grosse, plus elle va faire de retrait, donc va augmenter la déformation générale de la ferme ; c'est contre-productif.

- aux appuis, l'intersection des axes arba et entrait est à distance du mur (vers l'intérieur). Donc, il y a une flexion en bout de l'entrait, qui se répercute sur toute sa longueur. Ce sera à éviter dans la nouvelle configuration : faire arriver ce croisement sur le mur.

Voilà comment une ferme manifestement bien dimensionnée du point de vue de ses sections, fléchit quand-même du fait de ses assemblages. Il faut éviter ça dans la nouvelle réalisation, et c'est plus facile avec une ferme moins chargée.

[invite74de375b]

Bonjour Ilivor

La section de l'entrait et arbas actuels est ''en moyenne" de 26 de large x 24 cm de retombée en bois massif, sans doute du pin ou sapin.C'est donc moins que ce que je projette en bois contrecollé de 20 x 28 (de retombée)
Effectivement plus le poinçon sera large au plus il y aura du retrait. J'ai calculé que 6mm de retrait ferait descendre le poinçon de 8mm , à cela il faut rajouter la pression sur les repos des assemblages.
Je pense que je vais donc descendre ma ferme de 10 cm afin de pouvoir déplacer au niveau des appuis mes intersections arba/entrait

Autre question: ça ne serait pas gênant pour moi de mettre un appui définitif (tube acier ou poteau appuyant sur un pilier béton déjà existant au niveau inférieur) au milieu de la pièce pour soutenir l'entrait en son milieu et diminuer la charge sur les murs, mais je me demande si ça ne rendrait pas l'équilibre de l'ensemble plus fragile?
Qu'en pensez vous?

Merci encore pour le temps que vous consacrez à mon questionnement

[ilovir]

Avec une section 26 x 24 au lieu de 20x 28, j'ai une flèche de 9.5 mm. Ce sera un peu plus pour du bois qui ne serait pas GL 24. (+ 20 % pour du C18)

Retrait de séchage du poinçon 6 mm : 8.64 mm de descente effectivement. Cela double déjà pratiquement la déformée élastique; et il y a le reste.

Avec un poteau au milieu soutenant la ferme, ça change tout. Peu de gain sur la flexion de l'arbalétrier : flexion locale sous l'appui de panne (6.5 MPa au lieu de 8.8). Par contre, le travail en ferme ne se faisant plus, l'effort dans l'arba à son arrivée sur l'entrait n'est plus que de 2 tonnes (au lieu de 13 !). 3.5 tonne à l'arrivée au faitage, et 3.5 tonne dans le poinçon qui devient un poteau. Ca bouge plus, glisse plus.
Attention toutefois au tassement du poteau : 9 tonnes à reprendre à l'ELU.