Les Charges à prendre en compte sur les planchers

Question

Bonjour à tous,Ce sujet n'a pas pour but de remettre en cause les connaissances des Ingénieurs et des experts ...dans la mesure où leur compétence en la matière n'est pas à démontrer. Mais ils sont grandement invités à nous éclairer!Mon objectif est de faire le point sur cette question épineuse de la détermination des Charges à reprendre, afin d'éviter les résultats déconnants (parce que trop optimistes). Lorsqu'il est question de prendre en compte les Charges reprises par un plancher, on distingue deux types de Charges, comme vous le savez bien: Charges Permanentes et Charges d'Exploitation (ou Temporaires).Pour ce qui concerne les Charges Permanentes, selon les usages des uns et des autres, on a parfois l'habitude d'y inclure des Poids Propres de composants du plancher: le revetement de sol, surtout si c'est du carrelage, la cloison, légère en placo ou non, etc... En fait, sur le plan pratique, ces Charges sont celles réellement supportées par la structure.Ensuite, pour etre certain de faire les bons calculs, il vaut mieux inclure une troisième catégorie dans ces distinctions avec les Poids Propre du plancher lui-meme. Ce faisant, on sera sur de ne pas oublier de Charges au passage et le résultat sera plutot fiable. Ainsi, cela donne toute l'ampleur nécessaires aux nombreuses précisions que ne manque pas de donner Boisphile losqu'il vous indique une section optimale de poutre: il rajoute toujours le Poids Propre de la pièce à mettre en oeuvre.Pour finir, il faut prendre en compte les Charges d'Exploitation. Et là aussi, selon les matériels utilisés pour le calcul (logiciel, calculatrice) des raccourcis de calcul peuvent etre pris à notre insu.Quelle valeur de Charges? En France, pour les constructions résidentielles, les Charges d'Exploitation sont fixées à 150 kg/m2 . Selon les logiciels de calcul, et selon aussi les interprétations de la règlementation actuellement en vigueur en France, il faudrait appliquer un coefficient de sécurité à cette valeur, ce qui, du point strict point de vue du calcul, a pour effet de majorer cette valeur.Jugez plutot: (source NF EN 1994-1-1, juin 2005) : coeff de sécurité sur les Charges Permanentes: 35%coeff de sécurité sur les Charges d'Exploitation: 50 %Donc pour les charges d'exploitation  en résidentiel, il faudrait prendre en compte: 150 + (150*0,5) = 225 kg/m2  , dans nos calculs courants, et non pas 120 kg/m2  .Donc, cette différence n'étant pas anodine, je vous pose une question de vérification de nos sources: quelles sont les valeurs en prendre en compte? Quelle est la source de référence? (texte, publication, date).Merci de votre contribution.ITHACA                                                                                                                 NB: une brève discussion concernant les valeurs de flèche a déjà eu lieu, et déjà, à ce propos nos sources divergent un peu...

XavR · Answer

Bonjour,  Il existe actuellement plusieurs normes en vigeur, les Eurocodes qui resteront à terme et les anciennes règles de calcul CB71 associée pour les charges aux normes NF P06 (NF P06 001 pour les charges d'exploitation). Je ne développerai que celles que je connait le mieux, les eurocodes. Les Eurocodes (EC) sont composés de plusieurs sections. EC0 : base de calcul des structure, EC1 : Actions sur les structures et EC 5 Calcul des structures en bois sont celles qui nous interessent. C'est dans l'eurocode 1 (NF EN 1991) partie 1.1 que sont détaillées les charges à prendre en compte pour le calcul. Les charges permanentes G (que vous avez détaillée) et les charges d'exploitation Q (dans le cas de locaux à usage d'habitation elles valent bien 150 kg/m², pour les bureaux on est à 250 kg/m2...). Pour les charges de neiges et de vent elles sont détaillées respectivement dans les parties 1.3 et 1.4 de l'EC1. L'Eurocode 0 nous donne la "phylosophie" du dimensionnement des structures avec les différentes exigences à atteindre. Pour atteindre ces exigences, les éléments doivent respecter des critères d'"état limite" : Etat limite ultime (perte de stabilité ou rupture de l'élément...) Etat limite de service (déformation, vibration...). A ces état limites des combinaisons de chargement doivent être pris en compte pour le calcul du chargement et donc des efforts et déformations. C'est à ce niveau qu'interviennnent les coefficients de sécurité. Dans le cas de la vérification à l'état limite ultime (contrainte dans l'élément inférieur à la contrainte maximale résistante de celui ci par exemple) la combinaison de charge pour un plancher (donc pas de charge climatique) vaut 1.35G + 1.5 Q. Par contre la combinaison de charge pour l'état limite de service (limite de flèche pour une poutre pex) est différente et dépend de la flèche que l'on calcul (fléche instantanée ou à long terme). Pour la flèche à long terme, la combinaison à prendre en compte est la combinaison prenant en compte une partie dites "quasi permanente" des charges d'exploitation qui dans le cas d'habitation est prise à 30% de Q. Pour la fléche instantanée, on prend 100 % de la charge d'exploitation. Aprés pour le calcul des fléches d'autres paramètres interviennent comme des coefficients de fluage... Voilà en quelques mots la phylosophie des Eurocodes. Après les 120 kg/m² que vous citez correspondent je pense à la partie quasi permanente des charges d'exploitation à prendre en compte pour le calcul des flèches avec les CB71. Après il ne faut pas prendre les coefficients, les combinaisons et les charges données par les Eurocodes pour calculer finalement avec les CB71 et inversement. Cdlt

XavR · Answer

Rectification les 120 Kg/m² dont il est question précédemment correspondent en fait à la fraction temporaire des 150 kg/m² de la charge d'exploitation.

ITHACA · Answer

Excellent XavR!Il y a donc une approche différente entre le CB 71, dont la connaissance est plus répandue, et les Eurocodes. Ces derniers seront pourtant, à relativement moyen terme, les seuls textes de référence. Je comprends donc mieux cette première partie d'approfondissement que vous nous proposez et le sens de l'emploi du terme de "philosophie" de calcul. Alors, en fin de compte, qu'est-ce que cela comporte comme différence notable entre le CB 71 et les Eurocodes pour la détermination des valeurs de charges à prendre en compte?Je peux aisément assimiler que les effets calculés puissent etre différents. Mais comment peut-on justifier la différence (apparente) de valeur pour ce qui concerne les Charges d'Exploitation d'un meme édifice pour une meme destination?Le coefficient de sécurité implique donc bien une majoration sensible des valeurs de Charges d'Exploitation (entre-autres) et les porte à 225 kg/m2 .Q'en distes-vous?

Boisphile · Answer

Je reprends dans l'ordre : Lorsqu'il est question de prendre en compte les Charges reprises par un plancher, on distingue deux types de Charges, comme vous le savez bien: Charges Permanentes et Charges d'Exploitation (ou Temporaires). Ce n'est pas exact : Il y a des charges d'exploitation dont une partie est temporaire et une partie permanente et il y a les charges additionnelles permanentes que sont les matériaux qui composent le plancher et ce qu'il doit recevoir. En fait, sur le plan pratique, ces Charges sont celles réellement supportées par la structure. C'est évident : Le plancher supporte son poids propre, les charges d'exploitation et les revêtement de sol. La solive supporte son poids propre + les charges ci-dessus + les cloisons. La poutre supporte son poids propre + l'ensemble des charges ci-dessus. Quelle valeur de Charges? En France, pour les constructions résidentielles, les Charges d'Exploitation sont fixées à 150 kg/m2 . Selon les logiciels de calcul, et selon aussi les interprétations de la règlementation actuellement en vigueur en France, il faudrait appliquer un coefficient de sécurité à cette valeur, ce qui, du point strict point de vue du calcul, a pour effet de majorer cette valeur Ce n'est pas exact, la charge d'exploitation est bien fixée à 150 kg/m² pour ce qui est de l'habitation dont 20% sont considérés comme permanent et 80% temporaire (CB71). En ce qui concerne la majoration, elle n'est prise en compte que pour le fluage, mais pas pour la flexion, il ne faut pas tout mélanger. Pour le reste, vous mélangez tout, vous citez des règles selon CB 71 et ensuite des coefficients de l'EC5, c'est incohérent, les deux méthodes sont sous des approches différentes, pour arriver en calculs EC5 à des résultats généralement plus pénalisant. Les coefficients de sécurité sont pris en compte sur les valeurs de calcul, pas sur les charges, sauf pour le fluage. Ainsi, pour le bois le coef est 1.8, ce qui veut dire que la partie permanente des charges est multipliée par 1.8, pour les panneaux en classe de service II c'est 3.25 etc … Mais il y d'autres choses à prendre en compte, par exemple les charges concentrées, car il faut bien vérifier la déformation sous une charge concentrée de 200 kg en un point donné (généralement le plus pénalisant) Il y a aussi la fréquence vibratoire de 8 Hz qu'il faut éviter et qui oblige souvent à minorer la flèche à 1/450 ou 1/500, tout dépend de la portée de la poutre ou des solives testées. Autant vous pouvez pendre 1/400 pour une solive de portée 4 mètres autant il faudra descendre à 1/450 pour 5 m etc … Faute de quoi il se produit un phénomène de pompe au milieu et s'en suivent des vibrations à la marche ce qui est infiniment désagréable. Bref ! Tout cela c'est un métier qui ne s'improvise pas et surtout pas avec les feuilles Excel trouvées sur le net, généralement issues de RDM non adaptées à cette gymnastique certes un peu complexe, de même que ce n'est pas en apprenant par cœur les lignes de Doctissimo.fr que vous réussirez une appendicectomie…………………….. Apprentis sorciers s'abstenir !

ITHACA · Answer

En effet Boisphile,Les dispositions du CB 71 et celles prévues par l'EC5 sont différentes et c'est bien sur ces différences que je souhaite avoir un avis éclairé et approfondi. Ne serait-ce parce que le législateur reconnait les deux systèmes comme légitimes, meme si, au bout du compte, seul restera l'EC5.Il ne s'agit pas encore d'en arriver à qualifier les systèmes de calcul plus ou moins bidouillés que l'on peut trouver ça et là sur internet, parce que, vous le dites vous memes, s'ils sont bidouillés, ils n'ont aucune valeur scientifique, et donc renvoient au jeu de la roulette russe. Pour les personnes raisonnables qui fréquentent ce site, ça n'est surement pas une démarche souhaitable.La RDM à laquelle vous faites allusion est certainement nécéssaire à la compréhension des comportements des matériaux. Mais ceux-ci sont pris séparément, ce qui ne coincide pas du tout avec les cas de figure qui nous intéressent, parce qu'un plancher est constitué d'un ensemble de matériaux. Un plancher mixte est un ensemble de matériaux dont la connexion entre-eux, le bois et le béton, permet d'obtenir une complémentarité de comportement sous les actions de charges. En revanche, la vérification  de résultats de comportements des matériaux qui composent une structure (qu'elle soit mixte ou non) passe nécessairement par une phase expérimentale de laboratoire, contemplée  par DTU ou ATEC selon la situation de la technique elle-meme, traditionnelle ou innovante.Mais avant d'en arriver à l'examen des méthodes de calcul et à (éventuellement) remettre en cause les observations qui permettent de prévoir les comportements des composants du plancher, je souhaite que notre débat se focalise sur les différences apparentes de prise en compte des charges sur les planchers.Je m'explique encore. A ma description sommaire des deux catégories de charges à prendre en compte, vous me dites que cela n'est pas exact parce qu'il y a une partie des charges temporaires (le terme exploitation est celui employé dans l'EC0 et suivants) qui sont en fait des charges permanentes.OK, approfondissons donc le concept. La norme parle de charges quasi-permanentes, qui s'apparentent aux charges permanentes c'est vrai, mais qui, justement, sont "extraites" des charges d'exploitation par conversion partielle de la valeur prise en compte, selon la destination d'usage de la construction. Leur quantification est donnée en % de la valeur des charges d'exploitation. Mais celle-ci atteint rarement >30% dans les cas les plus courants qui nous intéressent , le résidentiel. Ce qui en valeur absolue correspond à 45kg/m2   sur les 150kg/m2 de départ. Les 20% que vous appliquez systèmatiquement sont corrects. Par contre je comprends difficilement que cela se traduise en une réduction de la valeur des charges totales (exploitation + permanentes), puisque vous affectez la part des charges quasi-permanentes à la somme des charges permanentes totales. Cette conversion partielle des charges d'exploitation en charges quasi-permanentes a pour effet de rendre plus prudent le calcul de la flèche finale, et est donc bien une précaution en faveur de l'usager.Jusqu'ici, rien de nouveau, certes. Mais c'est  bien sur ces différences de valeur des charges à prendre en compte que je souhaiterais avoir l'éclairage.La composition des charges d'exploitation ne manque pas de nous étonner et son évaluation reste, malgré votre première réponse, pleine de subtilités.Les bureaux de controle (lorsqu'il y en a un commissioné, cela va de soit) s'attendent à examiner la vérification du calcul selon ces deux distinctions: charges permanentes et charges d'exploitation.Les valeurs affectées aux secondes sont celles définies dans les annexes nationales et ils n'autoriseraient certainement pas que la part des charges quasi-permanentes soit soustraite aux charges d'exploitation. Cette part des charges quasi-permanentes est , justement, requalifiée comme charges permanentes pour vérifier leur impact sur la flèche finale.Quant à la majoration applicable, c'est-à-dire les coefficients de sécurité, ceux-ci sembles absents des recommandations que vous donnez, alors que l'EC5 défini clairement leur valeur. Cette précaution vise toujours à favoriser l'usager, pour autant que j'en ai bien compris le sens.Alors, c'est vrai, CB 71 et EC5 sont deux approches différentes d'un meme sujet. Non, je ne mélange pas les deux!  Au contraire! je fais appel à vos compétences pour nous aider à comprendre les deux textes sur un aspect très limité des deux domaines:Quelles valeurs de charges à prendre en compte pour les calculs? Pourquoi exiger  150 kg/m2 si, au bout du compte, 30kg/m2 sont des charges permanentes?La prise en compte des coefficients de sécurité dans l'EC5  est-elle compensée par la prise en compte d'une rigidité (la flèche finale donc) nettement supérieure dans le CB 71?. Il y a effectivement des confusions apparentes, mais ce ne sont pas les miennes. Moi je pose des questions pour mieux m'y retrouver!Attention à sous-estimer le bien fondé des démarches des utilisateurs, Boisphile. Toutes les questions posées ne renvoient pas forcément à du pseudo professionalisme et à du bidouillage de foire. Les précautions de calcul et le calcul lui-meme sont  certainement à confier à un Ingénieur patenté. Mais, l'objectif des utilisateurs du forum BOIS n'est-il pas de pouvoir s'affranchir, autant que faire se peut, des services d'Ingénierie et de mise en oeuvre, sans renoncer à la fiabilité du travail exécuté? Du travail d'expert, dans les règles de l'art, de façon à pouvoir dormir sur ses deux oreilles.Dans l'attente de pouvoir en savoir plus,A+ITHACA

Boisphile · Answer

J'avoue n'avoir lu qu'en diagonale, manque de temps…………….. Il ne faut pas essayer de comparer deux systèmes, c'est comme un Paris – Lyon, par le TGV en avion et en voiture, les trajets sont différents, le temps est différent, le confort est différent, mais dans tous les cas vous partez  de Paris et vous arrivez à Lyon. Les différences de coût et de temps sont les différences entre CB et EC.

ITHACA · Answer

OK Boisphile,Je pensais benoitement qu'il était possible de  mettre en lumière les différences de fond entre les deux approches et je comprends le sens de vos réponses.Pas de comparaison "simpliste" possible et donc nous en resterons au niveau du texte qui sera retenu a moyen terme comme seule référence, c'est-à-dire l'Eurocode 5. Bon travail et merci pour les précisions,ITHACA

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