Maison 1930: renforcement charpente

[Torve]

Bonjour à tous,

Nous venons d'acheter une maison 1930 dans le Nord de la France. Les précédents propriétaires avaient aménagé le comble en chambre d'enfant. Après avoir curé les plafonds en torchis, nous nous sommes rendus compte que les solives supportant le plancher du comble n'étant pas des solives (section 30x80mm, entraxe 400mm et portée de 3m) mais elles servaient uniquement à tenir le plafond en torchis. Nous allons donc remplacer tout ca avec des solivettes de 32x175mm avec un entraxe de 360mm pour une portée de 3m. C'est pas génial comme section mais pas d'autres possibilités ...

Bref, avant d'enlever toutes les "solives" existantes, j'aimerais savoir si elles ont un rôle structurelle pour tenir les pans de la toiture car elles sont fixées directement sur les chevrons d'un bout à l'autre (longueur 6m) ? Ces solivettes jouent le rôle d'entrait ? Des pièces de bois viennent lier les chevrons à la maçonnerie et des tirants existant au 1er étage pour tenir le tout. Je joins des photos et des schémas pour être le plus clair possible.

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Merci d'avance pour vos réponses,

Torve
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[ilovir]

Bonjour

Apparemment, la charpente de ce terrasson est en chevrons porteurs. Chevrons portant entre la panne faitière et les pannes des lignes de bris.

Les "solives" apportent à la fois un maintien des chevrons contre leur fléchissement, et en même temps une retenue limitant la poussée horizontale en leurs pieds lors de la flexion de la panne faitière. Cela forme un A.

Pour pouvoir dire si d'enlever ces solives entrainerait un problème de résistance, il faudrait vérifier les dimensionnement d'ensemble. Mais dans tous les cas cela entrainerait surement des déformations.

Si vous substituez ces solives par d'autres, plus fortes, le problème n'existera pas.

Si vous ajoutez de la charge sur ces solives, cela va augmenter les efforts dans les chevrons. Et il y aura sans doute une charge supplémentaire sur ces chevrons si vous faites un plafond rampant.

Mais je vois que vous avez prévu d'ajouter 3 pannes, ce qui normalement permettra de faire face aux nouvelles charges et ne pas affecter les chevrons.

Dans le principe, ça marche ; il faut bien dimensionner les éléments.

Dans le mode opératoire, il serait bien de mettre en place la nouvelle structure avant d'enlever les solives actuelles. ou même les conserver si elles ne gênent pas.

Les solives 3.2 x 17.5 tous les 36 cm, c'est pas mal en longueur 6 m sur 3 appuis, pour faire un plancher d'habitation.

[Torve]

Bonjour ilovir,

Merci beaucoup pour votre réponse rapide et détaillée !
Vous avez bien cerné la charpente et nous allons effectivement ajouter 2 pannes ou poutres tanquées dans les murs pour le futur plancher (portée 3m60).
Le comble étant difficilement habitable, il n'y aura que peu de poids (2 personnes et un lit). Je vois donc 2 solutions:


Solution 1 (voir schéma)= Mettre en place la nouvelle structure et liaisonner par une pièce de bois (sorte de jambe de force) chaque chevron porteur du terrasson aux nouvelles poutres puis supprimer ces "solives".
Avantage: gain de hauteur d'une dizaine de cm en enlevant les "solives" / on ne marche pas sur les "solives" qui appuient sur les chevrons porteurs
Inconvénient: perte de liaison direct chevron à chevron par ces "solives" mais chaque chevron serait tenu à la nouvelle structure



Solution 2 = Créer la nouvelle structure sans enlever les solives
Avantage: lien direct entre chevrons du terrasson
Inconvénient: charge sur les "solives" et donc les chevrons même si la nouvelle structure retient le tout / pas de gain de hauteur

Vous pensez que la solution 1 est envisageable ? Une pièce de bois (sorte d'entrait retroussé) placé au faitage pour lier chaque chevrons du terrasson vous semble nécessaire (en rouge sur le schéma) en plus ?

Merci pour vos conseils !

Torve

[ilovir]

Pourquoi les pannes "tanquées" ne pourraient pas être liaisonnées aux chevrons en même temps qu'aux nouvelles solives ? Les nouvelles solives remplaceraient ainsi les anciennes dans leur rôle stabilisateur des chevrons. Avec le bénéfice de la portance des pannes en plus.
Et il y a une 3 ème panne sur le dessin, en fait une poutre dans le plancher portant les solives.

[A voir en vidéo sur Futura]

[ilovir]

En dehors de ces considérations d'ordre général, je m'interroge sur le dimensionnement.

Vous avez dit portée de 3.60 m pour les pannes ? Celles qu'on voit sur les photos et le dessin (ligne de bris, faitière, et les 3 du plancher). Sinon quelle portée ?
Pannes toutes en 6.3 x 17.5 ? Sinon, quelles sections ?
Quelle est la section des chevrons ? Leur entraxe serait donc de 0.40 m ? (ou 0.36 m ?)
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En quoi est faite la couverture ? (quel poids au m²)

Vous prévoyez je suppose isolation et plafonds rampants : placo et LdV (17 kg / m²) ?

Et un plafond suspendu sous le plancher que vous voulez faire ?

[Torve]

Bonjour Ilovir,

Désolé je te répond tardivement. Voici les données à prendre en compte et qui répondent à tes questions.

Distance de mur à mur (transversale) = 3m60
Distance longitudinale = 8m
Panne faitière = 100x140mm (portée 3m60)
Panne ventrière terrasson = 65x180mm
Panne ventrière (intersection terrasson / brisis) = 100x140mm
Panne sablière = 80x100mm
Chevrons porteurs = 65x80mm, entraxe 400mm
"Solivette" (en rouge) = 30x80mm, entraxe 400mm, longueur 6m
Poutre centrale = 63x175mm, portée 3m60

Nouvelles poutres (en bleu) = 63x175mm, portée 3m60
Nouvelles solives (en vert) = 32x175mm, portée 3m
"Jambes de force" (en violet) = à définir
"Entrait retroussé" (en jaune) = à définir

J'ai fait 3 modélisations pour être plus clair.

Charpente existante
CHARPENTE-EXISTANTE.jpg

Projet 1 = supprimer les "solivettes" qui connectent les chevrons porteurs en les remplaçant par des pièces de bois (en violet) fixés sur les nouvelles poutres (en bleu) du plancher du comble et par des pièces de bois formant un "entrait retroussé" (en jaune).
CHARPENTE-PROJET-1.jpg

Projet 2 = conserver les "solivettes" qui connectent les chevrons porteurs et placer l'arase supérieur des nouvelles solives (en vert) plus haut que l'arase supérieure des "solivettes" (en rouge) afin de ne pas ajouter du poids aux "solivettes".
CHARPENTE-PROJET-2.jpg

Le nouveau plancher supportera des plaques OSB18 ainsi qu'un jonc de mer côté comble et un plafonds suspendu en place avec son isolation en ouate de cellulose côté étage2.
Enfin la toiture est une toiture classique en tuile mécanique sur liteaux avec pare-pluie.

Merci beaucoup

Torve

[ilovir]

J’ai fait un petit modèle (base solution 1) et avec les hypothèses suivantes dont certaines sont à vérifier sur place :

Charges :

Toiture et liteaux 48 daN/m²
Isolation et plafond rampant sous toiture : 17 daN/m²

Plancher osb 12 daN/m² + isolant 12 + plafond 10 + sol 2 = 36 daN/m² (+ poids de la structure)
Exploitation habitation à 150 daN/m²

Neige en plaine : 45 x 0.8 = 36 daN/m² (sur les terrassons)

Vent région 2, site campagne (3a),
Soit qp(z) = 66 daN/m², et coefficient structural 0.9 (estimé).
Cp vent résultant en pression : brisis au vent :1.1, terrasson au vent : 0.7 ; terrasson sous le vent : 0.3, et brisis sous le vent 0.2 en dépression.

Structure :

Bois supposé de classe structurale C24, c’est-à-dire un bon résineux, pas abîmé.

Cotes générales résultant de votre dessin en coupe,

Portée des poutres entre murs : 3.60 m

Charpente :

Chevrons 6 x 8 (filant en continu sur la longueur du versant) entraxe 0.40 m
Faitière 10 x 14
Ventrières 6.5 x 18
Pannes en ligne de bris 10 x 14

Plancher :

Solives 3.2 x 17.5 entraxe 0.40 m, portée 3 m entre poutres
Poutres de rive en 6.3 x 17.5 (1 bastaing)
Poutre centrale en 18 x 17.5 (3 bastaings)

Analyse

Pour que ça fonctionne bien, il faut que le système forme un arc continu, du pied d’un brisis à l’autre : le brisis - le bas du terrasson jusqu’au plancher - le triangle formé du reste du terrasson et du plancher - le bas de l’autre terrasson - et l’autre brisis.
Avec les pannes et poutres à leurs places, apportant leur soutien et la répartition des efforts.

Pour obtenir ça, il faut de bons assemblages, notamment des chevrons sur les pannes de brisis, puis des poutres de rive du plancher sur les chevrons. Et au faitage ; mais je ne vois pas l’utilité du petit entrait jaune.

Je dirais par exemple, un bon assemblage de ces poutres de rives de plancher avec les chevrons, par exemple avec des cornières acier et tirefonds entre poutre et chevrons ; le plus rigide possible.

De plus, il y a l’effet bénéfique « diaphragme » du panneautage de plancher, que je ne peux pas évaluer.

NB : en configuration « solution 2 » suspendue, les contraintes augmentent de plus de 10 % dans les pannes, ce qui devient critique dans la mesure où elles sont déjà à 100 % avec l’assemblage rigide.

Les points critiques

D’abord, la poutre centrale du plancher en 6.3 x 17.5 est largement insuffisante.
En triplant la section (comme dans mon modèle), on est à la résistance limite de calcul, en sollicitant « l’effet système » pour dire qu’on ne dépasse pas le 100 % de taux de travail en flexion.

Les poutres de rive seraient elles-mêmes également insuffisantes, dans une configuration de plancher libre, si ce n’est qu’elles s’insèrent ici dans le fonctionnement de l’ensemble en arc, comme je l’ai décrit. J’ai donc laissé la section en simple bastaing dans mon modèle.

Les pannes ventrières du terrasson sont très chargées. Avec leur section 6.5 x 18 elles ont fort à faire : taux de travail flexion de 100 %, le cas le plus défavorable étant celui avec la charge d’exploitation seule (sans les charges climatiques).

Ces pannes sont à vérifier de près ; elles ne doivent pas présenter de défaillance.

Quelques chiffres :

Contrainte maximale dans la poutre centrale du plancher sous 150 daN/m² : 15.1 MPa pour 14.7 à 100%, mais tolérable à 16.1 avec « l’effet système ».
Flèche net finale : 18 mm (soit L/200)
C’est « conforme » ric-rac sur les chapeaux de roues.

Taux de travail en flexion maxi dans la panne ventrière : 100 % et flèche maxi 21 mm, que ce soit avec la charge d’exploitation ou sous neige et vent.



Image : en clair la structure, en foncé la déformation très accentuée (pas à l'échelle)


En conclusion, la structure est « au taquet » en ses zones critiques (sommier plancher et pannes ventrières) vis-à-vis du calcul conventionnel en charges d’exploitation habitation et climatiques.

Cependant, cela ne va pas « se voir » couramment, dans la mesure où les conditions climatiques défavorables s’observent rarement, et surtout du fait que la nature du local fera qu’il sera peu probable d’y trouver une charge de 150 daN/m² (ce qui ferait 3.2 tonnes en tout dans le local ..).
Peut-être cela permet-il d’aller si près du bord vis-à-vis des charges règlementaires ?

Voilà le résultat de mon examen. Cela ne peut pas constituer étude technique de validation de projet. Dans mon analyse il y a des approximations et des simplifications (et qui sait des erreurs ?). Tout n'est pas vérifié et surtout pas les assemblages. Et il reste toujours l’inconnue des caractéristiques réelles du bois en place. Dans le cadre d’un forum, c’est fait pour susciter le débat.

[ilovir]

Je suis parti sur un modèle correspondant à l’architecture que vous aviez proposée, mais j’ai pensé à une autre solution :

Renforcer les 2 pannes 6.5 x 18, par exemple en les doublant par un bastaing
Cela en utilisant un bois C24, bien sec, prolongé jusqu’à s’appuyer sur les murs, bien lié aux existants par tirefonds et bien calé en force sous les chevrons.

On peut espérer créer ainsi une panne au moins 50 % plus efficace que l’existante.
Cela pallierait à la faiblesse des pannes existantes, et à l’enlèvement des solivettes.

Enlever ensuite les solivettes
Faire le plafond rampant et son isolation.

Faire porter le plancher de mur à mur, portée 3.60 m, indépendamment de la charpente.
Structure possible du plancher (dans l’optique d’un minimum d’épaisseur) : solives 10 x 15, entraxe 0.50 m en confort standard, ou 0.417 m (ou 0.40) en confort premium. Et une file d’entretoises.

Sous 150 daN/m² en exploitation …

Résultat : les structures resteront un peu mieux en deça de leurs limites admissibles.

[Torve]

Wahou ! Merci beaucoup pour cette étude ilovir, cela a dû te prendre du temps !
Grâce à elle, je vois plus clair dans le problème de dimensionnement de la panne ventrière et de la poutre centrale.
Ta dernière solution est la solution préconisée par le charpentier / couvreur qui va intervenir sur la toiture.
Il va caler 2 nouveaux bastaings pour doubler les pannes.

Nous ferons ensuite le plancher indépendamment de la charpente comme tu préconises.
Dernière petite question, pour faire porter les solives de mur à mur, est-il préférable de faire une muralière ou de les encastrer dans le mur ?

Merci

Torve

[ilovir]

encastrer dans le mur donne plus de force à l'appui, mais c'est plus compliqué et peut endommager le mur.
Pour cette petite structure, je resterais sur les muraillères.