08. Constructions en Bois, DPEA

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CONSTRUCTIONS EN BOISCONSTRUCTIONS EN BOIS

Milan ZACEKMilan ZACEK

DPEADPEA«« CONSTRUCTION PARASISMIQUECONSTRUCTION PARASISMIQUE »»

1. MATERIAU BOIS1. MATERIAU BOISAvantages- Rapport « résistance/masse volumique » élevé :

structures légères- Résiste à la traction et à la compression- Résilient- Résistance aux charges cycliques supérieure de 25 % à la

résistance aux charges statiques (de 100 % pour une durée de quelques secondes)

- Réparabilité facile, même après avoir été proche de la rupture

Inconvénients- Rupture fragile sous charges parallèles aux fibres :

la dissipation d’énergie se fait principalement dans les assemblages

- Durabilité réduite si exposé à des variations hygrométriques

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Californie 1971 Coalinga, Etats-Unis 1983

2. DOMMAGES TYPIQUES2. DOMMAGES TYPIQUES

Ancrage insuffisant : arrachement

Séisme d’Alaska 1964

Ancrage insuffisant : arrachement

3

Tangshan, Chine 1976 Tokyo, Japon 1923

Contreventement insuffisant

San Fernando, Etats-Unis 1967

Rupture du mur du vide sanitaire par effet de poteau court

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Rupture du mur du vide sanitaire par effet de poteau court

Coalinga, Etats-Unis 1983

Angle affaibli

Alaska 1964 Edgecumbe, Nouvelle-Zélande 1987

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Chili 1960 Alaska 1964

Effondrement du mur de parement en maçonnerie

3. REGLES PARASISMIQUES FRANCAISES3. REGLES PARASISMIQUES FRANCAISES

3.1. REGLES PS-MI 89/92 :

- Respect du DTU 31.2

- Tous les éléments doivent être liaisonnés horizontalement et verticalement

- Eviter les parements en maçonnerie

- Assurer la stabilité pour une pression de base extrême de 0,875 ka/m² en zones Ia, Ib et de 1,225 ka/m² en zone II

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- Contreventement transversal : aucune disposition complémentaire

- Contreventement longitudinal :. b/a ≥ 0,50 : aucune disposition complémentaire. b/a < 0,50 : chacun des segments ayant un

rapport b/an ≥ 0,50 doit résister à la pression des vents indiquée plus haut

Vue en plan du découpage en blocs fictifs

Selon leur compositionrigides : assemblages colléssemi-rigides : assemblages mécaniques non collés

Selon leur capacité de déformation post-élastiquenon ductiles (fragiles) : µ = 1semi-ductiles : classe I ductilité faible, µ = 1 à 3ductiles : la ductilité est à déterminer par voie

d’essais :- classe II ductilité moyenne µ = 3 à 6- classe III ductilité forte µ = 6 à 12

Selon leur dissipativiténon dissipatifs : assemblages rigides et semi-

rigides non ductilesdissipatifs : assemblages semi-rigides, semi-

ductiles et ductiles

Assemblages3.2. REGLES PS 92 :

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StructuresSont considérées comme dissipatives ou non en proportion de la ductilité et du nombre de leurs assemblagesPrévoir au moins deux palées de stabilité dans la direction de calculDéplacement différentiel entre 2 niveaux consécutifs ≤ 1/125 H et ≤ 25 mm, ou justification de l’intégritédes éléments non structuraux concernés

Eléments de structureNon dissipatifs

fragiles en traction axiale et transversale, en flexion et en cisaillementsemi-ductiles en compression axiale

Dissipatifs (ductiles) en compression transversale

- comportement excellent- ancrer efficacement chaque niveau- doubler les montants d’extrémité des panneaux de

contreventement

Maisons en bois non détruites par un glissement de terrainSéisme d’Alaska 1964

4. MURS A OSSATURE EN BOIS4. MURS A OSSATURE EN BOIS

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Conception des murs

Dispositions constructives

Détails des murs

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Ancrage des murs

Emploi d’amortisseurs

Amortisseurs visqueux Amortisseurs à frottement

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Emploi d’amortisseurs

Amortisseurs viscoélastiques

Diaphragme en bois massif Diaphragme en panneaux de

contreplaqué ou de particules

Contreventement horizontal (planchers)EUROCODE 8- panneaux de particules :

masse volumique ≥ 650 kg/m3

épaisseur ≥ 13 mm- contreplaqué : ép. ≥ 9 mm- clous non lisses d<3,1 mm et

d<ép./4

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Contreventement horizontal (toitures)

Diaphragme rigideen bois massif

Diaphragme rigide en panneaux de contreplaqué

Contreventement vertical

Correct Incorrect

Echarpes

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Panneaux de contreventement

Murs du vide sanitaire

Terrain horizontal

13

Terrain en pente

Terrain en pente

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5. OSSATURES EN BOIS5. OSSATURES EN BOIS

Types d’ossatures

Contreventement vertical

Nœuds de portique

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Détails contreventement par diagonales rigides

EUROCODE 8- trous pour boulons et broches :

ajustés- boulons : avec rondelles et écrous,

d ≤ 16 mm sauf si associés à des connecteurs en bois

Détails contreventement par tirants croisés

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6. TOITURES EN BOIS6. TOITURES EN BOISPORTEES COURANTESPORTEES COURANTES

Ancrage incorrect

- Ancrage impératif de la charpente sur l’ossature et sur les pignons

- Le plancher des combles doit former un diaphragme

Absence d’ancrage de la toiture dans le pignon

Séisme de San Fernando, Californie 1971

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Arbalétrier et poutre affaiblies

Fermettes 1

Effet de diaphragme insuffisant :- sous entrait- sous arbalétrier (sur les versants)

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Fermettes 2

Diaphragme sous entrait

Fermettes 3

Diaphragme sous arbalétrier

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Fermettes 4

AFA = antiflambage d’arbalétrierCVS = contrevent. secondaire

(sauf si fermettes de faible hauteur)

FA = filante d’arbalétrierFE = filante d’entraitENT= entretoiseAF = antiflambage d’entrait

Plan et coupe

Fermettes 5

Entraxe fermettes < 0,70 m 0,70 à 0,92 m

Lisses filantes d’arbalétrier FA 25 x 60 25 x 72

Antiflambementssous arbalétriers AFA 25 x 100 36 x 96

Contreventements secondaires CVS 25 x 72 25 x 72

Entretoises ENT 25 x 72 36 x 72

Lisses filantes d’entrait FE 25 x 60 25 x 72

Sections minimales en mm

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Fermettes 6

Ancrage des fermettes

7. CHARPENTES DE GRANDE PORTEE7. CHARPENTES DE GRANDE PORTEE

Types d’ossatures

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Charpentes à éviter en zone sismique

Stabilité sous charges horizontales

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Dispositions constructives 1

Articulations de faîtage

Dispositions constructives 2

Articulations en pied d’arc

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Dispositions constructives 3

Articulations en pied de poteau

Dispositions constructives 4

Détail poutre au vent

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Dispositions constructives 5

Dispositifs antidéversement

Règles PS 92 : Assemblages non testés, conformes Règles CB 71Bâtimentsréguliers

Bât. à régularitémoyenne

Bâtimentsirréguliers

Consoles 1 1 1

Poutres cantilever 1 1 1

Poutres 1,25 1,06 0,875

Arcs à 2 ou 3 articulations

1,25 1,06 0,875

Charpente assemblée par connecteurs ou anneaux

1,25 1,06 0,875

Murs à ossature bois à voiles collés

1,25 1,06 0,875

Charpente boulonnée 1,5 1,275 1,05

Charpente clouée 1,5 1,275 1,05

Portiques boulonnés 2 1,7 1,4

Murs à ossature bois à voiles cloués

3 2,55 2,1

8. COEFFICIENT DE COMPORTEMENT q

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Règles PS 92 : Assemblages testés

Bât. réguliers Bât. à régularitémoyenne

Bât. irréguliers

Consoles 1 1 1

Poutres cantilever 1 1 1

Poutres 1,5 1,275 1,05

Arcs à 2 ou 3 articulations

1,5 1,275 1,05

Charpente à connecteurs ou anneaux 1,5 1,275 1,05

Murs à ossature bois àvoiles collés

1,5 1,275 1,05

Charpente boulonnée, ductilité II

2 1,7 1,4

Portiques boulonnés, ductilité II

2,5 2,125 1,75

Charpente boulonnée, ductilité III

3 2,55 2,1

Charpente clouée, ductilité III

3 2,55 2,1

Portiques, ductilité III 4 3,4 2,8

Murs à ossature bois, ductilité III

5 4,25 3,5

Eurocode 8

Les coefficients réduits (entre parenthèses) doivent être utilisés lorsque :- d connecteur > 12 mm et l’épaisseur minimale des éléments assemblés < 10 d- d clous > 3,1 mm et l’épaisseur des panneaux de contreventement < 4 dSi le bâtiment est irrégulier en élévation, les valeurs de q sont à multiplier par 0.80, avec un min. de 1,5

Ductilité faible

1,5

Consoles Poutres Arcs à deux ou trois articulations Treillis assemblés par connecteurs

Ductilité moyenne

2

Panneaux de murs avec diaphragmes collés, assemblés par clous et boulons Treillis avec assemblages brochés et boulonnés Structures mixtes composées d’une ossature en bois (résistant aux forces horizontales) et d’un remplissage non porteur

2,5

Portiques hyperstatiques avec assemblages brochés et boulonnés

3

Panneaux de mur cloués avec diaphragmes collés, assemblés par clous et boulons Treillis avec assemblages cloués

Ductilité élevée

4

(2,5)

Portiques hyperstatiques avec assemblages brochés et boulonnés

5

(4)

Panneaux de mur cloués avec diaphragmes cloués, assemblés par clous et boulons