Calcul poutre maitresse pour plancher

Je rénove une ferme bretonne de 9m x 7 m intérieurs, entièrement recouverte d'un plafond en parquet de châtaigner (15kg/m2) fixé sur solives en douglas de section 7 x 27 cm, posées avec un entraxe 45 cm. avec une portée de 7 mètres et un appui sur mortier de 20 cm de profondeur réalisé sur mur en pierres montées à l'argile. (Charge au m2 du solivage = 168 kg/m2).

Après un début d'aménagement du rez-de-chaussée, j'envisage de m'attaquer à l'étage pour y faire des chambres sous combles (charges d'exploitation 150 kg/m2).

Pardonnez-moi, dans un premier temps je m'arrête à ce paragraphe :

1) Charge au m² du solivage 168 kg/m² semble quelque peu sous-estimé. Pour un plancher d'habitation, la charge d'exploitation, c'est-à-dire le fonctionnement du plancher, représente déjà 150 kg/m² dont 20% soit 30 kg/m² de charges permanentes pour le mobilier et 120 de temporaires pour les personnes qui y circulent. Mais à cela, il faut ajouter toutes les autres charges permanentes que sont : Le plafond, le solivage, le plancher (dalles ou parquet) les cloisons, les isolants éventuels, les revêtements de sol et généralement 5 kg/m² de charges diverses. Nous arrivons dans la très grande majorité des cas à 120 kg/m² de charges permanentes et 120 de temporaires, ce qui est très loin des 168 ou 150 kg/m² que vous annoncez.

Dans le cas que vous citez, soit une portée de 7000, des entraxes (et non des espacements) de 450 pour une section de 70 x 270 en Douglas sans doute pas à 12% d'humidité (le Douglas est très long à sécher) mais je le calcule quand même comme cela, les calculs donnent les résultats suivant pour une charge de 168 kg/m² ( 48 kg/m² de charges permanentes et 120 de temporaires :

Au cas où le calcul aurait été fait en RDM, effectivement, la taux de flexion est de 63 %, mai la flèche est de L/214 au lieu de L/300 et la déformation de l'ordre de 23 mm hors fluage et 33 mm à terme après fluage.

Et je n'ai compté que 48 kg/m² de charge permanentes !!!

Si je reprends l'hypothèse d'un plancher d'habitation courant, 120 +120, les résultats sont les suivant :

Taux de flexion 85 % - Flèche L/185 - Déformation hors fluage 31mm et 48 mm après fluage.

Pas de risque majeur, mais un plancher "Trampoline" avec des appuis qui vont travailler dur en effort tranchant avec des scellement de 20 centimètres. 

Pour aller plus avant, un croquis bien dimensionné serait très bien, en précisant bien ce que vous envisagez de faire et s avant, un croquis bien dimensionné serait très bien, en précisant bien ce que vous envisagez de faire + l'emplacement précis des poteaux et s'il s'agit bien d'entraxes de 450.

Bonjour Boisphile

Merci de me répondre malgré mes bourdes énormes dès le début !

Je suis furieux contre moi et désolé pour le temps que je vous fais perdre. 

D'emblée, j'aurais aimé insérer un schéma, mais je n'ai pas compris comment faire à partir d'un format Opendoc ou  pdf !?

Je vais donc essayer d'être synthétique, mais sans oublier les éléments nécessaires à la compréhension de la situation.

Je veux changer la destination d'un grenier à foin existant pour en faire une zone habitable..

Le plancher actuel est trop souple et oscille sous les pas. De plus, il est trop sonore.

La surface existante intérieure est de 6 x 7 m. 

Le plancher (châtaigner) est  supporté par des solives anciennes (de 60/70 ans) de section 70 x 270 mm, et d'une portée de 7 m.

L'entraxe (et non pas l'espace) entre chaque solive est de 45 cm.

La nature est vraisemblablement du Douglas, car je lis "Canada" sur les solives.

Je souhaite renforcer ce solivage existant, supprimer l'effet trampoline, installer une ou deux chambres, une salle de bain, et installer un revêtement de sol acoustique (fermacell sur fibre de bois = 45 kg/m2))

Pour cela, j'envisage de réduire la portée des solives de 7 m en les coupant pour insérer une poutre maitresse sur laquelle les solives seront fixées par sabots.

La poutre maitresse fait 6 m et possède 3 appuis symétriques (2 fois 3m).

Elle  partage la portée de 7 m en deux parties inégales de 2,50 m d'un côté, et 4,50 m de l'autre.

Les surfaces supportées sont donc de :

- 2,50 x 6 = 15 m2 d'un côté, et

- 4,50 x 6 = 27 m2 de l'autre.

Je n'ose pas m'aventurer plus avant dans des calculs que je ne maîtrise pas ...

Au vue de ces éléments, s'ils sont suffisants, pouvez vous m'indiquer :

- quelle section de bois je dois commander pour faire cette poutre maitresse ?

- quelle durée faudra-t-il attendre pour qu'elle soit réellement bien sèche, avant son installation et sa mise en charge ?

Merci beaucoup pour votre aide.

Bernard69

Edit : insertion d'un image en faisant "imprime écran" puis rognage avec "photos"

Pour planter le décor je comprends bien que :

1) le croquis du haut ne fait que présenter la situation actuelle 

2) Que vous allez couper toutes les solives pour les poser sur sabots  sur les flancs d'une poutre principale dont la hauteur sera donc nécessairement au minimum de 270 mm. Les solives ne seront donc plus passante SUR cette poutre ?

3) Actuellement, les solives sont scellées de 20 cm dans des murs de pierres. L'opération qui consistera à les couper puis les introduire dans des sabots sur le poutre, va déstabiliser ces scellements. De la théorie sur le papier à la pratique sur le chantier,il y a n monde !!! Ne pensez-vous pas qu'il serait plus raisonnable de sortir ces solives, de poser des muralières et de refixer l'ensemble sur sabots ? (D'autant que vous ne savez pas dans quel état se trouvent les têtes de solives dans ces murs)

Bonjour Boisphile

Vous résumez bien la situation : les solives seront en appui sur les flancs d'une poutre maîtresse, maintenues par des sabots. Ce choix s'impose pour la faible hauteur sous solives au rez-de-chaussée.

Les appuis des solives au Nord, partie la plus exposée à l'humidité et aux pluies, sont parfaitement sains. J'ai pu le constater en faisant une trémie d'escalier dans une pièce contigüe.

De plus faire une muralière m'obligerait à tous casser, tout démonter au rez-de-chaussée comme à l'étage.

Pour que rien ne bouge, que les scellements soient préservés, je compte procéder par moitié, en utilisant une demi-poutre maîtresse de 3 m coupées en sifflet. Celle-ci sera encastrée dans une entaille des solives après la mise en place d'un sérieux étayage de part et d'autre. Puis installation des 2 poteaux.

Pour la seconde partie, l'opération est renouvelée à ceci près que je devrai défoncer la partie haute d'une cloison pour que la poutre maitresse s'encastre à niveau, pour ensuite glisser afin que les 2 coupes en sifflet se rejoignent. Mise en place du 3° poteau.

Les soubassements des poteaux seront en béton ferraillé (dosage 400 kg/m3) de 40x40x30 cm.

Je comprends bien qu'une telle intervention sur le solivage est délicate, mais elle ne me posera pas de problème dans sa réalisation.

Ce qui me pose problème, c'est le calcul de la section de la poutre maîtresse .... Avec des données erronées départ avec 377 kg/m2, j'avais fait une approche unitaire par surface :

- à 15m2 correspondait une section de 70x250,

- à 27 m2 correspondait une section de 70x300.

Mais, faute de connaissances pour faire ces calculs concernant la surface globale de 42 m2, je m'en remets à vous.

D'où ma venue sur ce forum.

Pour que rien ne bouge, que les scellements soient préservés, je compte procéder par moitié, en utilisant une demi-poutre maîtresse de 3 m coupées en sifflet. 

C'est un nouvel élément que vous sortez de votre chapeau et qui change complètement la donne dans la mesure ou la poutre en question ne va pas du tout travailler de la même façon, ce n'est plus une poutre sur 3 appuis mais deux poutres sur deux appuis avec un assemblage sur poteau.

En outre non seulement le bois devra être sec à 14% réellement mesuré, mais cet assemblage devra être absolument PARFAIT, à trait de Jupiter avec clavetage. Ce n'est pas donné à n'importe quel Charpentier de le réaliser correctement.

Celle-ci sera encastrée dans une entaille des solives
Là, il faut m'expliquer ce que vous voulez faire parce que les solives ne s'entaillent pas n'importe comment ?
afin que les 2 coupes en sifflet se rejoignent

Je joins le croquis d'un trait de Jupiter pour que vous compreniez quel'assemblage se fait latéralement et quasiment sans jeu,je vous garanti du sport !!!

Les soubassements des poteaux seront en béton ferraillé
Je ne sais pas ce que vous nommez soubassements,pour moi, ce n'est pas un "Dé" posé sur le sol, mais une fondation sous dalle, le poteau étant posé sur un platine de préférence réglable.

En résumé, le choix d'une poutre en deux parties va en augmenter la hauteur, mais le poteau milieu reprendra moins de charge. 

La charpente est un métier et même si cela parait facile, ce n'est qu'une apparence, ne l'oubliez pas, je rencontre régulièrement des charpentiers en expertise qui pourtant sont du métier ........!!!

La charpente est un métier et même si cela parait facile, ce n'est qu'une apparence, ne l'oubliez pas, je rencontre régulièrement des charpentiers en expertise qui pourtant sont du métier ........!!!

Bonjour Boisphile

Je ne souhaite dévaloriser votre métier et encore moins vous vexer. Effectivement, je ne sais pas faire un assemblage comme vous le présentez avec clé, tenon d'about et languette.

Quand j'évoquais deux demi-poutres maitresses, c'est pour en faciliter la manutention. J'espérais pouvoir les assembler par coupes en sifflets boulonnées à la verticale. Eventuellement faire des soufflets à crochets, mais au-delà, je ne saurai pas faire.

Si l'option des deux demi-poutres pose problème par son assemblage ou sa résistance, je reviendrai à ma première option d'une seule poutre sur 3 appuis. La manutention de cette poutre qui doit avoisiner les 150 kg se fera au cric et palan, finalement, c'est pas un problème si on a le matériel et les précautions nécessaires.

Vous allez être confronté à plusieurs problèmes et pour ces raisons, il conviendra de bien préparer votre chantier pour lequel il vous faudra de la précision, de l'organisation et de la minutie. Si vous vous faites aider, pardonnez-moi, mais évitez les copains "qui s'y connaissent" et qui foncent dans le tas avec le cerveau dans les biceps !!! Désolé ! Mais à postériori, vous comprendrez ce que je veux dire.

1) Il vous faudra une poutre de 6 mètres en bois massif de section 100 x 300 qui, à l'évidence ne sera pas sèche. De plus il vous en faudra deux, la seconde devant vous servir pour confectionner les moises des poteaux.

La première chose à faire est de la commander non pas dans une scierie où vous pourrez être certain que le Coucou chantait encore dessus la semaine dernière, mais chez un bon négoce bois.

Il faudra la stocker bien à plat sur des chantiers de niveau, d'épaisseur égale et espacés tous les 75 centimètres. Les deux poutres l'une sur l'autre, espacées par des tringles situées aux dessus des chantiers et le tout dans un local ventilé.

Commandez également et stockez de la même façon (ce peut être sur les poutres) :

Deux madriers de 3 mètres en section 75 x 225 et

Quatre Bastings de 3 mètres en section 75 x 175, pour réaliser les poteaux.

2) La seconde problématique c'est la recoupe des solives existantes, dans la mesure où il faudra éviter de trop "torturer" les encastrements.

La première chose à faire est de battre deux traits de cordeau au bleu le premier à 2450 mm d'une extrémité et l'autre parallèle 100 mm de plus. (La poutre sèche devrait mesurer 95-96 mm). Ensuite il faut fixer une planche de chaque côté des deux traits à une bonne cinquantaine de centimètres et fixer les planches à chacune des solves par une vis.

Étayez sous les deux parties de solives.

Avec une équerre tracez les traits verticaux de coupes de chaque côté de chaque solive en vous basant sur les traits de cordeau. Cela doit être précis.

Toutes les solives étant solidarisées les unes aux autres et étayées, vous pouvez effectuer les coupes à la scie circulaire. Pour cela, fixez avec deux serre-joints une planchette verticale pour servir de guide en vérifiant bien la distance entre la lame et le bord de la table de scie, que vous reportez en décalage des traits de coupe que vous avez tracé.

Deux coupes par solive multiplié par 15 solives et le tout avec calme et précision, j'insiste.

3) Les solives :

Portée 2450 – Entraxes 450 – Section 70 x 270 – Réactions aux appuis 145 kg

Portée 4450 – Entraxes 450 – Section 70 x 270 – Réactions aux appuis 260 kg

4) La poutre sur trois appuis :

Portée 6000 – Poids 90 kg - Charges permanentes 500 kg/ml et Temporaires 400 kg/ml – Section 100 x 300 mm (une fois sèche ≈ 95 x 295) – Réactions aux appuis 1045 – 3390 – 1045

5) Les poteaux :

En prenant pour hypothèse la hauteur sous solives de 2100 que vous indiquez, les altimétries sont les suivantes :

Arase supérieure des solives 2100 + 270 = 2370

Arase supérieure des moises de tête de poteaux 2370 – 295 = 2075

Arases supérieures des têtes des deux éléments de poteaux 2075 + 220 = 2295

Les 3 poteaux sont montés sur 4 platine réglable référence PPRC (réglage de hauteur 100 à 150 mm). Une platine pour les poteaux d'extrémités et deux pour le poteau central. Je prends pour hypothèse une hauteur de 120 qui permet une plage de réglage.

La hauteur des poteaux est donc de 2295 – 120 = 2175.

L'arase inférieure de la moise de pied des poteau est au niveau du pied des poteau pour former la plateforme de fixation des platines.

(Je vous conseille de bien vérifier les altimétries et hauteur de la poutre et de faire un plan des poteaux avant exécution)

Les poteaux d'extrémités sont composés de 2 x 75 x 175 moisés par trois moises de 500 x 295 x 95.

Le poteau central est composé de 2 x 75 x 225 moisé par trois moises de 500 x 295 x 95.

La fixation des moises est réalisée par 4 boulons de charpente à corps lisse de 12 x 280 avec rondelles extra larges.

La fixation de la poutre est réalisée par 2 boulons de charpente à corps lisse de 12 x 280 avec rondelles extra larges. (soit 14 boulons par poteau)

ATTENTION : Les boulons se situent à 100 mm des extrémités des bois à fixer et à 40 mm des rives de ces bois.

Les percements se font avec une mèche à bois longue, d'un seul passage et sans aucun jeu.

Les platines réglables (avec clé de 30), se pose toujours platine 100 x 100 en partie supérieure.

Il conviendra de régler la position du poteau milieu pour qu'il se situe entre deux solives.

Tracez la position des goujons d'ancrage des platines, percez à la profondeur et au diamètre prescrit par le fabricant et soufflez correctement les trous à la bombe à air comprimé pour en évacuer les poussières.

La problématique finale réside dans le positionnement des poteaux avec leurs platines et leur maintien provisoire, la poutre devant être descendue entre les coupes des solives et les enfourchements des poteaux.

Une fois en place régler l'aplomb des poteaux et leur hauteur avec les platines de telle sorte que la poutre soit bien assise sur les moises et que son arase supérieure soit au niveau de l'arase supérieure des solives.

Une fois tout parfaitement réglé la fixation de la poutre sur ses poteau peut être réalisée.

La fixation des solives sur la poutre est réalisé par des sabots SAE 440-70-2 et 43 pointes CNA 4 x 50 par sabot.

Les maintiens et étais peuvent être retirés.

Bonjour Boisphile

Je vous ai répondu hier soir, et … je ne vois pas ma réponse ?? 

Je vous disais un grand MERCI pour votre réponse plus que détaillée.  C'est bien plus qu'un renseignement sur un section, c'est un véritable tutoriel que vous m'offrez. Merci ! Merci !

Les bois seront commandés à Guérande, auprès des Ets Ch.let et non pas en scierie. Je suis donc assuré d'avoir des bois de qualité.

Votre procédure sera suivie à la lettre, et je n'aurai pas de problème pour la découpe des solives et la mise en place de la poutre. Je n'ai donc pas d'interrogation sur cette partie.

Par contre, j'ai des questions sur les poteaux :

- pourquoi le poteau central reçoit-il une descente de charge triple de celle des extrémités ? J'attendais le double ?

- pourquoi faire des poteaux "ajourés" avec des tronçons de 50 cm ? Par économie de bois ou par nécessité structurelle ? Je pensais faire un poteau avec la même section que la poutre maîtresse, et boulonner sur les flancs deux madriers de 75X 300. Ou alors, il y a quelque chose que je n'ai pas compris ?

- puis-je remplacer la platine au sol par un potelet béton aux dimensions du poteau (250 x300) avec un axe central ? (Je ne confonds pas avec la fondation). L'idée étant de maintenir le pied du poteau en place et au sec.

A nouveau merci pour votre très longue réponse précédente, documentée avec précision.

- pourquoi le poteau central reçoit-il une descente de charge triple de celle des extrémités ? J'attendais le double ?

Comme la plus part des personnes et y compris de pros.... C'est de la physique qui se traduit en pourcentage par :

Sur 3 appuis - 19 - 62 - 19 %

Sur quatre appuis - 13 - 37 - 37 - 13 %

Sur cinq appuis - 10 - 28 - 24 - 28 - 10 %

etc ...... cela ne s'invente pas !
Je pensais faire un poteau avec la même section que la poutre maîtresse, et boulonner sur les flancs deux madriers de 75X 300. Ou alors, il y a quelque chose que je n'ai pas compris ?
C'est exactement ce que je vous propose sauf que je propose des bois en 225 et 175 et des moises pour alléger et parce que les bois de cette section ne seront pas secs. Mais de ce point de vue, vous pouvez faire comme vous dites.

 puis-je remplacer la platine au sol par un potelet béton aux dimensions du poteau (250 x300) avec un axe central 

Là aussi vous faites comme vous voulez, mais sans réglage de pieds vous allez au "casse-pipes", parce que vous aurez des tassements qui pourront même être différentiels ! Croyez-en ma vieille expérience,je ne suis pas un perdreau de l'année. On me demande des conseils que je donne bien volontiers bénévolement (sur ce forum) ensuite les personnes font ce qu'elles souhaitent, c'est de leur responsabilité, en revanche, elles ne se vantent pas de leurs regrets !!! 

Merci Boisphile pour votre langage franc, direct et surtout bien intentionné.

OK, je ferai exactement comme vous me l'avez conseillé.

Je vous remercie pour ce partage bienveillant et je n'oublie pas de le souligner, votre partage bénévole. Je ne serai jamais charpentier, mais j'ai appris beaucoup avec vous. Pas tout bien sûr, mais suffisamment pour avancer dans mon chantier. Merci beaucoup pour ce coup de main. 

Je viendrai vous faire un retour fin Octobre, pas avant, car je suis un coucou migrateur : 6 mois en Rhône-Alpes, 6 mois en Bretagne …. enfin, si le confinement ne me bloque pas d'un bord ou l'autre ?!