Ouverture mur porteur et IPN

[ilovir]

Donc voici mon analyse personnelle, donnée à titre indicatif, ne pouvant en aucune façon se substituer au travail d’un bureau d’études professionnel, seul habilité à définir les solutions les plus appropriées à un tel projet.

Hypothèses

Charges fixes

Toiture charpente : 80 daN/m²
Plancher du comble : 300 daN/m²
Linteau BA : 250 daN/ml
Avec largeur de chargement de 3.41 m
Mur du comble, hauteur moyenne 1.20 m à 260 daN/m²

Ces charges s’appliquent en linéiques sur le mur étage et le linteau béton, où elles reviennent au niveau du linteau RSO du RdC :
- en linéique sous le mur étage
- de façon concentrées sous les appuis du linteau béton, soit :
* appui sur mur (gauche), où cela se diffuse dans le mur sur une longueur de 1 m au niveau du sol étage,
* appui sur poteau, formant une charge concentrée venant en travée de linteau de 4.51 m.

Mur étage : 0.2 x 2200 x 2.90 m (incluant les chaînages) = 1 276 dan/ml sur travée de 3.03 m de linteau.

Plancher étage : 500 daN/m² sur largeur 3.41 m (inclut structure, plafonds, cloisons, sol)
Charge complémentaire sur linteau : 80 daN/ml

Charges variables :

Exploitation habitation : 150 daN/m²
Exploitation comble : 50 daN/m²
Neige : 55 x 0.8 = 55 daN/m²

Acier S235 certifié fy = 235 MPa (calcul en phase élastique). Calculs avec Freelem.

Résultats

On examine ce qui se passe dans la grande travée de 4.51 m, pour une section de linteau HEA 260 identique dans les deux travées, dans les cas avec ou sans continuité.


Hypothèse travées sur appuis simples :

Contrainte de flexion 170 MPa < 235
Contrainte de cisaillement (sous charge ponctuelle) : 40 MPa
Interaction cisaillement + flexion : non étudiée selon EC3, mais indication par la contrainte Von Mises semblant satisfaisante : 183 MPa < 235
Flèche 11 mm soit L / 410
Ratio au déversement : 0.84 < 1

Hypothèse travées en continuité :

Contrainte de flexion : 134 MPa < 235
Cisaillement (sur appui) : 96 MPa
Interaction cisaillement + flexion : non étudiée selon EC3, mais indication par la contrainte Von Mises semblant satisfaisante : 211 MPa < 235
Flèche : 6 mm soit L / 750
Ratio au déversement : 0.68 < 1

Réactions d’appui (en tonnes, non pondérées) :

Appui G Appui Milieu Appui D Total
Indépendance 8.5 19.3 7.4 35.2
Continuité 6.4 23.4 5.4 35.2

Avec HEB 220 en continuité : Résultats légèrement moins bons qu’avec HEA 260, avec par exemple flèche à 7 mm, pour le même ordre de grandeur des contraintes.


Remarques :

En pratique, différentes déformations (assemblage aboutage, mouvement d’appui, imperfections diverses …), situeront le résultat réel obtenu en grande travée, entre ceux de l’appui simple (un peu juste) et celui de l’appui continuité (très confortable).
Dans l'autre sens, un scellement soigneux aux appuis extérieurs peut apporter un effet d’encastrement partiel venant diminuer les valeurs en travée.

L’assemblage d’aboutage entre éléments de linteau est à étudier en détail. Sans-doute il faudrait le situer dans la zone de « moment nul » de la grande travée.

Il n’est pas tenu compte de l’influence favorable éventuelle d’un petit effet d’encastrement du linteau dans l’existant, à ses appuis extrêmes.

Les hypothèses de déversement prises sont les plus défavorables, ne tenant compte d’aucun obstacle contre le déversement. Le H se suffit dans ces conditions, mais un profil I serait sensible (ratio > 1) et devrait être maintenu au déversement.

Les résultats dans la petite travée sont à fortiori satisfaisants, et de plus le mur béton de l’étage, vu sa résistance et sa rigidité dans son plan, n’appuie pas réellement en continu sur le linteau, mais le maintient.

Appui central : charge importante, nécessitant un poteau, et peut-être la confection d’un linteau au droit de l’ouverture existante dans le mur du sous-sol. Etudier l’incidence sur les fondations.

Pour le fun : avec un HEB 400, le plus gros de ma collection, sans poteau au RdC, ça donnerait une flèche de 20.3 mm au milieu des 7.84 m, soit L / 385 (non, je rigole, on ne fait pas des choses comme ça ).
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[Jaunin]

Bonjour ilovir,

Magnifique explication et très bien documentée.
Cordialement.
Jaunin__

[Tam_]

@Jaunin Merci pour cette nouvelle magnifique simulation !
Je comprends que la flèche bien que contenue (L/694) amène des contraintes excessives au niveau des appuis. Plutôt que d'essayer de trouver un acier plus résistant, je vais plutôt chercher à réduire cette flèche ce qui devrait mécaniquement réduire les contraintes au niveau des appuis.

@ilovir C'est donc à ça que ressemble le compte-rendu d'un bureau d'étude ? On dirait un verdict judiciaire ! En tout cas, merci beaucoup pour le travail que ça représente.
Ce que j'en comprends:
- La charge est énorme sur le poteau central. Dommage qu'en sous-sol, il ne tombe pas au milieu d'un plein mais seulement sur un côté.
- Inutile de rêver de se passer d'un poteau central (ce que je n'aurai pas osé de toute façon)
- Exit le HEB200 comme l'a montré aussi la simulation de @Jaunin.
Quelques interrogations:
Concernant un HEA260 ou HEB220, n'est-il pas trop gênant que les appuis soient moins larges que la poutre ?
J'ai compris qu'un IPE était plus sensible au déversement mais j'ai lu aussi que plaqué sous une dalle sur toute la portée, le problème était contenu. Ou alors faut-il que je prévois un maintien à définir au milieu de la portée ?
Si un HEB220 est encore un peu juste, je pourrais choisir un HEB240 si sa largeur de 24cm sur des appuis de 20cm de large ne pose pas de problème.
Il y aurait aussi peut-être la solution d'un HEM200 mais j'ai l'impression que ce n'est pas facile à approvisionner.
Ou enfin un IPE360 plus courant et dont la rigidité permettrait de réduire la flèche.
Je vais voir avec mon maçon sans trop lui parler de ce fil pour ne pas lui mettre la pression. Je ne voudrais pas passer pour ce patient qui donne des conseils à son chirurgien avec ce qu'il a lu sur Wikipédia ! Même s'il y a un peu de ça Mais vu que le seul calcul qu'il semble avoir fait pour le moment c'est celui de la TVA, je ne vais quand même pas culpabiliser de m'y être intéressé. Notez que ce n'est absolument pas une critique du métier de maçon que je respecte. D'ailleurs si ça se trouve il va arriver au même résultat avec son flair !

[ilovir]

Les études BET ne sont pas du tout comme ça. Leur est présentation plus technique, plus complète, avec une vérification d’un grand nombre de conditions prévues à l’EC3. Moi, c’est une présentation d’amateur, simplifiée.

Pour la charge sur le poteau central, cela peut nécessiter un linteau en RSO dans le sous-sol, pour répartir et recentrer.

La largeur différente entre poutre et appuis est gérable. Dans le principe, il peut y avoir des raidisseurs dans la poutre, entre les semelles et l’âme, pour appui sur une platine (dans le béton ou en tête de poteau acier), et cela se calcule (ou pas).

On peut toujours dire que le blocage sous la dalle bloque le déversement, en flexion simple, puisque ce qui flambe, c’est la partie comprimée, donc le haut de la poutre.
Sur l’appui continuité, le dessous est comprimé et pousse donc sur le côté. Je ne sais pas exactement comment on justifie ce cas, et j’ai laissé dans Freelem les mêmes longueur de déversement dans tous les cas.
Jaunin aura peut être des précisions ?

HEB 240, ça devient du lourd. Et le HEM donc !

En IPE ça devient plus léger. En fait, c’est le 330 qui se rapprochait du HEA 260, avec des flèches de 9.6 mm en libre ou 5 mm continu, et dans ce cas un ratio déversement 1.5 ou 1.24.

Si on passe en IPE 260, c’est flèches 7 mm ou 3.7 mm, quand au ratio au déversement il est de 1.2 ou 0.93.

Evidemment, plus on met de marchandise, plus la structure respire. Mais plus ça prend de place et de budget …

Le maçon sait poser les poutres acier, les caler, éventuellement mettre une pré-flèche, mais les opérations de renforts, platines, aboutage sur les profilés acier ne sont pas dans son métier. Cela relève du charpentier acier.

Le chirurgien que j’ai consulté récemment m’a dit que j’aurais eu intérêt à déjà m’instruire sur Internet avant … (autre débat).

[Jaunin]

Bonjour,
Un sujet sur le quel ont avaient déjà participer.

https://forums.futura-sciences.com/b...ne-poutre.html

Cordialement.
Jaunin__

[ilovir]

Bonjour Jaunin ; que dtes-vous sur la façon de vérifier le déversement quand la poutre est continue sur appuis, au lieu d'être en deux travées simples ?

[Jaunin]

Bonjour ilovir,
Il va falloir que je cherche.
Cordialement.
Jaunin__

[Tam_]

Une petite photo de l'ouverture du sous-sol. Mon poteau central du RDC est aligné sur le bord droit de l'ouverture. J'hésite encore à découper ce mur pour y mettre un linteau afin de reporter une partie des charges de l'autre côté de l'ouverture. Ça fait 50 ans qu'il est en compression ce mur, faudrait pas que le remède soit pire que le mal...

[ilovir]

Pour ce déversement de la poutre en continuité, je crois avoir la réponse. Par la puissance du gratuiciel du CTIM LTbeam, et par la grâce des formules de l’EC3.

Modèle dans LTbeam :

Une poutre sur 3 appuis, longueur 7.54 m (3.03 + 4.51).

Rotations des appuis : 3 appuis libre autour de y et de z, et bloqués autour de x sauf celui du milieu

Maintiens au déversement :

2 appuis extérieurs maintenus horizontalement sens y (à mi hauteur),
1 appui milieu non maintenu horizontal
Maintien continu horizontal de la semelle haute, entièrement libre en rotations

NB : ces hypothèses sont un peu plus conservatives que la réalité, surtout la dernière, parce qu'en fait la semelle haute ne peut pas vraiment bien tourner.

Charge « linéarisée » à 61 800 N/ml (pondéré à l’ELU) appliquée sur le modèle, ce qui donne un Moment maxi sur appui de 123 KN^m, qui est bien celui trouvé dans Freelem par ailleurs. Donc, c’est raccord.
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Résultat LTbeam : Moment critique Mcr = 371 KN^m – c’est lui qu’il fallait trouver

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D’où le calcul du Moment résistant à partir de la « cuisine » de l’EC3 :

Lambda (LT) = 0.8 (à partir du fy 235 , du Wy 1019 (module de la section), et Mcr )
Alfa = 0.34 (coef d’imperfection IPE)
D’où Khi (LT) = 0.7

Donc moment résistant Mb,Rd : 235 x 1019 x 0.7 = 167 KN^m > 123 KN^m.

On regardera le dessin sorti de LTbeam, qui montre uniquement le déversement, sans représenter la flèche dans le plan. On y voit que la semelle haute tourne parallèlement à l’axe x, ce qui ne se produit pas autant dans la réalité dans laquelle le déversement est de ce fait davantage bridé.

[Tam_]

Si j'ai bien compris, pas de déversement avec un IPE360 à condition que les extrémités soient correctement maintenues. De plus la semelle haute plaquée à la dalle oppose une résistance supplémentaire à la rotation. Comme j'ai l'intention de laisser la poutre apparente et de m'en servir ponctuellement comme portique, je me demande si je ne vais pas voir quand même pour un maintien en milieu de portée...

[ilovir]

La poutre se trouve (quasiment) bloquée en rotations y et x aux appuis extérieurs, et boquée en déplacement horizontal par la semelle haute sur laquelle s'appuie la charge.

Quand à la rotation selon axe x, si elle est bloquée totalement, il n'y a plus de déversement du tout.

Sinon, ce qui peut bouger ne peut plus être que la semelle inférieure, au droit du poteau. C'est à dire comme on le voit sur le dessin, en poussant horizontalement la tête du poteau. C'est là qu'il faut améliorer.

Je ne vois pas ce que vous entendez par un "maintien en milieu de portée".

[sh42]

Bonjour,

Le dessin des déformations fait peur.
Les déplacements calculés par le logiciel ont quels valeurs ?
C'est par curiosité.
Merci.

[ilovir]

@ sh42.

L'image dilate largement les déformations, qui ne sont pas à l'échelle de la structure.

LTbeam calcule ces déformations, bien évidemment, sinon il ne pourrait pas les dessiner. Mais il ne donne pas le résultat en chiffres ! Ca serait trop beau.

[sh42]

Merci.

Personnellement, je ne vois pas l'intérêt d'un tel dessin si ce n'est pour mettre dans un film d'horreur.

Ce qui m'interpelle plus dans le projet de Tam_, c'est que les piliers centraux ne soient pas alignés et que le mur du sous-sol en béton banché semble avoir été réalisé avec des banches d'environ 1 m de haut. Ce qui ne donne pas un mur homogène dans la hauteur et en conséquence le fragilise.

[Jaunin]

Bonjour ilovir,
Très belle représentation avec le logiciel.
Effectivement les déplacements sont à des échelles plus élevées que la réalité pour que l'on puisse voir quelque chose.
C'est comme la représentation la poutrelle en #20 et #30 si j'avais laissé l'échelle à 1/1 ont auraient pas vu grand chose.
Cordialement.
Jaunin__

[Tam_]

J'ai appelé le maçon pour savoir ce qu'il avait prévu comme poutre dans son devis.
Il m'a répondu un IPE240 (12cm de large)...
Evidemment ça ne me convient pas !
Je vais finalement faire appel à un bureau d'étude pour les calculs et le guider un peu dans son travail...
Je publierai ici leur compte-rendu. Ça sera intéressant de comparer avec tout ce qui a été dit précédemment dans ce fil.

[Jaunin]

Bonjour,
Oui, merci cela sera intéressant.
Cordialement.
Jaunin__

[ilovir]

Le coeur du problème, c'est aussi le centre de la structure. C'est à dire l'axe qui va de l'appui du linteau sur son poteau, jusqu'à l'arrivée sur la fondation, en passant dans le linteau BA en sous-sol et le mur béton du sous-sol.

J'ai un peu accroché sur le déversement du linteau de RSO , dans sa version en poutres continues, parce qu'on ne sait pas très bien ce qui peut se passer à l'appui central qui est en même le sommet du poteau existant.
Si la poutre déverse, c'est à dire chasse sur le côté, on ne sait pas comment le poteau pourrait la retenir.
Cette situation ne se trouve pas en charpente acier traditionnelle parce qu'il ne s'y fait que des assemblages qui bloquent bien poutre / poteau. Classiquement, des platines d'about sur les poutres, boulonnées sur le poteau acier arrivant jusqu'au niveau du dessus des poutres.
Ou encore la poutre qui revient sur une platine de tête du poteau, sur laquelle est est boulonnée. Et dans tous les cas, avec des raidisseurs d'âme.
Ici on peut faire l'équivalent du 2ème cas, en ayant une terminaison du poteau béton en platine acier, avec retombées sur le côté, et chevillées dans le béton. Mais du point aspect, ce n'est pas "résidentiel".

Ou revenir à la solution en deux travées indépendantes.

Dans tous les cas il faut vérifier si le poteau actuel (je suppose en BA) est suffisant pour les charges, sinon le renforcer.

Et en sous-sol, il faut bien évaluer la capacité de l'existant, sinon le renforcer : linteau (pas difficile à faire), ou poteau (qui réduit un peu la largeur de passage).

Et la fondation là-dessous ...

[Tam_]

Bonjour à tous,
Quasiment 12 mois depuis le dernier post.
Depuis j'ai préféré changer de maçon ayant quelque peu perdu confiance dans celui que j'avais...
Par un heureux hasard, j'ai retrouvé le petit fils du maçon qui avait construit la maison. Fils de maçon et petit fils de maçon, ça inspire confiance !
Il m'a semblé avoir eu tout de suite les bons réflexes en cernant les points important à savoir la reprise de charge du poteau central ainsi que la descente de charge en sous-sol.
La proposition technique qu'il m'a fait après une étude faite en interne semblait cohérente avec les discussions que nous avons eues ici.
La proposition consistait à prendre en sandwich la partie haute du linteau/mur existant avec 2 UPE de 300. Renforcer le poteau central et les poteaux en extrémité avec des UPE de 240. Et enfin renforcer le passage de porte en sous-sol par un linteau métal pour que la charge se répartisse aussi de l'autre côté de l'ouverture. Le sandwich élimine du coup tout risque de déversement évoqué ici.
4,5 jours de travail à 4.
Rien ne semble avoir bougé à la vue du carrelage à l'étage et même pas de flèche décelable à l'oeil lorsqu'on regarde la poutre sur sa longueur.
Encore merci à tous les intervenants de ce forum qui m'ont permis d'avoir l'impression de maîtriser un tant soit peu ce qui se passait chez moi !

Central.jpg
Poteau nord.jpg
Linteau.jpg

[ilovir]

Eh bien, merci pour ce retour. Apparemment, ça ne risque pas de défaillir.

[Tam_]

Je trouve aussi qu'ils n'ont pas pris tellement de risque...
Il y avait sûrement moyen de faire plus léger mais cela me convient ainsi. Au moins je pourrais suspendre hamac et autre fauteuil suspendu sans trop me poser de question.
Et enfin pour ceux qui se poserait la question du coût, ça m'est revenu à un peu moins de 11 000 euros. C'est 3 fois plus que le devis de mon premier maçon mais il y a au moins 3 fois plus de ferraille. Et c'est sans compter les frais de justice et d'expert par la suite !

[Somax]

Bonjour,

Concernant le linteau réalisé au sous-sol, je découvre un montage que je n'imaginais pas en tant que néophyte, à savoir la poutre fixée de part et d'autre dans le mur plutôt que posé sur celui ci.
J'imagine que cette solution a été retenue parce que le mur est en béton banché et que dans le cas de parpaings elle se pratique moins. J'aimerais connaître le mode de fixation de ce linteau (tiges filetées scellées dans le mur?).
Dans ce montage, est ce que les supposées tiges filetées travaillent au cisaillement?