Renforcement d'une charpente et isolation en fibre de bois

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Renforcement d'une charpente et isolation en fibre de bois

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03/02/2015 Vieux  
  40 ans, Liège
 
Bonjour à tous,

Je tiens tout d'abord à remercier tous les participants de ce forum de qualité qui contient une mine d'informations intéressantes pour les bricoleurs amateurs.

Etant donné que c'est mon premier post sur ce forum, je vais vous présenter notre projet en quelques lignes. Nous avons acheté une petite maison en longueur en 2007 qui a été rénovée par les anciens propriétaires. Nous avons décidé de l'agrandir en 2012 et les travaux de gros-oeuvre ont été terminés l'année passée. C'est maintenant à nous de jouer pour le reste (isolation, cloisons, chauffage, électricité, ...).

Pour revenir au sujet du post, je me demande comment isoler avec 20cm de fibre de bois (que j'ai déjà) la toiture existante qui a été construite pas les anciens propriétaires. Pour la petite histoire, cette toiture avait été isolée plus ou moins avec 12cm de laine de roche, mais une fouine a tout détruit. J'ai donc tout démonté et nettoyé pour revenir à la structure du toit : les pannes et les chevrons. Je joins une vue (3d) de la structure actuelle du toit. Il se compose de 2 pannes faîtières en 8x23 (oui 2, une de chaque côté), 2 pannes intermédiaires en 8x23 et des chevrons de 5x6 posés à l'envers (à plat) le tout sur une portée de 5,30m entre 2 pignons. Après avoir consulté toute sorte de sites et fait des calculs dans tous les sens, je ne parviens pas à savoir si ces pannes sont sous-dimensionnées (ce que je crains).

Voici les données sur lesquelles je base mes calculs :
Portée des pannes : 5,30m (pannes déversées)
Dimensions des pannes : 8x23 (en pratique, c'est plus proche de 7x22cm)
Ecartement entre les pannes (selon rampant) : +/- 1,20m (ça varie de 1,08m à 1,24m)
Dimensions des chevrons : 5x6cm (posés à plat, donc 5cm de hauteur)
Entraxe moyen des chevrons : 42cm
Pente du toit : 30°
Poids du bois (panne + chevrons + liteaux) : 13kg/m²
Poids des tuiles (données constructeur) : 40kg/m²
Surcharge neige : 50kg/m² (données CSTC)
Surcharge vent : 80kg/m² (???)
Poids isolation : 10kg/m² (20 cm fibre de bois)
Poids finition Fermacell : 12kg/m²
Poids de la structure à construire pour l'isolation : 5gk/m² (?)
Ce qui me fait un total de 13 + 40 + 50 + 10 + 12 + 5 (sans le vent) = 130kg/m². Donc pour une panne de 5,3m x 1,3m = 7m², ça me donne 900kg par panne, ce qui semble énorme par rapport aux abaques que j'ai trouvées (max 500kg/panne).

Est-ce que quelqu'un a une idée de la structure à construire pour supporter la nouvelle isolation sans risque? Le couvreur qui a réalisé le toit de la nouvelle partie me conseillait de fixer des CLS de 38x89 sur la longueur des pannes pour les renforcer et ensuite de fixer des CLS de 38x89 perpendiculairement tous les 40cm pour placer l'isolant. Ca me semble un peu léger comme renforcement. J'envisage de doubler les pannes, mais je ne suis pas sûr de la méthode à suivre. L'idéal serait d'ajouter des pannes intermédiaires, mais il y a systématiquement un obstacle : velux, buse de poêle, porte, fenêtre. L'autre solution consisterait à doubler les pannes existantes, mais faut-il ajouter une panne ou deux (une de chaque côté?). Faut-il encastrer ces nouvelles pannes (ce qui va être compliqué avec de telles longueurs dans des murs en pierre)?

Merci d'avance pour tout commentaire éventuel (et désolé pour la longueur du post),
Nicolas

Renforcement d'une charpente et isolation en fibre de bois
03/02/2015 Vieux  
 
  72 ans, Flandre
 
Bonjour sarabanjina,

Voici pour info, à titre indicatif et sous toutes réserves, ce qui ressort d'un petit calcul selon l'Eurocode 5

Pente de toit 30°
Milieu dégagé.
Charges permanentes
Revêtement de tuiles 40 kg/m²
Poids propre Chevrons (32 x 223 mm) = 14 kg/m²
Isolation ép. 200 mm = 10 kg/m²
Poids propre panne = 2 kg/m²
Finition gyproc ép. 12.5 mm = 19 kg/m²
Charges temporaires :
Neige, vent ou 1 homme + matériel = 100 kg/m²
Soit un total de 185 kg/m²

Sur cette base, il faut doubler les pannes de 8/23 (73 x 223 mm) supposées être de résineux type SRN, DOUGLAS, OREGON ou similaire, d'une résistance en flexion de classe C 24.
Classe de service 1 (humidité inf. à 12%)
Limite élastique en traction E = 11.000 Mpa,

Vérification contrainte de flexion ELU
Résistance max. en flexion (fm.k/yM)kdef*ksys*kh = 16.25 Mpa
Contrainte de flexion Mmax/(i/v) = 8.05 Mpa < que 16.25 = OK

Vérification effort tranchant axial : négligeable.

Vérification des déformations ELS
Flèche limite max. 5.300/300 = 17.7 mm
Flèche instantanée = Winst = (5/384)*(qinst*L^4)/(E*I) = 14.8 mm < que 17.7 = OK
Flèche différée = Wcreep. = (5/384)*(qdiff.*L^4)/(E*I) = 5.2 mm
Flèche limite admissible. 5.300/250 = 21.2 mm
Flèche net fin. = Winst. + Wcreep = 20 mm < que 21.2 mm = OK.

Les nouvelles pannes seront collées et vissées sur les pannes existantes.
Les pannes faitières ne doivent pas être doublées compte tenu du fait qu'elles reprennent chacune 1/2 charge.

Bonne réflexion.
03/02/2015 Vieux  
  40 ans, Liège
 
Bonjour Fradeco,

Quelle réactivité, bravo et merci!

C'est bien à ce genre de conclusion que j'arrivais également... C'est quand même fou le nombre de personnes qui construisent des charpentes sous-dimensionnées sans se poser de question.

Concernant la mise en oeuvre, faut-il encastrer les nouvelles pannes (j'imagine que c'est mieux, mais c'est beaucoup plus laborieux) ou les pannes actuelles peuvent-elles supporter la totalité de la charge aux extrémités? Est-il préférable de coller une deuxième panne de même dimension à la première ou de prendre la panne en sandwich avec 2 demi pannes? Concernant la fixation, j'ai lu dans un forum qu'il était conseillé de boulonner les pannes ensemble tous les 40cm alternativement à 1/3 et 2/3 de la hauteur de la panne. Est-ce bien la méthode à employer?

Merci beaucoup et bonne journée,
Nicolas
03/02/2015 Vieux  
 
  72 ans, Flandre
 
Re,

Je suis pour le deux 1/2 épaisseur de part et d'autre des pannes existantes, mais c'est le double de travail.

Il est préférable d'encastrer légèrement (+/- 3 cm) une des deux pièces de renforts (celle du haut).

Pour le vissage tous les 45 cm bon aussi.
03/02/2015 Vieux  
  40 ans, Liège
 
Re,

Les 2 1/2 épaisseurs me paraissent très bien (ce sera plus léger à manipuler). 3cm d'encastrement me paraissent également raisonnables.
Concernant le vissage, peut-on employer des vis? Je pensais que les vis ne résistaient pas bien au cisaillement... Il doit exister des vis spéciales pour ce genre de travail, je vais me renseigner.

Encore merci,
Nicolas
04/02/2015 Vieux  
 
  69 ans, France
 
bonjour, il y a aussi la solution des pannes en lamellé collé qui ont l'avantage de bien moins fléchir, d'etre aussi résistantes a moitié poids et bien achetées guère plus cher que le bois;j'en ai fait usage pour une charpente il y a quelques années et vraiment, cela ne bouge pas du tout.
10/02/2015 Vieux  
  40 ans, Liège
 
Bonjour paulus,

Effectivement, ça peut être également intéressant. Je vais me renseigner au niveau du prix.

Dans le même ordre d'idées, j'envisage de construire deux petits greniers au dessus des chambres. J'ai pas mal parcouru le forum et j'ai vu quelque chose de similaire dans un autre post : Aménagement d'un grenier
J'ai dessiné un plan qui représente ce projet. Le premier grenier fera 5,3m de long sur 2m de large. Le deuxième grenier fera 6m de long sur 2m de large. Pour essayer de profiter de chaque cm disponible (les greniers feront un peu moins de 80 cm de haut d'après mes calculs), j'envisage de fixer 2 poutres 8x23 sur des muralières de même section et de fixer des solives de 38x125 tous les 40 cm avec des étriers (pour gagner 10 cm). J'ai également prévu de doubler les solives au niveau des trémies d'accès (4 au total). Est-que des poutres de 8x23 sont suffisantes sur une telle longeur pour un espace de stockage réduit? Vaudrait-il mieux mettre des 10x30? Existe-t-il une solution en lamellé-collé qui me ferait gagner quelques cm au niveau des solives?

Merci d'avance,
Nicolas
Renforcement d'une charpente et isolation en fibre de bois
10/02/2015 Vieux  
 
  72 ans, Flandre
 
Bonjour sarabanjina,

Voici pour info, à titre indicatif et sous toutes réserves, ce qui ressort d'un petit calcul selon l'Eurocode 5
Sur la base du détail des charges suivantes :
Charges permanentes
Revêtement bois ép 18 mm = 12 kg/m²
Poids propre solives (38 x 120 mm) = 5 kg/m²
Poids propre panne = 8 kg/m²
Finition gyproc ép. 12.5 mm = 19 kg/m²
Charges temporaires :
Stockage = 150 kg/m²
Soit un total uniformément réparti de 194 kg/m²

Il faut:
Pour une portée de 6.00 m, (la plus défavorable) larg. entre poutres 2.00 m
une 93 x 293 mm de chaque côté + des solives d'une section de 38 x 120 mm espacée de 40 cm

Les poutres et solives seront de résineux type SRN, DOUGLAS, OREGON ou similaire, d'une résistance en flexion de classe C 24.
Classe de service 1 (humidité inf. à 12%)
Limite élastique en traction E = 11.000 Mpa,

POUTRES
Vérification contrainte de flexion ELU
Résistance max. en flexion (fm.k/yM)kdef*ksys*kh = 12.18 Mpa
Contrainte de flexion Mmax/(i/v) = 9.62 Mpa < que 12.18 = OK

Vérification effort tranchant axial : négligeable.

Vérification des déformations ELS
Flèche limite max. 6.000/350 = 17.1 mm
Flèche instantanée = Winst = (5/384)*(qinst*L^4)/(E*I) = 15.3 mm < que 17.1 = OK
Flèche différée = Wcreep. = (5/384)*(qdiff.*L^4)/(E*I) = 2.1 mm
Flèche limite admissible. 6.000/300 = 20.0 mm
Flèche net fin. = Winst. + Wcreep = 17.4 mm < que 20.0 mm = OK.

SOLIVES
Vérification contrainte de flexion ELU
Résistance max. en flexion (fm.k/yM)kdef*ksys*kh = 12.18 Mpa
Contrainte de flexion Mmax/(i/v) = 6.03 Mpa < que 12.18 = OK

Vérification effort tranchant axial : négligeable.

Vérification des déformations ELS
Flèche limite max. 2.000/400 = 5 mm
Flèche instantanée = Winst = (5/384)*(qinst*L^4)/(E*I) = 2.6 mm < que 5 = OK
Flèche différée = Wcreep. = (5/384)*(qdiff.*L^4)/(E*I) = 0.7 mm
Flèche limite admissible. 2.000/350 = 5.7 mm
Flèche net fin. = Winst. + Wcreep = 3.3 mm < que 5.7 mm = OK.

Bonne réflexion.
13/02/2015 Vieux  
  40 ans, Liège
 
Bonjour Fradeco,

Un tout grand merci pour ces informations précises et détaillées!

C'est bien ce que je craignais par rapport à la section des poutres. Mais vu l'espace réduit de ce grenier, qui ressemblera plus à une armoire qu'à un grenier, je me demande si il est vraiment nécessaire de prévoir un poids de 150kg/m² (je sais que c'est la norme pour les espaces de stockage).

Sans vouloir abuser (et à titre purement informatif), combien de kg/m² pourraient supporter 2 poutres de 8x23 sur une longueur de 6m? Peut-on espérer la moitié (75kg/m²) sans trop de fléchissement?

Encore merci et bon weekend,
Nicolas
13/02/2015 Vieux  
 
  72 ans, Flandre
 
Bonjour Nicolas,

Remplacer les deux 93 x 293 mm par deux 73 x 223 mm, dans les mêmes conditions de flèche instantanée = L/350, et différée = L/300, la charge d'exploitation sera de 17 kg/m².
14/02/2015 Vieux  
  40 ans, Liège
 
Ah oui, 17kg/m² c'est vraiment peu Il va falloir que je trouve de la main d'oeuvre pour manoeuvrer des poutres de 6m de long en 10x30... Ca doit avoisiner les 90kg ce genre de poutre?

Concernant les greniers, est-il utile de réaliser un chaînage des solives 38x120?

Maintenant que j'ai toutes les informations concernant la structure, je réfléchis à la meilleure méthode pour fixer l'isolant sur les pannes. J'ai lu que certains fixaient des voliges perpendiculairement aux pannes de la hauteur de l'isolant tous les 60cm. Est-ce que des voliges de 25x200 fixées aux pannes peuvent supporter le poids de l'isolant et du fermacell? J'imagine que oui (sur une portée max de 1,2m). Comment les fixer aux pannes, avec des étriers ou simplement vissées en biais (j'ai lu les 2, mais je ferais plus confiance aux étriers). Mais je n'ai pas encore trouvé d'étriers de 25 mm de cette hauteur (max 7cm de haut, ça me paraît peu).

Nicolas
14/02/2015 Vieux  
  35 ans, Namur
 
Des 10x30 de 6m, je dirai plutôt 125 kg

Dernière modification par Storm1981 14/02/2015 à 09h10.
14/02/2015 Vieux  
 
  72 ans, Flandre
 
Citation:
Posté par Storm1981 Voir le message
Des 10x30 de 6m, je dirai plutôt 125 kg
Tout dépend de la qualité du bois, de leur teneur en humidité et de leur poids spécifique.

Valeurs prisent en compte pour les calculs selon l'Eurocode 5 :

La masse volumique moyenne d'un résineux de classe C 24 = 420 kg/m³
0.093 x 0.293 x 1.00 x 420 kg = 11.50 kg/ml * 6.00 m = +/- 69 kg/p

La masse volumique moyenne d'un résineux de classe C 40 = 500 kg/m³
0.093 x 0.293 x 1.00 x 500 kg = 13.65 kg/ml * 6.00 m = +/- 82 kg/p
14/02/2015 Vieux  
 
  72 ans, Flandre
 
Bonjour sarabanjina,

Une poutre 10/30 peut être remplacée par deux 8/23 assemblées.
Dans cette hypothèse, pour une portée de 6.00 m, sur les mêmes bases de flèches, la charge d'exploitation serait de 90 kg/m².

Maintenant :
pour une portée de 5.30 m, 2 x une 8/23 sont en mesure de reprendre une charge d'exploitation de 55 kg/m².

Compte tenu de la diminution des charges d'exploitation, des solives d'une portée de 2.00 m d'une section de 25 x 100 mm espacées de 40 cm d'axe en axe sont en mesure de reprendre une charge d'exploitation d'au moins 100 kg/m².

Le chaînage des solives, au centre de la portée, va quand même rigidifier un peu le support. Ce qui n'est pas mauvais pour le faux plafond.

Si vous ne trouvez pas d'étriers, ad hoc, perso pour simplement maintenir les pièces verticalement, je les fixes avec des équerres galva de 50x50x25 ép. 2 mm

Bonne suite de réflexion
16/02/2015 Vieux  
  Namur
 
bonjour.

Si c'est une question de poid, pq ne pas voir avec ce type de poutrelle?
http://www.nailweb.com/wp-content/up...05.2014-BD.pdf
23/02/2015 Vieux  
  40 ans, Liège
 
Bonsoir,

Merci pour tous vos précieux conseils! Je suis allé chez un marchand de bois ce weekend et j'ai un devis qui me paraît raisonnable. Vu la différence de prix pour le lamellé-collé (40€/poutre), je pense que je vais me laisser tenter par des poutres lamellées-collées 10/280 pour les greniers.

Par contre, j'ai encore une question concernant le renforcement des pannes. Ils me proposent des demi-pannes de 38x235, soit 1 cm de plus que mes pannes actuelles. En soi, ça ne me pose pas de problème, mais ça m'a donné une autre idée. L'axe de faîtage de la toiture actuelle n'est pas dans l'axe du bâtiment (hé oui, encore une prouesse technique des anciens propriétaires), ce qui fait qu'il y a une différence de niveau au plafond de 7 cm d'un côté à l'autre de la pièce. Je me demandais s'il était envisageable de placer mes poutres de renfort légèrement en diagonale sur les pannes existantes pour essayer de rattraper cette différence de niveau : en bleu la panne d'origine, en rouge les demi-pannes de renfort légèrement en oblique (5cm) :
Renforcement d'une charpente et isolation en fibre de bois
Est-ce que les poutres de renfort placées de cette façon assurent toujours leur rôle de renfort? J'imagine que oui, mais je voudrais en être certain...
L'idée est de pouvoir fixer directement les voliges de niveau sur les pannes. Je compte rattraper 2 cm dans la panne au point le plus bas et 5 cm en dessous de la panne au point le plus haut. Evidemment, il va falloir que j'adapte les couches d'isolant, mais c'est un moindre mal pour avoir un plafond horizontal (ça me fera 27cm + 5 = 32cm au point le plus haut et 20 + 5 = 25cm au point le plus bas).

Merci et bonne soirée,
Nicolas

Dernière modification par sarabanjina 23/02/2015 à 00h59.
23/02/2015 Vieux  
  40 ans, Liège
 
Tout bien réfléchi, je pense que je vais placer les renforts le long des pannes et ajouter des cales pour rattraper le niveau.

Bonne soirée,
Nicolas
10/03/2015 Vieux  
  40 ans, Liège
 
Bonsoir,

J'ai reçu la livraison de bois de charpente la semaine passée et je suis allé chercher toute la quincaillerie nécessaire pour commencer les travaux ce weekend. J'ai renforcé la première panne ce weekend et j'ai terminé la deuxième aujourd'hui. Comme je n'ai pas trouvé de colle PU sans tête de mort sur l'emballage ou qui ne sèche pas en moins de 15 minutes, je me suis rabattu sur du Tec7. J'espère que ce sera suffisant, mais vu le nombre de boulons, je n'ai pas trop d'inquiétude...
Pour résumer (et au cas où ça pourrait servir à quelqu'un), voici ce que j'ai fait :
- disquer 5cm du côté haut de la panne d'origine pour encastrer la nouvelle demi-panne
- couper la nouvelle demi-panne à bonne longueur
- positionner la demi-panne avec des serre-joints
- couper la deuxième demi-panne à bonne longueur
- positionner les 2 demi-pannes avec des serre-joints
- percer des trous de 12mm tous les 40 cm à, alternativement, 1/3 et 2/3 de la hauteur de la panne (7,5cm et 15cm dans mon cas)
- démonter tout et déposer les nouvelles pannes
- enduire de colle l'ancienne panne
- se dépêcher pour repositionner les nouvelles pannes et boulonner le tout (j'ai utilisé des boulons M12 en acier 8.8)
Je suis parvenu à faire tout ça tout seul (en m'aidant de cordes et de serre-joints). Pour serrer les boulons, j'ai utilisé la clé à douilles télescopique de ma voiture jusqu'à enfoncer légèrement les rondelles (pour que la tête des boulons soit bien perpendiculaire à la rondelle, vu que mes trous ne l'étaient pas). Au final, c'est un travail assez conséquent, mais réalisable en une journée tout seul (pour une seule panne).

Voici quelques photos des travaux:
Découpe de la pierre à la disqueuse pour l'encastrement :
Renforcement d'une charpente et isolation en fibre de bois

Positionnement des pannes avec serre-joints :
Renforcement d'une charpente et isolation en fibre de bois

Collage (au Tec7) :
Renforcement d'une charpente et isolation en fibre de bois

Résultat final :
Renforcement d'une charpente et isolation en fibre de bois

Bonne soirée et à bientôt pour la suite des travaux,
Nicolas
10/03/2015 Vieux  
  40 ans, Liège
 
Tiens, il me reste une question subsidiaire concernant l'encastrement des pannes : avec quoi faut-il reboucher les trous? J'ai lu qu'en rebouchant au mortier, on risquait de créer des fissures dues au mouvement du bois? Je ne vois pas bien avec quoi reboucher d'autre...

Merci,
Nicolas
09/09/2015 Vieux  
  40 ans, Liège
 
Bonjour,

6 mois plus tard, j'ai enfin terminé l'isolation de ma toiture. Voici comment j'ai procédé finalement :

Fixation de voliges 25x200 aux pannes avec des mini étriers pour fabriquer des caissons de 57cm de large (très pratique pour éviter de couper l'isolant en 60cm)
Renforcement d'une charpente et isolation en fibre de bois

Remplissage des caissons avec l'isolant
Renforcement d'une charpente et isolation en fibre de bois

Isolation de la buse du poele (avec fibre de céramique et laine de roche)
Renforcement d'une charpente et isolation en fibre de bois

Pose du freine-vapeur
Renforcement d'une charpente et isolation en fibre de bois

Et contre-lattes pour terminer
Renforcement d'une charpente et isolation en fibre de bois

Je vais maintenant m'attaquer aux greniers. Encore merci pour tous vos bons conseils...

Si Fradeco passe par là et qu'il a encore 5 minutes pour moi, je suis en train de chercher à renforcer mon plancher dans ce fil de discussion : Renforcement et rehausse d'un plancher.

Bonne soirée,
Nicolas
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