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Guide Veritas des techniques de la constructionStructures en bois Charpente bois 31 a Eurocode 5 : calcul des ouvrages en bois

Charpente boisFICHE

Eurocode 5 : calcul des ouvrages en bois

31 a

L'Eurocode 5 traite du calcul des ouvrages en bois. Sa partie 1.1 intitule Rgles gnrales et rgles applicables au btiment , qui possde le statut de norme europenne provisoire (ENV 1995-1-1), a t reprise par le document d'application nationale (DAN-ENV 1995-1.1), qui fait l'objet de la norme exprimentale XP-P 21-711 d'aot 1995. L'laboration des documents d'application des parties 1.2 Calcul au feu des ouvrages , et 2 Ponts de l'Eurocode 5 est en cours d'achvement. L'Eurocode DAN-ENV 1995-1.1 contient la version franaise de l'Eurocode 5 : il prcise les adaptations nationales qui prfigurent les observations que prsentera la France lors de l'laboration de la version finale de l'Eurocode 5 (EN) ; il prcise les valeurs des coefficients partiels de scurit applicables en France ; il recense les normes d'accompagnement. L'Eurocode DAN-ENV 1995-1.1 constitue un document contractualisable, il n'est applicable que s'il y est fait explicitement rfrence. En tout tat de cause le caractre exprimental de ce document ne doit pas tre perdu de vue. Une recommandation du 10 mars 1997 de la Commission franaise de structures bois soumet les assemblages conus conformment au chapitre VI du DAN-ENV 1995-1.1 une vrification exprimentale. Une campagne d'essais est prvue en France pour les assemblages courants ; d'autres essais vont tre entrepris en Europe, notamment en Allemagne.

31 a.1 Introduction de l'Eurocode 5Comme les autres Eurocodes, l'Eurocode 5 est destin servir de document de rfrence permettant de prouver la conformit des ouvrages en bois aux exigences essentielles de la Directive sur les produits de construction. L'Eurocode 5 est accompagn de normes de rfrence dont les principales sont : EN 335-1 : Durabilit du bois et des matriaux drivs du bois - dfinition des classes de risque d'attaque biologique. Partie 1 : gnralits. EN 335-2 : Durabilit du bois et des matriaux drivs du bois - dfinition des classes de risque d'attaque biologique. Partie 2 : application au bois massif. EN 335-3 : Durabilit du bois et des matriaux drivs du bois - dfinition des classes de risque d'attaque biologique. Partie 3 : application aux panneaux base de bois. EN 338 : Bois de structures. Classes de rsistance. EN 386 : Bois lamell-coll. Exigences de performances et prescriptions minimales de fabrication. EN 1194 : Structures en bois. Bois lamell-coll. Classes de rsistance et dtermination des valeurs caractristiques.

31 a.2 Bases de conception et de calculLes exigences fondamentales visent l'aptitude l'emploi et la rsistance de l'ouvrage pendant la construction et la dure de vie prvue.

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1 tats limitesLes tats limites sont les bornes au-del desquelles ces exigences ne sont plus satisfaites. Les tats limites de service sont dcrits comme des valeurs limites de dformations de sollicitations ne pas dpasser pour les combinaisons d'actions spcifies. Les tats limites ultimes sont dcrits comme des valeurs limites de sollicitations ne pas dpasser pour les combinaisons d'actions appropries.

2 ActionsLes actions (F) sont des forces ou des dformations appliques la structure ; elles peuvent tre permanentes (G), variables (Q), ou accidentelles (A). Les valeurs caractristiques des actions (Fk) sont fixes par l'Eurocode 1 ou, dfaut, dtermines d'aprs les normes existantes. Les valeurs reprsentatives des actions variables sont soit gales leur valeur caractristique, soit lies celle-ci au moyen d'un facteur multiplicatif (i) reprsentant le degr de concomitance de l'action variable considre avec les autres actions de la combinaison. Les valeurs de calcul des actions (Fd) sont exprimes par : Fd = F Fk o : F : coefficient de scurit partiel pour l'action considre ; Fk : valeur caractristique de l'action. Pour les actions permanentes : G d = G G k Pour les actions variables : Q d = Q Q k ou Q d = Q i Q k Pour les actions accidentelles : Ad = Ak

3 MatriauxLes proprits des matriaux sont dfinies par leur valeur caractristique Xk. La valeur de calcul (Xd) d'une proprit d'un matriau est donne par : Xd = kmod Xk/M o : M : coefficient partiel de scurit du matriau ; kmod : coefficient modificatif reprsentant les rductions de rsistance dues la dure de chargement et aux conditions de service.

4 Rgles de conception et de calcul

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On doit vrifier qu'aucun des tats limites considrer n'est dpass, pour toutes les situations du projet et tous les cas de charges envisager. Les modles de calcul doivent tre appropris, et au besoin complts par des essais.

tats limites ultimes l'tat limite d'quilibre statique, on doit vrifier que : Ed, dst Ed, stb o : Ed, dst : effet de calcul des actions dstabilisantes ; Ed, stb : effet de calcul des actions stabilisantes. l'tat limite de rupture ou de dformation excessive d'une section ou d'un assemblage, on doit vrifier que : Ed Rd o : Ed : valeur de calcul pour l'effet des actions considres ; Rd : rsistance de calcul correspondante. Les effets des actions (Ed) sont obtenus en appliquant les rgles de combinaisons rsumes ci-dessous : Situations de projet durables et transitoires :

avec : G k,j : valeurs caractristiques des actions permanentes ; Q k,1 : valeur caractristique de l'action variable de base (obtenue par permutation des actions variables) ; Q k,i : valeurs caractristiques des actions variables d'accompagnement ; G,j : coefficient partiel de scurit pour les actions permanentes ; Q,i : coefficient partiel pour les actions variables ; 0,i : valeur de combinaison du facteur i. Situations accidentelles :

avec les mmes dfinitions que ci-dessus, compltes par : GA,j : coefficient partiel de scurit pour les actions accidentelles ; Ad : valeur de calcul de l'action accidentelle ; 1,1 : valeur frquente du facteur i ; 2,i : valeur quasi permanente.

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tats limites de service On doit vrifier que : Ed Cd o : Cd : valeur nominale ou fonction de certaines proprits de calcul (flche, frquence, etc.) ; Ed : effet de calcul des actions. Les combinaisons d'actions considrer pour le calcul sont : Combinaison rare :

avec les mmes notations que prcdemment. Combinaison quasi permanente :

5 DurabilitLes bois et les matriaux base de bois doivent soit possder une durabilit naturelle suffisante (norme EN 350-2) pour les classes de risque dfinies dans les normes EN 335-1, EN 335-2, pr EN 335-3, soit avoir reu un traitement appropri (normes EN 351-1 et pr EN 460). Les organes d'assemblages et lments mtalliques doivent tre rsistants la corrosion.

31 a.3 Matriaux1 Classes de serviceLa classe de service 1 correspond pour les bois rsineux une humidit moyenne d'quilibre o 12 % ; elle est caractrise par une temprature de 20 C et une humidit de l'ambiance ne dpassant 65 % que quelques semaines par an. La classe de service 2 correspond pour la plupart des bois rsineux une humidit moyenne o d'quilibre 20 % ; elle est caractrise par une temprature de 20 C et une humidit de l'ambiance ne dpassant 85 % que quelques semaines par an. La classe de service 3 est caractrise par des ambiances conduisant des taux d'humidit plus levs qu'en classe 2 ; les structures abrites ne peuvent tre considres en classe 3 que dans les cas exceptionnels.

2 Classes de dure de chargeElles sont dfinies dans le tableau 3.1.6 de l'Eurocode DAN-ENV 1995-1.1, et reproduites au tableau 1 :

Tableau 1 - Classes de dure de charge

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Classe de dure de charge Permanente Long terme

Dure cumule d'application de l'action Plus de 10 ans 6 mois 10 ans

Exemples Poids propre Stockage Charges d'exploitation

Moyen terme

1 semaine 6 mois

Neige en montagne (partiellement) Neige et vent (sauf neige en montagne) Action accidentelle

Court terme Instantane

Moins d'une semaine

3 Coefficient kmodLes valeurs de (kmod) sont donnes en fonction des classes de service et des classes de dure de charge dans le tableau 3.1.7 de l'Eurocode DAN-ENV 1995-1.1, dont une partie est reproduite au tableau 2 :

Tableau 2 - Valeurs de (kmod) selon la classe de service et la classe de dure de charge

Classe de dure de charge du bois massif et du bois lamell-coll Permanente Long terme Moyen terme Court terme Instantane

Classe de service 1 2 3

0,60 0,60 0,50 0,70 0,70 0,55 0,80 0,80 0,65 0,90 0,90 0,70 1,10 1,10 0,90

4 Bois massifLe bois doit tre class conformment aux rgles ; ces rgles de classement des bois massifs doivent tre conformes la norme pr EN 518 pour le classement visuel et la norme pr EN 519 pour le classement machine. Les classes de rsistance du bois massif sont dfinies par la norme EN 338.

5 Bois lamell-collLe bois lamell-coll doit tre fabriqu conformment la norme EN 386. Les classes de rsistance du bois lamell-coll sont dfinies par la norme pr EN 1194.

6 Matriaux base de boisDes rgles de classement, similaires aux prcdentes, sont spcifies par l'Eurocode DAN-ENV 1995-1.1 pour les matriaux base de bois (contreplaqus, panneaux de particules, panneaux

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de fibres).

31 a.4 tats limites de service1 Exigences gnralesLes dformations des structures sous l'effet des actions et des conditions d'humidit doivent rester dans des limites appropries. Des rgles d'application sont donnes pour la prise en compte du fluage et du glissement des assemblages dans le calcul des dformations. La somme de la dformation instantane (Uinst) et de l'accroissement diffr de la dformation d au fluage (Udiff) correspond la dformation finale : Ufin = Uinst + Udiff L'accroissement diffr de la dformation est donn par : Udiff = kdef Uinst kdef tant pris dans le tableau 3, extrait