Soudure électrode enrobée vs TIG (structure pour escalier)

Bonjour,

Depuis mon dernier passage sur le forum, j'ai eu l'occasion de réaliser plusieurs projet Inox (45m de garde-corps, table de soudure,...). Mon Gys 207 AC/DC fonctionne à merveille.
Je me lance dans un projet d'escalier avec marche en console (cantilever stairs). Ainsi je dois réaliser des marches en acier, qui seront recouvertes d'un manteau en bois, le tout fixé solidement dans un mur en béton.

La structure des marches est la suivante :

- 2 profilés U de 110x60 mm de 1m de longueur soudés ponctuellement (par endroit) côte à côte comme cela |___||___|, les U font 5-6 mm d'épaisseur
- les 2 profilés sont ensuite soudés sur une plaque de métal de 15mm (280x120mm), plaque qui sera solidement fixé dans le béton.

Voici une image du concept (la plaque de fixation sera plus grande et les fixations seront faites à l'extérieur) :



A ma disposition, un TIG GYS 207 AC/DC (200A max). Je comprends que les épaisseurs deviennent critiques pour ce poste (ok pour 5-6mm, mais pour 15mm ???)

Pourriez-vous m'orienter sur la meilleure façon de souder les U sur la plaque de 15mm ? Utilisation du TIG, de l'électrode enrobée ? Configuration du poste, type d'électrode ?

Un prototype sera réalisé prochainement, afin de tester la solidité du concept.

Je vous remercie d'avance pour votre contribution

Bonjour jaqpot,

Pour vous répondre au plus juste, il faudrait nous préciser les nuances précises des U et de la tôle de 15mm en acier carbone (lequel ?).

Déjà, vu votre matériel, les épaisseurs et la configuration, je privilégierais les électrodes enrobées Ø3.2 ou 4.0mm au TIG qui déposera trop d'énergie donc risque de plus grosses déformations de la tôle.

Sans vous citer les types d'électrodes car manque d'infos, des chanfreins sur les U, pour leur assurer une fusion totale avec la tôle, seront "sécurisant" pour la résistance de la structure.

Pour info, l'ensemble sera fixé au mur par l'intermédiaire de cheville chimique ?

Merci pour ta réponse. C'est des profilé U S235JR, j'hésite entre du 5 ou 6mm d'épaisseur. Je ferai le prototype en 5mm.
Pour la fixation, je pense taraudé 4 trous M16 aux quatre coins de la plaque de fixation, y insérer des tiges filetés un poil plus longue que l'épaisseur du mur, les souder à la plaque.
Puis faire des trous traversant dans le mur en béton et venir boulonner de l'autre côté du mur. Je peux utiliser un peu de chimique pour essayer de combler les trous après une première présentation.
Je prévoirai une petite réservation de 15-20mm dans le béton pour "cacher" la plaque de fixation. Qu'en penses-tu ?

Pour le type d'électrode, peux-tu me faire une proposition (U 5mm plaque 15mm S235JR) ? J'irai en acheter pour faire un test, je souderai tout "à plat".

Merci et à bientôt

Pour assembler du S235JR, des électrodes comme les désignations ci-dessous conviendront très bien.
EN ISO 2560-A : E 380 RC 11
AWS A 5.1 : E 6013
Si tu veux une réference, les électrodes SAFER G 48 N de Saf-Fro par exemple.

Tu ne parles pas de la nuance de la tôle de 15mm, est-elle identique ?

Sinon, pour la fixation des 4 vis dans la tôle, si j'ai bien compris, tu vas visser les tiges M16 dans la tôle en laissant un retrait de quelques millimètres pour réaliser une soudure "bouchon" ?
Si c'est bien cela, aucun problème, le taraudage sera plus sécurisant et tout ceci sera invisible si "incrusté" sous la surface du mur terminé comme tu l'as cité.

Je parlais juste de scellement chimique car je ne pensais pas que les fixations allaient traverser le mur.

Même nuance pour la plaque de fixation. Merci de m'avoir expliquer la soudure bouchon, je vais le faire ainsi (Je l'aurais presque fait comme ça !). J'espère que cette structure sera suffisamment solide. Rien ne vaut un test !
Merci et à bientôt sur ce même post pour un feedback !

Juste pour info, quelle charge allez vous appliquer à l’extrémité des U pour tester la structure ?

Je pensais tester cela avec 2 personnes de 80 kg pendant quelques minutes. Me consseillez-vous de le faire sur une longue durée ?
Que pensez-vous d'un container du style ci-dessous remplie d'eau pendant une plus longue période.

Je peux également allonger la portée du prototype pour amplifier la contrainte sur la soudure avec une charge donnée (1m50 au lieu de 1m de portée par exemple)

Que feriez-vous ?

Au fait, les U n'est-il pas mieux de les mettre dans ce sens UU au lieu de |`||`| (peut-être moins pratique pour le menuisier mais certainement plus robuste)

Google-Ergebnis für http://www.axess-industries.com/conteneurs-poubelles-et-collecteurs-dechets/conteneur-poubelle-120l-p-141527-zoom.jpg

Je partirais sur 1.5 fois le réel possible, mais je ne suis pas spécialiste dans ce domaine.
Je pense que d'autres personnes enregistrées sur ce site pourront mieux vous conseiller sur le test de résistance.

Non, la position des U est la plus résistante comme positionnés sur votre dessin en début de post.

Je vous rappelle qu'il est préférable de souder toutes l'épaisseur des U (qualité radio !), surtout la partie horizontale supérieure qui sera très sollicitée.

je ne suis pas un expert en résistance des matériaux mais j'ai beaucoup, beaucoup d'expérience, à mon avis pour les platines vous pouvez descendre à 12mm sans problèmes
En ce qui concerne les taraudages, c'est beaucoup de boulot, vous pouvez ruser en soudant des écrous (juste 2 bons points par écrous) et utiliser des électrodes de type basique, elles sont un peu plus pénibles au réamorçage mais moins emmerdantes au soudage car le laitier reste loin derrière et vous risquerez moins d'inclusions dans les fonds d'angles, et vous aurez de meilleurs caractéristiques mécaniques.
Si vous n'avez pas trop d'expérience dans le soudage de profilés suivez ces conseilles: soudez en 1er les ailes extérieures du U en allant de la pointe vers la grande longueur du U, puis faites la grande longueur extérieure du U; Ensuite passez à l'intérieur démarrez au milieu du fond du U et allez vers le bout d'une aile, puis reprenez au milieu et allez vers l'autre aile.
Si vous suivez ces séquences de soudage vous n'aurez presque pas de déformation.
Quant aux écrous pointés évoquez plus haut, ils sont bien sûr à pointer après soudure des profilés. En ce qui concerne le choix des électrodes, si vous arrivez à les trouver je vous recommande les B7016Sp de Selectarc, une fois amorcée c'est un régal car elles sont de type basique mais à double enrobage.
Si votre poste le permet vous pouvez les utiliser en alternatif cela vous évitera tout risque de vent magnétique que l'on rencontre souvent lors du soudage de profilés

Merci, j'ai bien compris la méthode expliquée et vais procéder ainsi. Je demanderai à mon fournisseur régional pour les électrodes. J'ai un GYS 207 AC/DC 200A (il faudra y'aller molo), je n'ai jamais soudé à l'électrode enrobée, et c'est donc une super occasion.
Edit:

Je peux avoir des basique double manteau de ce type E 5143 B(R)10, Qu'en pensez-vous ? et quelle diamètre choisir pour U 5mm et plaque 15mm (matière pour le proto déjà commandée)

oh là, " je n'ai jamais soudé à l'électrode enrobée"
vous allez nous faire un peu peur là; On ne peut pas improviser surtout pour ce type d'assemblage. Il faut vous entraîner avant et valider vos réglages en faisant des éprouvettes et en les cassant. Pour commencer faites des lignes de fusion en pleine tôle sur de l’épais.Lorsque vous aurez atteint la régularité, faites des éprouvettes en angle en ne soudant que d'un seul côté, essayez d'être dans des épaisseurs équivalentes à votre futur assemblage. Ensuite côté soudure faites un trait longitudinale à la meule jusqu'à mi chair. Mettez ensuite la pièce dans un étau et tapez avec un gros marteau sur le côté envers de votre soudure, lorsque le pliage est suffisamment refermé, finissez en mettant en écrasement dans l'étau votre éprouvette jusqu'à rupture, puis examinez le fond de votre soudure, si vous voyez par endroit l'arête originelle de votre tôle ce n'est pas bon, vous n'avez pas assez pénétrer. Si vos éprouvettes sont grandes, coupez en des tranches transversales de 8 ou 10 cm cela sera plus facile à casser. Pour en revenir aux soudures pour avoir une gorge satisfaisante, il faudrait faire une passe de fond à la 3.2 puis 2 passes de remplissage à la 4. Avec votre poste vous pouvez passer de la 4mm sans problème

Bonjour,
Personnellement, ce qui me fait le plus peur c'est les 85mm de scellement pour une portée de 1 m.
La distance entre les scellements est aussi très importante car même les bétons les plus durs ont la fâcheuse tendance à fendre quand on perce des trous trop rapprochés.
Dans votre cas, je partirais plus sur deux tiges filetées M20 classe 8.8 prises d'au moins 170mm dans le mur en considérant que ce soit du plein.
Pour l'emplacement des fixations, je conserverais la disposition des vis du haut de votre plan. (Les efforts sont transmit par la surface en contact entre la marche et le mur)
Si vous faites des scellements chimiques pensez à bien dépoussiérer vos trous avant l'injection et surtout pas à l'eau.

Merci pour vos réponse. Tungstène, c'est compris, je vais m'entrainer, j'y comptais bien, mais je sous-estime p-e la tâche ! Merci pour la technique proposée.

Pour la plaque de fixation, les 85mm serait plus pratiques car le manteaux en bois permet de recouvrir totalement la plaque. Cependant je pensais partir sur du 120 voir 150mm de large (15mm d'épaisseur), et faire une réservation dans le béton (de l'épaisseur de la plaque environ)
Avec cette technique, conseillez-vous toujours d'utiliser deux tiges M20 au centre de la plaque ? (Je pensais en mettre 4 dans les coins, mais je pense que vous avez tout juste, merci de confirmer).
Le mur en béton fera 20 cm, je ferai des perçage traversant et je boulonnerai de l'autre côté du mur. serait-ce mieux de sceller chimiquement ? On pourrait imaginer réserver les trous avant coulage du béton, mais j'ai un peu peur des tolérances...

J'ai finalement trouvé un fournisseur de B7016Sp de Selectarc, dans la région

B7016Sp de Selectarc,

Bonjour,
Vous trouverez en pièce jointes un plan de la platine comme je la fabriquerai.



A ma connaissance, oui il est préférable de ne mettre que deux tiges filetées M20. De mémoire une norme dit qu'il faut un bloc cubique de minimum 150mm de côté de béton pour assurer la passage des efforts. Pour de la tige M16, c'est 120mm.
Avec 4 tiges filetées, on passe en dessous de cette côte.

Il me semble aussi que pour les escaliers intérieurs (recevant du public), l'escalier doit résister à une charge de 2000 N/m²
Celà peut paraître énorme mais au final ça ne représente qu'une personne par marche;)

Le mur en béton fera 20 cm, je ferai des perçage traversant et je boulonnerai de l'autre côté du mur

On pourrait imaginer réserver les trous avant coulage du béton, mais j'ai un peu peur des tolérances...

je rejoins Rainui sur le nombre de trous car en plus vous risquerez moins au perçage de tomber sur le ferraillage du béton

Merci pour les remarques. Je ne suis pas sûr de comprendre :
"De mémoire une norme dit qu'il faut un bloc cubique de minimum 150mm de côté de béton pour assurer la passage des efforts. Pour de la tige M16, c'est 120mm.
Avec 4 tiges filetées, on passe en dessous de cette côte."

que représente les 150 mm (ou 120mm), la profondeur de perçage dans le béton ?

Sur le schéma proposé, la hauteur de la platine est de 60mm (équivalent à la hauteur des U), j'imaginais qu'une largeur supérieure aurait été favorable...

En tout cas merci pour votre aide, je vais dormir sur ces conseils !

A propos, voici quelques exemples trouvés sur le net :

Stone Cantilever Stair | Caliper Studio

DETAIL ? cantilevered stair « home building in Vancouver

Bonjour,

Cela veut dire qu'il faut, pour transmettre tout les efforts, que la tige filetée soit implantée de 150 mm dans le mur mais aussi qu'il faut un espace de minimum 150 mm entre l'axe de chaque tiges filetées.

En réalité, la surface d'appuis est de 35 x 220 (surface d'appuis contrant le moment de rotation due à la charge) ce qui normalement suffit. Si vous voulez augmenter cette surface, il faut le faire en dessous de l'axe des tiges filetées.
J'ai dessiné votre assemblage et fait une simulation sous 2000 N/m², le bout de la marche ne devrait fléchir que de 0.6 mm. Par contre cette valeur est à relativiser car elle dépend aussi de la qualité de votre béton, de la fixation.

Bonne journée.

Bonjour,
Je comprends mieux, merci. Il faut effectivement que la plaque de fixation soit parfaitement scellée/fixée au mur en béton pour limiter la flexion, et donc assurer un contact direct entre la partie inférieure de la plaque de fixation. Un ajustement est à prévoir lors du montage pour assurer la bonne position des marches. Or cet ajustement me semble critique. Dû à ce ajustement, Il se pourrait que la plaque de fixation ne soit pas correctement en contact avec le mur et que trop d'effort soit repris par les tiges filetés qui travailleront en flexion vu que la partie inférieure de la plaque de fixation ne fera pas correctement son travail. (en voyant ce design, j'ai l'impression que la plaque de fixation est inutile : DETAIL ? cantilevered stair « home building in Vancouver)

Ainsi j'imagine qu'il serait judicieux de travailler avec une fixation de la structure par vissage avec contre-plaque, plutôt que par scellage. Cela permettra un ajustement simplifié et selon moi une meilleure répartition des forces. Utiliser des feuilles de métal si un ajustement est nécessaire entre la plaque de fixation et le béton, mais toujours avec la plus grande surface possible (en cas d'ajustement, ne pas mettre uniquement des petites cales, mais des cales maximisant la surface de contact).

Qu'en pensez-vous ? En pensant à l'ajustement des marches, n'est il pas plus simple de faire dépasser la plaque de fixation en haut et en bas des poutrelles pour si besoin intercaler une feuille métallique à l'ajustement. Ou ne pas se soucier de l'ajustement et reprendre les défauts d'alignement avec la partie menuiserie ?

Mon idée d'ajustement est peut-être très mauvaise.

Je rappelle qu'un proto sera réalisé prochainement ! Merci pour votre aide.

Bonjour,

Ne vous souciez pas trop des efforts admis par les deux tiges filetées M20 Classe 8.8. Elles ne subissent quasiment pas d'effort de flexion mais des efforts de traction.

Ainsi j'imagine qu'il serait judicieux de travailler avec une fixation de la structure par vissage avec contre-plaque, plutôt que par scellage.

Bonjour,
Eh bien moi je me ferais beaucoup de souci car un tel escalier doit avoir une solidité satisfaisante dans le temps et le constructeur engage lourdement sa responsabilité, je pense, s'il se produit un accident un jour. Pensez qu'un jour il peut être emprunté par une personne obèse ou un groupe de personnes portant une lourde charge ou une personne d'un poids certain descendant "4 à 4" l'escalier. Songez au choc sur chaque marche.
Yann