Bilan des forces dans une maison en fermettes bois triangulaires

triangle et paille a écrit:

En effet mes poteaux/chevrons inclinés à 30° dans la partie basse du triangle récupère le poids du plancher mais la force est, je crois, pas uniquement en compression. I



L'assemblage que je projette est le suivant : un trapézoïde monté en un bloc puis assemblé avec un triangle sur la partie haute. l



Thibault

Bonsoir,
A) 30 degrés ? en général le triangle isocèle semble plus esthétique et plus facile à aménager.

B) c'est mieux que les arbas soient prolongés au dessus du plancher de l'étage avec une assemblage moisé et c'est plus facile a faire .

La maison triangulaire possède des avantages ,notamment liés aux m2 déductible (- 1,80) et avec des volumes rajoutés sur les rampants tel que fenêtres, lucarnes,porte.balcons ......cela donne une architecture sympa .

Bonjour
Vous aurez du mal à déterminer les efforts dans votre structure à partir des schémas classiques de la RdM comme vous avez tenté de le montrer ; ce n'est même pas facile pour qui sait le faire.

Mais ça se simplifie bien en utilisant un logiciel tel que Freelem. Il y en a de mieux, mais celui-ci est gratuit. Vous trouvez ainsi les efforts et contraintes dans les barres et aux assemblages, et les déformations.

Avec les fermettes, le point stratégique est celui des assemblages. Vous aurez surement à faire des assemblages par goussets, car il ne faut pas affaiblir les sections, qui sont petites, par des entaillages ou des percements pour assemblages.

C'est (remarque au passage) une des raisons du succès du système d'assemblages par connecteurs à plaques (en industriel), qui n'affaiblissent pas les sections, lesquelles peuvent rester petites, donnant des éléments légers à manutentioner et à poser, tout en permettant toute sorte de dessin de structure.

Mais si vous voulez arriver à réaliser une étude complète, équivalente à celle d'un BET (avec justification des assemblages), il y a encore beaucoup de travail ...

Autrement, vous pouvez toujours vous faire fabriquer des fermettes, à poser vous-même si vous voulez, avec un plan de pose.

Il y a des chances que ça ne vous coute pas plus cher que ce que vous arriverez à fabriquer, et ça sera plus rapide et plus sûr.

Ces fermettes seront désignées par le fabricant à vos mesures, pour les charges que vous voulez.

Enfin, c'est juste mon avis.

jmd14 a écrit:

Bonsoir,
A)  30 degrés ?  en général le triangle isocèle semble  plus esthétique et plus facile à aménager.

B)  c'est mieux que les arbas soient  prolongés au dessus du plancher de l'étage avec une assemblage moisé et c'est plus facile a faire .

La maison triangulaire possède  des avantages ,notamment liés aux m2 déductible (- 1,80) et avec des volumes rajoutés sur les rampants tel que fenêtres, lucarnes,porte.balcons ......cela donne une architecture sympa .

Bonjour
A) Effectivement je n'avais pas précisé que le triangle était isocèle, les trois extrémités sont donc avec des angles de 60°. L'angle complémentaire entre le plancher et la verticale (angle d'application de la force de descente de charge) est donc de 30°.

B) L'assemblage moisé est actuellement plutôt au niveau des plancher pour leur donner une section suffisante pour avoir la portée visée (5.5m de  entraxe 60cm), le raccord entre le trapèze bas et le triangle haut à la base moisé donne ainsi un profil de 3x 45x220mm dans mon design actuel (à confirmer). Si je suis votre conseil on serait donc plutôt dans quelque chose de ce type ?






Ce montage affine grandement mon profil de plancher bien qu'il améliore grandement le raccord avec le triangle haut je vous l'accorde. Ca a l'air d'être plus solide sur ce plan clairement et plus cohérent avec les descentes de charge plus forte sur la partie basse. Est ce que vous pensez qu'il serait possible de créer un hybride de ces montages?

Mon idée était de créer une solive de plancher composite comme expliqué précédemment avec 3 profils de 45x220mm (à dimensionner par calcul pour une traversé de 5,5m). L'idée est de placer les trois morceaux en quinconce pour optimiser la résistance et la portée de l'ensemble (solution type dalle oportune https://cbs-cbt.com/fr/structure/systemes-structurels-4-9-0). D'après mes premiers calculs préliminaire, cela correspond bien à la section de bois nécessaire pour ce type de portée.

Cela donnerait cela en mutualisant le boulonnage pour les trois morceaux:








Pour le coté architecture, je vous rejoins complètement, pouvoir avoir 200m2 de plancher et en déclarer 140m2  et pouvant intégrer beaucoup de rangement dans les pentes est un plus coté qualité de vie et le coté architecturale me plaît depuis beaucoup d'années. Merci de votre réponse en tout cas.

Ilovir a écrit:

Bonjour
Vous aurez du mal à déterminer les efforts dans votre structure à partir des schémas classiques de la RdM comme vous avez tenté de le montrer ; ce n'est même pas facile pour qui sait le faire.

Mais ça se simplifie bien en utilisant un logiciel tel que Freelem. Il y en a de mieux, mais celui-ci est gratuit. Vous trouvez ainsi les efforts et contraintes dans les barres et aux assemblages, et les déformations.

Avec les fermettes, le point stratégique est celui des assemblages. Vous aurez surement à faire des assemblages par goussets, car il ne faut pas affaiblir les sections, qui sont petites, par des entaillages ou des percements pour assemblages.

C'est (remarque au passage) une des raisons du succès du système d'assemblages par connecteurs à plaques (en industriel), qui n'affaiblissent pas les sections, lesquelles peuvent rester petites, donnant des éléments légers à manutentioner et à poser, tout en permettant toute sorte de dessin de structure.

Mais si vous voulez arriver à réaliser une étude complète, équivalente à celle d'un BET (avec justification des assemblages), il y a encore beaucoup de travail ...

Autrement, vous pouvez toujours vous faire fabriquer des fermettes, à poser vous-même si vous voulez, avec un plan de pose.

Il y a des chances que ça ne vous coute pas plus cher que ce que vous arriverez à fabriquer, et ça sera plus rapide et plus sûr.

Ces fermettes seront désignées par le fabricant à vos mesures, pour les charges que vous voulez.

Enfin, c'est juste mon avis.

Merci pour cette réponse complète
L'assemblage par goussets est déjà ce que je vise pour le haut du triangle mais les montages pour la partie intermédiaire est basse me semble très sollicité et des autres projets que j'ai pu observer de ce type, on est souvent sur du boulon de charpenterie avec ou sans plaque acier épaisses. Que pensez vous d'ailleurs de la proposition moisée de ma réponse précédente?
L'idée de les faire préfabriquer est effectivement le scénario que je vise le plus probablement à terme pour une mise en œuvre safe et rapide.
Je vais commencer à me lancer sur freelem pour étudier cela car effectivement de nombreux retours de pro, ces assemblages combine trop d'effets pour être réduits aux cas de base des ouvrages que j'ai pu lire. Ce logiciel a l'air merveilleux mais aussi très complexe. Je vais voir si il existe des forum dédié à son usage ou si des gens sont connaisseurs sur Lyon pour du réel. Le challenge en tout cas me plaît beaucoup techniquement. Je rebouclerai bien sûr avec un BE pour avoir toute l'assurance que cela tiendra mais j'adore l'idée de participer un maximum à la conception.

Bonne journée

Allez faire un tour sur pinterest (si ce n'est pas déjà fait !) en europe de l'est il y a plus de réalisations de ce style que chez nous .
la contrainte la plus élevée dans le arbas est le travail en compression la flexion étant limitée par l'inclinaison et la faible distance entre appuis (pied de ferme et noeud d'assemblage au niveau du plancher de l'étage .)
Si vous n'êtes pas un pro de la charpente,je suis du même avis que ilovir : faire les fermettes par un fabricantvous apportera sécurité et gain de temps .

jmd14 a écrit:

Allez faire un tour sur pinterest (si ce n'est pas déjà fait !) en europe de l'est il y a plus de réalisations  de ce style que chez nous .
la contrainte la plus élevée dans le arbas est le travail en  compression la flexion étant limitée par l'inclinaison et la faible distance entre appuis (pied de ferme et noeud d'assemblage au niveau du plancher de l'étage .)
Si vous n'êtes pas un pro de la charpente,je suis du même avis que ilovir : faire les fermettes par un fabricantvous apportera sécurité et gain de temps .

Je fais des recherches sur ce types de maisons depuis pas mal de temps (des années?) et il y a plusieurs méthodes constructives que j'ai pu observer. La plupart sont des maisons de 7m de coté où l'usage d'un seul massif de bois est possible du bas vers le haut. les poutres du plancher sont moisées au niveau voulu et cela fonctionne de manière assez simple. ce sont des maisons souvent décrites comme des chalets et si on souhaite les utiliser comme maison principale avec des enfants, c'est vite un tunnel de 20m de long... Niveau lumière ca devient moins sexy avec deux façade lumineuse principales. Je vise donc une A de 9m de coté et elles sont déjà plus rares.

Pour les A de 9m de coté (10m avec l'épaisseur des isolants en paille), les A sont montés avec plusieurs montages. j'ai vu:

Du massif:

du moisé coté plancher

du moisé coté chevron

du massif déporté

du gousset + massfi déporté.




du gousset avec trois pièces assemblés

https://www.youtube.com/watch?v=YF8M1gLLtz0&t=1s
c'est pour ca que j'ai du mal à me décider^^'' surtout que toutes ces maisons en A sont souvent faites avec des isolant très fins sur les modèles existants car ce sont des maisons de vacances. Reprendre leur design avec un poids par m2 de 40kg/m2 est un peu hasardeux.

Mon objectif est d'en faire un maison principale répondant à la RE2020. Donc 27cm de paille +sarkling 50mm ca pèse lourd. d'après ubakus, le poids propre de ma toiture est d’environs 80kg/m2....

27 cm de paille ?
Pourquoi ?
Pourquoi ne pas utiliser des bottes "standard" de 37 cm ?

Est-ce que tu as un terrain?

Le PLU autorise cette architecture ?

Manu-d.en-haut a écrit:

27 cm de paille ?
Pourquoi ?
Pourquoi ne pas utiliser des bottes "standard" de 37 cm ?

Est-ce que tu as un terrain?

Le PLU autorise cette architecture ?

Bonjour
37cm effectivement, faute de frappe de ma part^^'' mes excuses. Ce sont bien des bottes standard de 37x47x80-100cm.
Pour le moment il n'y a pas de terrain acheté, je suis en phase de conception pour chiffrer principalement le coût du projet. Avec ma compagne nous avons besoin de savoir si notre projet de maison en A de 9m de coté est compatible avec notre budget et les techniques de constructions que nous souhaitons utiliser.
Nous choisirons un terrain en conséquence du PLU. Certaines communes les autorisent en effet. Certaines peuvent également faire une dérogation au PLU sur la base d'argument vis à vis du caractère écologique du projet. Nous visons la zone autour de Lyon. Étant en zone de neige C2 sur l’Isère et une partie de l'Ain, les pentes à 60° devraient être gérables.
Pas mal de projet de maison en A voient le jour en France, il y a un site qui regroupe les projets pour justement influencer les décideurs pour les accepter: https://maisonsena.gogocarto.fr/annuaire#/carte/@45.59,3.70,7z?cat=all
Ce mouvement fait suite au film "la maison en A" qui a eu pas mal de succès et qui fédère autour de lui, bien que de nombreuses maisons de ce type existent en France depuis longtemps.

triangle et paille a écrit:

Certaines peuvent également faire une dérogation au PLU sur la base d'argument vis à vis du caractère écologique du projet.

Ne compte pas trop dessus : les maires peuvent être attaqués et condamné s'il accordent des permis en contradiction avec les règles d'urbanisme.

Il faudrait qu'ils changent le PLU juste pour toi, c'est possible, mais c'est une procédure assez lourde.

Vous pourriez donner le plan avec cotes et sections de ce que vous prévoyiez au départ ?
Avec position des isolations, plafond, planchers, ...

Vous annoncez 42 cm d'épaisseur d'isolant, il faut savoir comment le placer.

Un plancher béton en RdC, sur vide sanitaire, ne serait-il pas plus confortable qu'un plancher bois ?

Quelle région et altitude ?

Je vais essayer de le mettre en Freelem.

Ilovir Bonjour,


vous trouverez ci-dessous les images du design dans son étape de conception en l'état. je vous met également les versions PDF/SKP en wetranfert ci-dessous

https://we.tl/t-bQVJzBsSFj

Mazette !

Voilà un projet ambitieux, et bien étudié dans le détail. 

Pour ce qui est la structure, le souci majeur sera probablement de gérer les efforts de vent, et je vais essayer de trouver comment.

Avec les sections choisies, ça devrait pouvoir se faire, mais c'est à regarder.

Il restera par la suite, à trouver un scieur qui pourra fournir ces sections de bois, en une qualité telle que ça ne se tortille pas ou ne se fende exagérément.

Mon modèle est un triangle isocèle de 9 881 mm de côté, représentant d’après ce que j’ai déduit des dessins, les axes des barres. Axe du plancher haut à  3016 mm de l’axe bas.
Les angles bas sont supposés correspondre aux appuis sur fondation.



La section de calcul des barres est celle des plans, supposée obtenue sur le bois à 12% d’humidité.
J’ai pris le module d’entraxe 0.93 m. Ceci pour la  paille et pour permettre portes et fenêtres sans avoir à couper de fermes.

Le plancher haut est pris articulé à ses deux appuis ; son comportement en flexion est donc classique, avec solives et panneaux ; avec un peu de compression en plus du fait du vent.
Cela peut être revu s’il est réalisé un assemblage encastrant sur l’ossature de la toiture, par exemple dans le but de créer un effet portique au vent.
J’ai mis une double section, soit 9 x 33, mais elle peut être triple pour un meilleur confort.

Le plancher bas est considéré articulé entre ses appuis. Même remarques que pour le plancher précédent

L’assemblage entre les deux tronçons d’arbalétrier haut et bas est modélisé par une barre intermédiaire moisée : articulée sur les arbas à ses deux extrémités, lesquels arbas sont articulés en bouts sur la barre intermédiaire. Les articulations seraient les boulons (ou plusieurs) Comme sur le dessin.

   


Cela fait apparaître dans les résultats la valeur des efforts dans les assemblages.

Et permet en introduisant une valeur de rigidité desdits assemblages, d’en calculer l’effet sur la déformation globale. Cette rigidité correspond aux glissements des assemblages boulonnés (de l’ordre de 2 à 3 mm). Mais Freelem ne permet pas ça …
Une martingale peut consister à faire une pseudo modélisation de cette rigidité en donnant un module d’élasticité réduit à ces barres intermédiaires ; discutable, évidemment.

Le vent dans le sens longitudinal est à prendre en compte pour le dimensionnement de l’ossature des pignons.
Sur la toiture, le contreventement dans le sens longitudinal est implicite par les panneaux formant plateforme avec les arbas et les entretoises.

Le vent transversal pousse bien fort sur la toiture, fléchissant sa structure telle que modèlisée.

Le plancher haut peut apparaître comme un diaphragme faisant effet de poutre au vent. Mais si celle-ci peut trouver appui sur un pignon d’un côté, elle ne trouve plus rien comme appui du côté du vide sur séjour.
Eventuellement, on peut chercher à intégrer l’effet de la « pièce transversale à dimensionner » vue sur les dessins, pour prolonger et terminer la poutre au vent sur les fermes triplées et  l’autre pignon.
Mais il devient quand même assez hasardeux de déterminer de façon fiable quel sera l’effet réel de tout ce montage. La déformabilité du diaphragme, je ne sais pas l’évaluer.

Par contre la solive de plancher joue un rôle très important dans la résistance du A dans son plan, du fait de la triangulation avec le haut des arbas. Sans le plancher haut (sans la barre du A) la déformée au vent est quadruplée ; d’où l’idée judicieuse de tripler les fermes sur vide sur séjour ! (mais ça risque de ne pas suffire  …)

Charges retenues

Toiture y compris plafond et autres bois : 95 daN/m² (NB, il faut ajouter des  pannelettes pour tenir les tôles)
Plancher G1 : 75 daN/m²  (supposé sans lambourdes pour la portée de 0.90 m)
Plancher G2 : sol + cloisons : 60 daN/m²
Exploitation habitation : 150 daN/m² dont 30 % supposée fixe

Neige région altitude < 200 m, pente de toit 60 °, soit zéro (la neige ne tient pas, sauf s’il y a des arrêts de neige …)

Vent : Région 2, site 3a (campagne) qp(z) = 66 daN/m²
Coef structural arbitrairement supposé à 0.9 (trop rasoir à calculer)
Cpi + 0.2 ou - 0.3.  Cpe : 0.7 au vent et -0.2 sous le vent

Soit Cp sur versant au vent : 66 x 0.9 x (0.7 - - 0.3) = 59.4 daN/m² en enfoncement, en même temps qu’il est de - 5.94 daN/m² sous le vent.

Bois de classe C24, et on suppose que les principes de la RdM s’appliquent à ces sections très fines et hautes. Et qu’on trouvera le produit sur le marché ; éventuellement, cela peut être varianté en lamibois.
Les sections sont supposées obtenues avec le bois à 12 % d’humidité.
La déformation d’effort tranchant est prise en compte (env. 5 % de plus)
Coefficient de fluage : 0.6 (au lieu de 0.8, ce qui est légèrement favorable …)

Résultats :

En contraintes :  

Maxi dans le plancher à 11 MPa sous charge d'exploitation. (Rappel f,m,d = 14.6 Mpa)
Maxi dans l'arba haut au vent à 7 MPa (Rappel ici f,m,d =20.3 MPa - c'est une des finesses de l'EC 5)

En déformation :

Verticale maxi en milieu de plancher à 22 mm (dont 0.6 mm par abaissement des appuis), dont 17 mm active, soit L/350. Un peu justet vis-à-vis du confort, mais cela peut bien s’améliorer en section triple (13.5 x 33), comme sur les dessins.

Horizontale vers le niveau du plancher : Dx = 16 mm et Dz = 10 mm, donc 18.9 mm en absolu, soit L/510, ce qui serait tout à fait confortable.
Mais attention : je n’ai pas pu tenir compte du glissement des assemblages, qui peut faire augmenter cette valeur.



Et exemple d’effort dans les assemblages : entre la moise et l’arba bas gauche (barre 11 sur nœud 3): 730 daN ELU, ce qui paraît gérable avec un boulon.

Et je rappelle, mais vous le savez, que mon analyse ne doit pas être considérée comme une étude, mais un échange à propos de votre projet. Il peut y avoir des erreurs, notamment du fait de quelques simplifications.

Ilovir a écrit:

Mazette !

Voilà un projet ambitieux, et bien étudié dans le détail. 

Pour ce qui est la structure, le souci majeur sera probablement de gérer les efforts de vent, et je vais essayer de trouver comment.

Avec les sections choisies, ça devrait pouvoir se faire, mais c'est à regarder.

Il restera par la suite, à trouver un scieur qui pourra fournir ces sections de bois, en une qualité telle que ça ne se tortille pas ou ne se fende exagérément.

Quand je parlais de challenge technique je ne plaisantais pas haha ^^''
 
Je vous prépare quelques schéma demain sur le sujet justement de l’approvisionnement en bois et le contreventement de la partie toiture. Comme vous le soulignez, trouver des morceaux de bois de 37cm de large voir plus pose pas mal de soucis (disponibilité, coût, planitude des pièces). Il y a donc des assemblages à voir à base de modules de 220x45mm de section comme expliqué dans mes schémas. Deux scénarios se profilent dans mon étude et sont chacun issus de REX de construction paille.
 

• Le premier cas consiste à prolonger l'épaisseur des chevrons avec un profil de même largeur (45mm) dans un assemblage 220+150mm. Les vis servants à fixer l'Agepan traversant ces pièces pour se lier aux modules de 220mm. Cela donnerait des vis de 220-240mm. Cela serait la solution la plus économe en bois je pense.

 

• Le second cas consiste à utiliser des montants de 220x45 découpés en "dentelure" (je ne connais pas le terme précis s’il en existe un) de 70mm de profond. Les montants s’emboiteraient ainsi perpendiculairement aux chevrons de 220x45mm et les relieraient tous ensembles une fois vissés. Cela limiterait la continuité thermique des montants dans la paroi et assurerait un bon écartement entre les fermettes en de nombreux points (j'imagine que cela aiderait aussi au contreventement ?). Cette technique est utilisée dans les maisons isolés en pailles, notamment en vrac pour les murs et toitures.

 
 
Pour le plancher bas/dalle bois, l'épaisseur suffisante pour intégrer des bottes de pailles est obtenue par l'assemblage moisée décalé type Dalle Oportune/sollivium avec des modules de 220x45mm. 70mm de recouvrement entre les solives permet d'atteindre 370mm d'épaisseurs.
 
le plancher intermédiaire a également ce type d'assemblage mais on ne souhaite pas y glisser des bottes entières. Le recouvrement est donc de mi-hauteur (110mm de recouvrement pour une hauteur totale de l'ensemble de 330mm).
En effet, l'entraxe entre les fermettes étant de 60cm et les bottes faisant 80cm environ, elles seront toutes raccourcies. Il y aura donc une quantité de chutes importantes. L'idée d'utiliser la paille comme bourrage dans le plancher intermédiaire est donc une forme de récup et de ce matériau pour ses propriétés phoniques et d'inertie thermique.

Je m'étais basé sur des sections monolithes de hauteur 37 cm.

Si vous faites les 37 cm en deux morceaux de 22 assemblés de fil décalés , ça n'a plus du tout les mêmes caractéristiques en flexion.

La section composite résultante sera équivalente à une section monolithe de moins de 37 cm de hauteur, donc moins résistance et moins rigide en flexion. 
Il faudrait que je retrouve le calcul correspondant, issu de l'EC5, mais pour le moment, je ne vois pas.

Les dentelures, je ne suis pas sur d'avoir compris ce que vous voulez faire. Qu'est-ce que vous appelez les "montants" ?

Avez-vous  envisagé la possibilité de faire ça en lamibois ? De cette façon, ça peut se faire avec les sections que vous voulez. Steico, par exemple puisque vous le citez (mais il y en a d'autres), propose des sections 45 x 360 ou 400. Mais je ne sais pas comment ils les distribuent dans le commerce ; peut-être par l'intermédiaire d'entreprises.

Pour la suite

Dessin modifié de l'assemblage entre deux tronçons d'arbalétrier, et avec le plancher haut.