EtienneDaelman_Synthèse-4pages

8/17/2019 EtienneDaelman_Synthèse-4pages

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PFE soutenu en septembre 2011 Daelman-Etienne 1/4

E T U D E C O M P A R A T I V E D E L A C O N C E P T I O N E T D U

D I M E N S I O N N E M E N T D E S T R U C T U R E B O I S S E L O N L E S N O R M E S S I A

( S U I S S E ) E T L E S E U R O C O D E S

Société d’accueil : Charpente Concept France

PFE présenté par : Daelman Etienne

Tuteur industriel : Gros Anthony

Enseignant superviseur : Antoinet Sébastien

Résumé

Mon projet de fin d’études consiste à réaliser une étude comparative entre les normes SIA(Normes utilisées en suisse) et les EUROCODES (normes utilisées en France) dans ledimensionnement des structures bois.

J’ai pour cela décomposé mon étude en 3 parties. La première partie comprend une étudethéorique, expliquant et comparant les normes sous forme de graphiques. Celle-ci fait intervenir desparamètres variant suivant les deux normes, du calcul des charges jusqu'à la vérification des sectionsde bois.

Les deux parties suivantes traitent de deux projets, un projet français et un projet suisse.

L’objectif est de comparer les résultats obtenus à partir des deux normes.

Abstract

In my graduation project, I carry out a comparative study between the SIA norms (used inSwiss) and the EUROCODES (used in France) to proportion the wood framework.

That’s the reason why I divided my study into 3 parts. The first part consists of a theoreticalstudy, in order to explain and compare these norms, with graphs. It involves some parameters thatvary according to the norms, from the calculation of loads to the verification of wood sections.

The last two parts deal with two projects, a French and a Swiss project. The aim is to comparethe results obtained with the two norms.

1. Introduction

Au sein du bureau d’études structure Charpente Concept, les ingénieurs travaillent sur desprojets de la phase de conception jusqu’à l’exécution des travaux, dans le domaine de la constructionbois.

Ce bureau d’études étant basé à la fois en Suisse, à Perly et en France, à St Pierre enFaucigny (74), les projets réalisés peuvent être à la fois dimensionnés suivant les normes SIA (suisse)ou aux EUROCODES (français).

Cette particularité m’a permis de conduire mon étude comparative. Celle-ci fut décomposéeen 3 parties. Ma première tâche a été d’effectuer une approche bibliographique. Je me suis ensuiteconcentré sur un projet français et un projet suisse pour me baser sur des cas concrets.

Ce rapport est donc décomposé en 3 parties :- Entre la France et la Suisse, une approche différente des Normes


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- Cas d’un projet français, le Chambord Country Club

- Cas d’un projet suisse, les nouveaux locaux de l’association de la prévention de la torture

2. Les différentes normes étudiées

Dans les 3 parties de mon projet, j’ai toujours gardé le même fil conducteur à savoir :

Présenter et comparer les différentes charges, c'est-à-dire étudier les normes SIA261 et l’EC1

Présenter et comparer les combinaisons d’actions, c'est-à-dire étudier les normesSIA 260 et l’EC0

Présenter et comparer les vérifications de sections de bois, c'est-à-dire étudier lesnormes SIA 265 et l’EC5

3. Entre la France et la Suisse, une approche différente des Normes

Cette première partie du projet a pour but de réaliser une approche comparative entre lesdeux normes, notamment en comparant les différents coefficients et les méthodes de calcul, à la foisdans la détermination des charges (SIA 261 et EC1), des combinaisons d’actions (SIA 260 et EC0), etde la vérification des sections (SIA 265 et EC5).

Cette première approche est présentée sous forme de graphiques. Ceux-ci sont réalisés enfaisant varier certains paramètres déterminant, par exemple, l’altitude de l’ouvrage pour le calcul descharges de neiges.

3.1. Les charges

Durant la réalisation d’un projet, il faut tout d’abord définir l’ensemble des charges s’exerçantsur la structure à savoir :

- Les charges permanentes (Poids propre de l’ouvrage)

- Les charges utiles (Utilisation de l’ouvrage)

- Les charges climatiques (neige et vents)

Les valeurs des charges utiles et le calcul des charges climatiques étant différents selon lanorme SIA 261 et l’EC1, j’ai tout d’abord fait une approche comparative en exposant sous forme degraphique les valeurs de ces charges.

Pour cela j’ai fait varier certains paramètres, à savoir, le type de bâtiment (logement, salle deréunion…), la géométrie du bâtiment (pente de toit, hauteur), la situation géographique de l’ouvrage (altitude, milieu environnent).

Cette première approche a permis de constater que les charges permanentes sont identiquesselon les deux normes (le poids de l’ouvrage étant indépendant de la norme). Les chargesd’exploitations sont relativement semblables, avec seulement des variations de 0,5kN/m² de différence

selon la fonction de l’ouvrage. Les charges de vent sont également semblables, même si la manièrede calculer et notamment la détermination des coefficients de pression est différente. Les charges deneige sont plus importantes selon la norme SIA. Cependant, cette comparaison devient approximativelorsqu’on est en présence de bâtiment ayant une altitude inférieure à 400m. En effet, une majorité duterritoire français à une altitude inférieure à 400m alors que tout le territoire Suisse possède unealtitude supérieure à celle-ci.

3.2. Les combinaisons d’action

Une fois les charges définies, il faut réaliser des combinaisons d’actions. Celles-ci ont pour butde prendre en considération les probabilités que certaines charges ne peuvent pas s’appliquer enmême temps. Je peux prendre comme exemple, le fait qu’il est peu probable, que l’entretien d’unetoiture se fasse par temps de neige. Ces combinaisons d’actions prennent également en compte des

facteurs de sécurité.


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Il existe différents types de combinaison d’action. Dans mon étude, j’ai comparé les résultatsobtenus à partir des combinaisons d’actions aux Etats Limites Ultimes (ELU) et aux Etats Limites deService (ELS).

Les ELU, ont pour but d’assurer les résistances et l’équilibre de la structure, alors que les ELSont pour but de limiter les déformations à court terme et à long terme pour la pérennité du secondœuvre et le confort visuel des utilisateurs du bâtiment.

Les coefficients de probabilité et de sécurité ainsi que les valeurs des charges n’étant pas lesmêmes selon les deux normes, j’ai calculé les combinaisons d’actions aux ELU et ELS en reprenantles charges calculées précédemment selon les deux règlements.

Les deux principales différences entre les deux normes sont les suivantes :

- Le coefficient de fluage (coefficient appliqué à toutes les charges permanentes aux l’ELS),est inférieur selon la SIA (1,6 selon la SIA contre 1,8 pour l’EC).

- Le facteur de sécurité pour les charges d’exploitation secondaire aux ELU s’appliqueseulement selon l’Eurocode 0.

Ces différences sont favorables pour les normes SIA, cependant, elles sont compenséesnotamment par les charges de neige plus importante, et on verra par la suite, par des flèches

admissibles plus contraignantes.

3.3. Les vérific ation s des sect ion s

Une fois les charges connues, il faut vérifier la résistance (vérification des contraintes auxELU), et la déformation de la structure (vérification des flèches aux ELS).

Certains coefficients de sécurité et les flèches admissibles selon les deux règlements étantdifférents, j’ai réalisé des graphiques illustrant les sections de bois obtenues selon les deuxrèglements en faisant varier certains paramètres, à savoir, l’élancement, la longueur efficace, la duréede chargement, l’exposition aux intempéries du bois.

Les premières conclusions sont les suivantes. Aux ELU, dans la majorité des cas, les résultatssont similaires. Pour ce qui est des ELS, il en est autrement. En effet, les flèches admissibles sont

plus contraignantes selon la SIA 265.

4. Les deux études de cas

4.1. Les charges

Pour mes deux études de cas, à savoir le Chambord Country Club et les nouveaux locaux del’association de la prévention de la torture, j’ai calculé l’ensemble de ces charges selon les deuxrèglements, dans les mêmes conditions.

- Les charges permanentes :

Celles-ci représentent le poids propre de l’ouvrage

- Les charges utiles :

Celles-ci sont définies par les normes selon la fonction du bâtiment, à savoir, salle de réunion,bureau, habitation, terrasse,… .

- Les charges de vents :

Celles-ci sont fonction de la géométrie du bâtiment et de sa situation géographique.

- Les charges de neiges

Celles-ci dépendent de l’altitude du bâtiment, de sa géométrie et de son exposition au vent.

Les valeurs de ces charges sont relativement équivalentes selon les deux règlements. Seulesles charges de neige sont plus importantes selon la norme SIA, notamment pour le projet duChambord Country Club. Cela s’explique par le fait que l’ensemble du territoire Suisse se situe à une

altitude supérieure à 400m alors que le projet du Chambord Country Club est à une altitude de 130m.


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La comparaison se base par conséquent sur des hypothèses. Cela confirme les résultats de lapremière partie de l’étude (partie théorique).

4.2. Les combinaisons d’act ion

Comme on a pu le dire précédemment, les charges de neiges sont plus importantes selon laSIA. Cependant certaines charges d’exploitation, notamment les charges d’entretien d’une toiture

ayant une pente inférieure à 15% et les charges d’exploitation d’une toiture terrasse sont supérieuresselon l’Eurocode. Enfin, les combinaisons d’actions sont favorables à la SIA avec l’absence ducoefficient de sécurité pour les charges d’exploitation secondaires aux ELU et avec la valeur plusfaible du coefficient de fluage du bois aux ELS.

L’ensemble de ces différences se compense dans la majorité des cas et permet d’obtenir dessollicitations semblables selon les deux normes.

Reste à vérifier les sections, à la fois aux ELU et aux ELS.

4.3. Vérif ic atio n des sect io ns

Aux ELU, la méthode de vérification est similaire selon les deux règlements. Seule différence,la présence du coefficient Kmod, qui prend en compte la classe du bois (exposition aux intempéries) et

la durée de chargement dans l’Eurocode. Cependant, dans la majorité des cas, ce coefficient n’influepas énormément sur les valeurs des résultats. Nous obtenons donc des valeurs équivalentes.

Aux ELS, comme on a pu le dire dans la première partie du projet (étude théorique), lesflèches admissibles sont plus contraignantes selon la SIA lorsqu’on n’est pas en présence d’ouvragedu second œuvre fragile. Cela entraîne des sections de bois plus importantes selon la SIA. Dans lecas contraire (présence de second œuvre fragile), nous obtenons des résultats similaires.

Suite au calcul du cubage de bois pour les deux projets, nous avons obtenu 7% de bois enplus pour les locaux de l’APT et 9% pour le projet du Chambord Country Club selon la SIA. Celareprésente environ 22€/m² en plus pour le hameau du Chambord Country club, et 14€/m² en plus pourles locaux de l’APT.

4.4. Le travail de conc eption et le choix des assem blages La conception et la modélisation sur le logiciel de calcul de structure sont importantes. En

effet, il faut bien définir les types d’assemblages sur la modélisation afin de faire travailler davantagecertains éléments.

Le second enjeu est de concevoir l’assemblage en respectant les hypothèses demodélisation. Il est possible de réaliser des encastrements par l’intermédiaire de tiges scellées, desrotules, des appuis glissants, …, avec des ferrures spéciales ou classiques.

Selon l’Eurocode 5 et la SIA 265 , il est possible de dimensionner les connecteurs de cesassemblages. Dans l’étude, nous avons dimensionné, selon ces deux règlements, les connecteursdes assemblages des sommiers de chevêtre des locaux de l’APT.

Les résultats obtenus sont les suivants :

- Fixation sur le porteur, 32 clous selon la SIA265 contre 28 clous selon l’EC5

- Fixation sur l’élément porté, 3 broches selon la SIA265 contre 2 broches selon l’EC5

5. Conclusion

Cette étude m’a permis de constater que le cheminement du calcul et les résultats obtenussont relativement semblables.

Certains coefficients (kmod, kdef , Ψ,…), certaines charges (neige, vent, charges utiles) etcertaines flèches limites peuvent varier légèrement suivant les normes, mais dans la majorité des cas,nous obtenons des résultats similaires.

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