3 Présentation 6 oct St Cannat...

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L’ensoleillée

-Trouver les limites aux bâtiments bois en zone sismique

(Comparaison avec les ossatures bois)

Bainier Etudes

Journée Technique régionale : Construction Bois en zone sismique – 6 octobre 2015

-Perspectives de mixité pour des bâtiments de grande hauteur

-Détailler le comportement des bâtiments bois en zone sismique

Avec pour exemple

2 Bâtiments similaires simples, mais aux comportements différents.

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Le Projet

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Les intervenants

• Maîtrise d’ouvrage : NEXITY Ywood Business

• Architecte : TANGRAM

• Ets de charpente : ALTIBOIS

• 5 immeubles de bureaux en structure bois à énergie positive

• 6650 m² SHON

• Livraison prévue en 2013.

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Rappel : les matériaux acier / béton

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235 MPa

25 MPa

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Rappel : le matériau bois

Facteur 10 !

� Une des limites de l’OB : compression perpendiculaire sur la lisse basse

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� Anisotrope : ses caractéristiques sont différentes selon les directions

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σ = F / S � F < σ * S = 25daN/cm² * 4.5x12cm² = 1350 daNSans tenir compte de kc,90 : Facteur tenant compte de la configuration de chargement (1 ≤ kc,90 ≤ 4).

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1T3

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Rappel : RDM

Relation entre poids et masse :

P = mg

P : poids (= Force - Newton)

M : masse (kg)

g : gravité (accélération : 9.81m/s²)

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Un séisme

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Accélérations horizontales

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Source : Milan Zacek – Paris 2009

Un séisme

Forces horizontalesSéisme

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Ancienne carte : PS92 Nouvelle carte : EC8

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Source : Wikipedia

1313

le cheminement des efforts horizontaux

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Source : CNDB Soulèvement

Pression

Effort en tête

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Pour une ossature boisBainier Etudes

Source : Guide Aqcen JF Bocquet

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Application numérique

100daN/m²

7m15m

3m

3m

S = 15m x 6m = 90m²

F = 100daN/m² x 90m² /2 = 4T5

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Source : Guide Aqcen JF Bocquet

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Pour une ossature bois

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Source : Guide Aqcen JF Bocquet

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Pour une ossature bois

Pour reprendre 4T5, il faut 15 panneaux de 1m20 de large, soit 18m de mur … on a 7m !

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Souce : KronoFrance

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La résistance d’un MOB dépend :

1/ Section des montants

2/ Assemblages

3/ Épaisseurs du panneaux

4/ Fixation panneaux / montants

5/ Fixation murs / dalle

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Tend vers du poteau / poutre

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SYSTEMES DE CONTREVENTEMENTS VERTICAUX

Portique Poteau encastré Palée Voile béton ou O.Bois

Pour qu’un bâtiment soit contreventé, il faut au

minimum 3 plans de contreventement non

concourants

Si les plans de contreventement sont

concourants, l’ensemble peut tourner

La stabilité n’est plus assurée 20

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Les HypothèsesLa structure est composée de panneaux contre collés BINDER en murs et planchers.

Lieu et site• Lieu : Aix En Provence (13)• Altitude : < 200m• Neige : A2 : sans objet pour le séisme• Vent : Zone 3 : sans objet pour le séisme• Séisme : aléa moyen : ag = 1.6m/s²

Charges permanentes• (Selon les éléments transmis par la Sté Arbosphère)• En Toiture : 176 kg/m² • En plancher R+1 : 285 kg/m² • En plancher R+2 : 285 kg/m² • En murs extérieurs : 89 kg/m² • En murs intérieurs : 68 kg/m²

Surcharges d’exploitations• En Toiture : 80 kg/m² • En plancher R+1 : 430 kg/m² (350 + 80 de cloisons)• En plancher R+2 : 430 kg/m²

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Les Hypothèses : pour le calcul sismique

• Caractéristiques de l'analyse sismique (EC8): • Sol : Classe de sol � S = ?• Catégorie d’importance pour les bâtiments : � γI = ?• Zone de la construction : type d’aléa ? � ag = ? m/s² • Coefficient topographique : ?• Coefficient de comportement q = ?• Type de spectre ? : Valeurs de S, TB, TC, TD

pour les spectres horizontaux ?pour les spectres verticaux ?

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Eurocode 8 : Zones de sismicité

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Eurocode 8 : Catégorie d’importance

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Eurocode 8 : Catégorie d’importance

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Eurocode 8 : Classe de sol

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Eurocode 8 : Classe de sol

33% d’écart

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Eurocode 8 : Spectre de réponse

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Eurocode 8 : Spectre de réponse

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Ductilité

Capacité d’un matériau à se déformer et s’étirer.

Ductile = souple

Acier Ductile

BA Ductilité limitée

Maçonnerie : Ductilité faible

Bois : Ductilité faible à moyenne (fonction des assemblages)

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Eurocode 8 : Coefficient de comportement q

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q pour le béton

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q pour le métal

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q pour le bois

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q pour les panneaux Binder

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• Caractéristiques de l'analyse sismique (EC8): • Sol : Classe de sol � S = 1.35• Catégorie d’importance pour les bâtiments : II � γI = 1• Zone de la construction : type d’aléa ? � ag = 1.6 m/s² • Coefficient topographique : 1• Type de spectre 2 (métropole)• Coefficient de comportement q = 2• Valeurs de S, TB, TC, TD

pour les spectres horizontauxpour les spectres verticaux

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Les Hypothèses pour le calcul sismique : bilan

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• Longueur : 32m50

• Largeur : 12m20

• Hauteur : 10m40

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Description des bâtiments : Le petit (bât 1)

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Bainier Etudes

Description des bâtiments : Le petit (bât 1)

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Description des bâtiments : Le petit (bât 1)

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• Longueur : 45m

• Largeur : 16m

• Hauteur : 10m40

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Description des bâtiments : Le grand (bât 3)

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Bainier Etudes

Description des bâtiments : Le grand (bât 3)

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Bainier Etudes

Description des bâtiments : Le grand (bât 3)

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Masse du toit

Masse du R+2

Masse du R+1

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Décomposition des sollicitations induites par un séisme sur un bâtiment :

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FyFx

Fz

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Décomposition des sollicitations induites par un séisme sur un bâtiment :

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Fy

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Fonctionnement d’un bâtiment :Fy seule

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Fonctionnement d’un bâtiment :Les planchers

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DIAPHRAGMESLes planchers, et les plans de toiture assemblés à partir de plaques à base de bois, peuvent constituer des

plans de contreventement.

On peut également réaliser un platelage en volige sous réserve que celle-ci soit posée à 45°

Mf

ET

Cis

ail

lem

en

t

p/ml

Mf maxi : p.l²/8

Traction compression

sur les pièces de rive : Mf/b

ET maxi : pl/2

Effort de glissement : g = T.Ms/I

G : effort de glissement par cm

T : effort tranchant en daN

Ms : Moment statique par rapport à l’axe neutre

I : Inertie de la section

L’effort de glissement devra être repris par le

clouage des plaques

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Source : CNDB

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Fh (Murs/plancher)

Fh (Plancher/plancher)

Fh (Murs/sol)

Fv (Murs/sol)

Fv

(Murs R+1/Murs RDC)

Fv

(Murs/Murs)

Bainier Etudes

Source : Follesa Maurizio

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Calculs aux éléments finisBainier Etudes

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Clous 3.1x90 Espacement : 15cmQuantité : 163 sur 12m20 de longueur de panneaux de plancher

Bainier Etudes

Performance des assemblages :Panneaux de planchers entre eux

Source : Binder

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Bainier Etudes

Fonctionnement d’un bâtiment : La traction dans les planchers

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Bainier Etudes

Fonctionnement d’un bâtiment : La traction dans les planchers

5T

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Bainier Etudes

Assemblage requis : plaque perforée

Source : Rothoblaas

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Assemblage des panneaux de planchers

Source : Tangram

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Bainier Etudes

Assemblage retenu : équerres WVS et Titan

Source : Rothoblaas

56

Bainier Etudes

Assemblage des murs

Source : Tangram

57

Bainier Etudes

Assemblage des murs

Source : Tangram

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Extrait plan de pose Alti-bois

Bainier Etudes

Source : ALTIBOIS

59

Bainier Etudes

Extrait Note De Calculs

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Bainier Etudes

assemblage entre niveaux

Source : Binder

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Bainier Etudes Source : Altibois

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Rh

Rh

Ft Fc

Bainier Etudes

Fonctionnement d’un bâtiment :Les murs

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Bainier Etudes

Fonctionnement d’un bâtiment :Les murs ossatures bois

Source : EC5

64

Bainier Etudes

Fonctionnement d’un bâtiment :Assemblage des murs au sol

Source : Follesa Maurizio

65

Effort repris 5T Effort repris 1T4

Bainier Etudes

Assemblage des murs au sol :équerres du commerce : WHT et WVS

Source : Rothoblaas

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Assemblages extérieurs

Bainier Etudes

Source : Rothoblaas

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90cm

Effort repris 11T

Bainier Etudes

Source : Altibois

6820T de soulèvement

25T de soulèvement

Résultats : Petit bâtiment

Bainier Etudes

69

Bainier Etudes

Efforts de soulèvement à reprendre

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Résultats : Grand bâtiment cage bois

33T de soulèvement

55T de soulèvement

Bainier Etudes

71

Résultats : Grand bâtiment cage béton

85T de soulèvement

18T de soulèvement

Bainier Etudes

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Fonctionnement d’un bâtiment : Assemblage des panneaux de murs entre eux

Bainier Etudes

Source : Follesa Maurizio

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Assemblages : Panneaux de murs entre eux

Bainier Etudes

Source : Follesa Maurizio

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Assemblages : calcul d’une vis

Vis HBS 8x80 (Rothoblaas)Espacement : 10cmQuantité : 28 sur la hauteur des murs (3m)

Une vis reprend 4.8KN28 vis : 13 T

Bainier Etudes

Source : EC5

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Liaisons d’angles

Vis HBS 12x200 (Rothoblaas)Espacement : 20 cmQuantité : 14

Une vis reprend 5.1 KN 14 vis : 7 T

Bainier Etudes

Source : Binder

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12T

Bainier Etudes

liaison particulière : plancher / cage béton

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liaison particulière : plancher bois / cage béton

Bainier Etudes

Source : Altibois

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Bainier Etudes

Bien répartir les contreventements

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Autre exemple : un R+8

Bainier Etudes

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Immeuble de bureaux à Londres

Vaugh-Thistleton architectes

80

Bainier Etudes

Source : CNDB

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Immeuble de bureaux à Londres

Vaugh-Thistleton architectes

Bainier Etudes

Source : CNDB

8282

Immeuble de bureaux à Londres

Vaugh-Thistleton architectes

Bainier Etudes

Source : CNDB

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Bainier Etudes

Source : Techniker.co.uk

8484

Immeuble de bureaux à Londres

Vaugh-Thistleton architectes

Bainier Etudes

Source : CNDB

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Immeuble de bureaux à Londres

Vaugh-Thistleton architectes

Bainier Etudes

Source : CNDB

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Jonctions de panneaux

Principe mur de façade

Composition du plancher :

86Immeuble de bureaux à Londres

Vaugh-Thistleton architectes

Bainier Etudes

Source : CNDB

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Conclusion

� L’Ossature Bois « à panneaux » atteint rapidement ses limites :

R+2 en zone sismique … éventuellement R+4 selon les configurations

Bainier Etudes

� Mixité bois / Métal : Deux matériaux à comportement similaire

� Les panneaux bois contre collés assurent un meilleur comportement …

la limite se situe dans les capacités d’assemblages

� Mixité bois / Béton : Le bois n’est plus structurel (Murs rideaux)

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Exemple :Bois / béton

Bainier Etudes

Source : CNDB

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Exemple :Bois / Métal

Bainier Etudes

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Exemple :Bois / Métal

Bainier Etudes

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Vidéos

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Amortisseurs

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Bainier Etudes

Source : Simpson Strong

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Bainier Etudes

Source : Guide du SETRA

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Bainier Etudes

Source : Guide du SETRA

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Bainier Etudes

Source : Wikimédia

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Remerciements

�Binder

Bainier Etudes

�FCBA

�Nexity / Ywood

�Tangram

�Alti bois

�Qualiconsult

�Et en particulier Dedalegno : Mr Follesa Maurizio pour ces recherches