Renforcer un plancher existant avec des poutres acier

Bonjour
Ton fournisseur de bois n'y connait rien, car remplacer du bois de 23 cm par de l'acier de 28 cm il y a un gros problème de connaissance de résistance des matériaux. 
Sauf si le calcul bois est pour un plancher normal pas un garage.

limite élastique:
Sapin 18 a 30 MPa
Acier 235 MPa soit 8 x mini plus résistant.

Si c'est pour garer un véhicule:

La surcharge d'une dalle de garage doit être de 250 daN/m2.
Calculer le poids propre des constituants de la dalle.

Il faut vérifier aussi la charge ponctuelle des roues au point le plus défavorable.
Ensuite vérifier la flèche.

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Je me suis mal exprimé mon fournisseur de matériaux m'a indiqué que ce qui était en place n'était pas suffisamment dimensionné pour des poutres en bois
J'avais mis des poutres bois de 230mm de hauteur x 120mm et lui m'a dit qu'il faudrait des 280mm de hauteur pour du bois.
J'aimerais mettre des poutrelles acier pour justement mettre moins de hauteur.
Le plancher est pour le grenier du garage. Mais je stocke du matériel de sonorisation le poids est d'environ 250kg/m2 par endroit.

Bonjour

Je vous fais part de mon avis, qui ne vaut pas étude technique professionnelle.

De ce que j’ai compris, deviné et supposé :

Le plancher selon votre plan est déjà fait.
Les solives sont des sections 6 x 8, que je suppose posées avec le 8 en vertical
Portées de solives : 2.58 m  2.56 et  2.02
Entraxe des solives de l’ordre de 43 cm
Portée des poutres sommier 5.60 m, section 12 x 23
Panneaux OSB supposés 18 mm

Charge d’exploitation : 250 daN/m² en stockage (donc 80 % de la charge considérée fixe). Mais il faut aussi considérer une charge ponctuelle pouvant être n’importe où ; je suppose 250 daN (si les panneaux supportent) ?
Pas de plafond, ni isolation, ni de cloisons ajoutant de la charge sur le plancher (ou alors cela inclus dans la charge d’exploitation).

Voilà ce que je trouve avec mes cogitations :

Solives 6 x 8 (bois de classe supposée C24)

Portée 2.58 m

Taux de travail en flexion : 150 %  - 136 % sous charge ponctuelle
Flèche net finale : 4.3 cm (L/60)
Totalement non conforme

Portée 2.02 m

Taux de travail en flexion : 92 %  - 120 % sous charge ponctuelle
Flèche net finale : 1.6 cm (L/126)
Non conforme

Sommier 12 x 23  (bois de classe supposée C24) 
Largeur chargée 2.42 m

Taux de travail en flexion : 275 %
Flèche net finale : 11.6 cm (L/48)
Totalement non conforme

NB : avec des 12 x 28, on n’y est pas encore avec 187 % et 6.5 cm.

Attention : ces calculs sont faits selon l’eurocode 5, donc avec toutes ses dispositions et ses coefficients de sécurité, et pour la pleine charge de 250 daN/m² partout.
Si vous vous promenez sur votre plancher, et que vous n’avez pas mis grand-chose dessus, vous ne verrez sans doute rien d’anormal hormis, éventuellement, une certaine sensation de souplesse.

Commentaires

En réfection :

Si j’avais eu à mettre des poutrelles acier comme sommiers, j’aurais pu mettre :

A minima des IPE 200, avec un taux de flexion élastique à 94 % (acier S 235), et une flèche à L/295, mais attention avec un déversement en flexion qu’il faudra fortement bloquer par les solives et (ou) entretoisement acier.

Et des solives 5 x 15 en bois C24, pour la portée de 2.58 m.

En renforcement :

Si on part du principe que c’est fait, je pense à une solution de renfort de l’existant comme ceci :

Deux IPE ou IPN 140 moisés un sur chaque côté des sommiers bois. Ces renforts doivent régner sur toute la longueur, et si possible venir s’appuyer sur les murs.
Cela est censé répartir la charge à 2/3 sur l’acier et 1/3 sur le bois.

Assemblage par séries de tire fonds, ou par boulons mais « sans jeu » (s’il y a du jeu, on perd en efficacité)

Pour les solives : peut-être les remplacer par des 5 x 15 ?

A débattre ...

Bonjour Ilovir
merci pour toutes ces précisions !

A l'origine, j'avais créé une mezzanine en sous toiture. Depuis j'ai surélevé le garage afin d'avoir un étage et je constate que ca s'affaisse avec tout ce que j'y ai déposé  

Les chevrons sont bien posés en 60mm de largeur et 80mm de hauteur
Le plancher est en OSB 19mm

Ilovir a écrit:

En renforcement :

Si on part du principe que c’est fait, je pense à une solution de renfort de l’existant comme ceci :

Deux IPE ou IPN 140 moisés un sur chaque côté des sommiers bois. Ces renforts doivent régner sur toute la longueur, et si possible venir s’appuyer sur les murs.

Il n'est pas possible d'ajouter des IPN 140 aussi entre les poutres bois actuelles comme indiqué dans mon plan en rouge par exemple tous les 60 cm ?



les poutres bois section 120x230 actuelle son fixées avec des sabots. Je pensais fixer de la même façon les poutre IPN.

merci pour votre aide.

Avec ce système, vous aurez un plancher costaud et peu souple !
Dans ce cas, sur les sommiers un seul UPE 140 d'un seul côté suffit.
L'appui des IPE sur des sabots de charpente bois, je ne sais pas. Ils ne sont pas faits pour ça en principe. Vous pourriez poser la question à un fabricant de sabots.

Ilovir
Au niveau du renforcement tous les 60 cm ce n'est pas trop ? J'ai dessiné ça pour exemple.

Avec :

- entraxe des IPE 140 0.86 m (zone de 2.58 m)
- un renfort de sommier en UPE 140

On navigue près des limites de flèche totale à L/210. Donc, c'est jouable.
Mais avec un IPE de plus (entraxe 0.60 m), c'est nettement de plus de confort...

Et donc idem dans la zone de 2.56 m

Ilovir

Citation:

On navigue près des limites de flèche totale à L/210. Donc, c'est jouable.
Mais avec un IPE de plus (entraxe 0.60 m), c'est nettement de plus de confort...

D'accord donc mon estimation était correct
Je me demandais si je ne pouvais pas en mettre moins pour une question de cout


Ilovir

Citation:

un renfort de sommier en UPE 140

Pour le renfort en UPE, il faut tout de même qu'il soit vissé sur la poutre ou il peut être juste collé contre ?
Du coup tous les chevrons 60*80 ne servent plus à grand chose avec un entraxe de 60cm ?

Merci pour ton aide

Le renfort en UPE il est prévu connecté, assemblé, avec la poutre bois, pour que les deux travaillent bien ensemble.

Les solives 6 x 8 deviennent excédentaires, et l'entraxe des IPE est défini par rapport à la capacité de ces IPE 140.

Vous pourriez vous contenter d'un seul profilé acier en milieu de chacune des portées de 2.58 et 2.56, mais il sera plus gros qu'un IPE 140. Et il faudra alors vérifier si un seul UPE par sommier bois est suffisant pour le coup.

Ilovir
connaissez vous quelqu'un sur le site qui pourrait valider la solution avec un logiciel de calcul ?
Ou c'est sur avec ce que vous me proposez ça ira ?

Ce que je suggère, c’est ce qui me paraît adéquat en fonction de mes connaissances des Eurocodes et de la résistance des matériaux. Mais ça reste un travail d’amateur, donné à titre indicatif, ne pouvant en aucun cas être considéré comme équivalent à une étude professionnelle. Ce n'est pas "clés en mains".

Vous pouvez aussi chercher d'autres idées sur de forum ou d'autres. Et bien sur, consulter des professionnels, ce que je vous invite à faire avant de passer à l'exécution. 

Cela dit, si on récapitule :

La charge d’exploitation est 250 daN/m² ou 250 daN ponctuel n’importe où, rien d’autre (pas les deux en même temps).
Le poids fixe du plancher (hors poutres) est pris à 30 daN/m² (panneau 12 + solives 8 + petit plafond 10)
Le bois en place est supposé de classe C24, et l’acier serait du S235.

Pour les solives de portées 2.56 et 2.58 m, trop faibles, il peut être mis un seul renfort transverse en leur milieu. Du coup, elles deviennent excédentaires sur ces portées ramenées à 1.29 m.
Ce renforcement permet ainsi de soulager les solives (beaucoup) et les sommiers (un peu).

Ce renfort acier unique en poutrelle de portée 5.60 m entre murs, qui fait donc un sommier, de largeur chargée 1.35 m  pourrait être au minimum un IPN 160 qui travaillerait en flexion élastique à 92 %, avec une flèche de 2.2 cm (L/254).
NB : Avec un IPN 180, on aurait une flèche de 1.4 cm au lieu de 2.2.

Cette poutrelle est soumise au déversement de flexion (c’est-à-dire qu’elle fléchit en se vrillant), ce à quoi on peut s’opposer par deux traverses en bois ou acier, perpendiculaires, qui la bloquent en rotation au milieu de la portée.

Pour les deux sommiers centraux actuellement en bois 12 x 23

La largeur chargée est de 1.80 m

Renfort par deux profils acier moisés (1 sur chaque face sur chaque sommier) section UPN 140.

Pour ma recherche, j’écris que le bois et l’acier vont prendre la même flèche, et je vois à quelle part de charge cela fait pour chacun, en introduisant dans ce calcul un glissement entre bois et acier du aux jeux et déformations d’assemblages, jeu que j’ai pris arbitrairement à 3 mm.

J’aboutis à : flèche totale 2.1 cm (L/266), taux de travail acier en flexion élastique 51 %, répartition charge 36 % bois et 64 % acier.
Ici le déversement de l’acier est empêché par son assemblage contre le bois, et par la symétrie.

Pour le sommier contre mur, de largeur chargée 0.82 m (selon le plan) :

Renfort par un seul UPN 100, avec comme résultat :

flèche totale 2.1 cm (L/266), taux de travail acier en flexion élastique < 30 %, répartition charge 77 % bois et 23 % acier.
Ici le déversement de l’acier, peu important, est empêché par son assemblage contre le bois.

Le taux de travail en flexion dans le bois des sommiers reste autour de 70 %.

Restent les solives de portée 2.02 m. En fait, leur portée sera réduite à 1.90 m entre leurs appuis sur acier, mais elles sont toujours trop faibles, mais « seulement » à 115 % sous la charge ponctuelle. Ici, je ne vois pas comment mettre un support transverse en raison de la trémie d’escalier. Donc, il faut les laisser comme ça (et moins charger), ou les renforcer individuellement.

Pour les appuis des aciers dans la maçonnerie en utilisant des sabots de charpente bois, renseignez-vous sur cette possibilité auprès du fabricant des sabots.