Guide Veritas Bois

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 du tableau 4.1.1 de l'Eurocode DAN-ENV 1995-1.1.

Tableau 3 - Quelques valeurs de kdef

Matriaux Bois massif

Classe de service 1 0,60 2 0,80 1,00 2,25 3 2,00 2,50 -

Bois lamell-coll Contreplaqu Panneaux de particules et 0SB grades 3 et 4 0,80 1,5

(1) Pour des bois massifs, poss avec un taux d'humidit suprieur 25 %, la valeur de (kdef) doit tre

normalement augmente de 1.

2 Glissements d'assemblagesIls sont caractriss par un module de glissement (Kser), dont les valeurs sont donnes dans le tableau 4.2 de l'Eurocode DAN-ENV 1995-1.1.

3 Valeurs limites des flchesPour les btiments courants, les valeurs limites recommandes des flches verticales et horizontales sont donnes dans le tableau 4.3.1.aA et le tableau 4.3.1.bA de l'Eurocode DAN-ENV 1995-1.1. Des prcautions contre les risques d'accumulation d'eau de pluie sont recommandes l'article 4.3.3.A de l'Eurocode DAN-ENV 1995-1.1.

4 VibrationsDes rgles de vrification par le calcul sont donnes au 4.4 de l'Eurocode DAN-ENV 1995-1.1.

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31 a.5 tats limites ultimes1 Formules d'interactionL'Eurocode DAN-ENV 1995-1.1 spcifie, dans son chapitre 5, les critres de contraintes respecter pour les sollicitations non concomitantes, ainsi que des formules d'interaction pour les sollicitations concomitantes. Un effet d'chelle est pris en compte pour la traction transversale, c'est--dire qu'une augmentation du volume sollicit entrane une diminution de la rsistance.

2 Poutres entaillesLe cas des poutres entailles aux extrmits est trait au moyen d'un coefficient d'entaille (kv) qui diminue la contrainte limite ultime de calcul au cisaillement (f u,d) ; cette limite s'applique la vrification de la contrainte de cisaillement (d) de la section rduite de la poutre (b.he) sollicite par l'effort tranchant (V) (fig. 1). d = 1,5 V/b.he avec d kv f u,d

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Fig. 1 Poutre entaille sur appui

3 FlambementL'accroissement des contraintes de compression d au flambement des pices comprimes axialement est pris en compte par l'intermdiaire d'un coefficient de flambement (kc). Les contraintes de compression de calcul doivent tre infrieures ou gales au produit de la rsistance de calcul la compression par le coefficient de flambement : c,d kc f c,d

4 DversementL'accroissement des contraintes de flexion d au dversement des pices flchies est pris en compte par l'intermdiaire d'un coefficient de dversement (kinst). m,d < kinst f m,d

5 Poutres inertie variableDes formules de vrification spcifiques pour ces poutres sont donnes aux 5.2.3 et 5.2.4 de l'Eurocode DAN-ENV 1995-1.1. La figure 2 dcline le cas des poutres inertie variable.

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Fig. 2 Poutres inertie variable

6 Poutres courbesDes formules de vrification spcifiques sont donnes au 5.2.4 de l'Eurocode DAN-ENV 1995-1.1. On distingue les poutres courbes des poutres intrados courbe (fig. 3)


Fig. 3 Poutres courbes

Composants Le cas des poutres mes minces colles et celui des poutres semelles minces colles sont traits au 5.3.1 de l'Eurocode DAN-ENV 1995-1.1.

Charpentes triangules

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Les rgles de modlisation des structures triangules, et les dfinitions des longueurs de flambement de ces structures sont donnes dans le 5.4.1 de l'Eurocode DAN-ENV 1995-1.1.

Diaphragmes Des rgles applicables aux diaphragmes de toiture et de plancher, ainsi que des rgles applicables aux diaphragmes de murs sont prcises aux 5.4.2 et 5.4.3 de l'Eurocode DAN-ENV 1995-1.1.

Portiques Les dfauts initiaux de gomtrie des portiques doivent tre pris en compte pour les analyses non linaires du second ordre ; des indications sont donnes au 5.4.4 de l'Eurocode DAN-ENV 1995-1.1.

Contreventement Le 5.4.5 de l'Eurocode DAN-ENV 1995-1.1 prescrit la ncessit de contreventer les structures et prcise les efforts de stabilisation d'ensemble devant tre repris par le contreventement.

31 a.6 AssemblagesLe dimensionnement des assemblages, tel que dfini par le chapitre 6 de l'Eurocode DAN-ENV 1995-1.1, dpend exclusivement de l'application de la thorie de l'quilibre limite qui prend en considration l'crasement du bois au contact des broches mtalliques d'assemblage et la plastification de ces broches. Des vrifications complmentaires s'avrent indispensables pour se prmunir contre les risques de fissuration et de rupture de blocs. Rappelons que les assemblages des projets conus selon l'Eurocode DAN-ENV 1995-1.1 sont viss par la recommandation du 10 mars 1997 de la Commission franaise des structures bois, selon laquelle ils doivent tre soumis une vrification exprimentale. Il est prvisible que des critres de dimensionnement complmentaires aux critres actuels seront rajouts l'issue du programme de recherche spcifique initi en 1997.

31 a.7 Dispositions constructives et contrleLe chapitre 7 de l'Eurocode DAN-ENV 1995-1.1 donne essentiellement les rgles de mise en uvre des assemblages, et des indications relatives au contrle de fabrication et d'excution.

31 a.8 Annexes de l'Eurocode 51 Annexe ACette annexe, qui n'a qu'un caractre informatif, donne la mthode permettant de dterminer la valeur caractristique correspondant au fractile 5 % d'une classe de rsistance pour les essais de caractrisation, et la mthode permettant de dterminer les critres d'acceptation pour le contrle de fabrication.

2 Annexe B

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Cette annexe, caractre informatif, donne les formules de calcul des poutres en caisson, en T, ou en I, assembles mcaniquement.

3 Annexe CCette annexe, caractre normatif, donne les rgles de calcul des poteaux reconstitus, et notamment des poteaux moiss.

4 Annexe DCette annexe, caractre normatif, vise la conception et le calcul des fermes assembles par connecteurs mtalliques (fermettes).

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Guide Veritas des techniques de la constructionStructures en bois Charpente bois 31 b DAN-Eurocode 5, chapitre 6 : conception des assemblages bois en double cisaillement

Charpente bois

DAN-Eurocode 5, chapitre 6 : conception des assemblages bois en double cisaillement

FICHE

31 b

labores partir de la thorie de l'analyse limite, les formules du chapitre 6, Assemblages de type tige , du DAN-EC5 permettent de dimensionner des assemblages bois aux tats limites de rsistance. Ces assemblages, appels assemblages mcaniques , sont le plus souvent raliss avec des pointes traversantes et ancres dans le bois ou avec des boulons ou des broches.

31 b.1 Rgles de dimensionnementLes rgles de dimensionnement considrent principalement : les caractristiques du bois en termes de portance locale (note f h) ; les paisseurs des lments assembler (notes t 1, pour les moises latrales ou t 2, pour la pice centrale) ; la rigidit en flexion des organes d'assemblage (note f y). La rsistance caractristique par plan de cisaillement, note [ Rk ], d'un organe d'assemblage de type tige est donne par plusieurs relations issues de la thorie de l'analyse limite (thorie de Johansen). chaque relation correspond un mode particulier de dformation des tiges. La rsistance d'un organe de type tige est indpendante de la direction de l'effort par rapport au fil du bois pour un diamtre infrieur ou gal 8 mm.

31 b.2 Formules de dimensionnementLes formules de dimensionnement donnes ci-aprs sont associes trois modes spcifiques de rupture des assemblages, constats aprs essai de traction : Le mode 1 correspond une rupture de l'assemblage sans dformation des tiges. Le mode 2 correspond la cration d'une rotule plastique situe dans le plan mdian de l'assemblage. Le mode 3 correspond la cration de trois rotules plastiques dans la zone d'assemblage.

1 Assemblage bois sur boisEn double cisaillement, les assemblages bois sur bois ont une rsistance de calcul par plan de cisaillement et par assembleur donne par les relations du tableau 1 :

Tableau 1 - Rsistance de calcul dans les assemblages bois sur bois

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dans lesquelles : Rd : rsistance de calcul par plan de cisaillement et par assembleur (en N) ; f h1,k, f h2,k : rsistances caractristiques en portance locale pour les lments latraux et pour la pice centrale ; elles s'expriment en MPa, dpendent du diamtre des assembleurs et de la masse volumique caractristique du bois ; t 1 : paisseur des moises latrales (en mm) ; t 2 : paisseur de la pice centrale (en mm) ; d : diamtre de l'organe d'assemblage (en mm) ; M y,k : moment plastique des broches ou des boulons (en N/mm) ; il dpend de la rsistance caractristique de l'acier en traction et du diamtre de l'assembleur ; m : coefficient partiel de scurit du bois ; m = 1,3 ; kmod : un coefficient intgrant les conditions d'environnement (humidit) et de charges (dure d'application). D'une faon gnrale, pour garantir les performances des assemblages bois sur bois en double cisaillement, les lments doivent avoir une paisseur de 30 mm pour les pices latrales et de 40 mm pour les lments internes.

2 Assemblage bois-mtalPour les liaisons bois-mtal avec des plaques d'paisseur t 0,5 d, la rsistance par plan de cisaillement et par assembleur est alors donne par les relations du tableau 2 :

Tableau 2 - Rsistance de calcul dans les assemblages bois-mtal

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Dans tous les cas, des organes de serrage sont ncessaires ; ils doivent tre poss avec des rondelles de dimensions correctes en contact avec le bois, disposes sous les ttes ou sous les crous.

31 b.3 Dispositions gomtriquesEn termes de conception, les comportements unitaires, donns ci-avant au 2, sont associs des dispositions gomtriques minimales rsumes sur la figure 1 et le tableau 3 (ces dispositions dpendent du diamtre d des organes d'assemblage) :


Fig. 1 Distances minimales a1, a2, a3, a4 respecter.

Tableau 3 - Dispositions minimales des organes d'assemblage - Prescriptions valides pour des essences de masse volumique caractristique infrieure 420 kg/m3

Distances minimales Types d'assembleurs Boulons Broches Pointes 12 d (d 5 mm) Pour des emballages clous, acier sur bois, les espacements sont pondrer par 0,7. 7d 7d 10 d 5d 15 d 5d a1 a2 4d 3d a3 7d 7d a4 3d 3d

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31 b.4 Nombre efficace et rupture de bloc1 Nombre efficaceLa distribution des efforts n'tant pas identique pour plus de six boulons ou broches en ligne dans la direction de l'effort, il convient de rduire la capacit de charge des boulons ou broches supplmentaires. Le nombre efficace est donn par la relation suivante, o n est le nombre de boulons en ligne : nef = 6 + [2 (n 6)]/3

2 Rupture de blocDans le cas de la mise en uvre d'un nombre d'assembleurs significatif, la rsistance au dchirement du bois peut conditionner la capacit rsistante de la liaison. La rupture de bloc doit tre vrifie par rapport la section nette efficace du bois dans la zone d'assemblage. Cette vrification met en jeu les rsistances en cisaillement et en traction du bois sur des plans perpendiculaires. La section nette efficace doit tre dfinie selon les modes possibles de rupture.

31 b.5 Glissement d'assemblagePour prendre en compte un jeu initial de 1 mm, le DAN-EC5 introduit des raideurs d'assemblage en service notes Kser, et s'exprimant en N/mm. Indpendamment de la direction de l'effort sollicitant, ce module de glissement varie en fonction du diamtre d (en mm) de l'organe d'assemblage et de la masse volumique du bois k (en kg/m ), donc du matriau utilis (tab. 4).3

Tableau 4 - Expression des valeurs de Kser par type d'organe d'assemblage et par plan de cisaillement

Types d'assembleurs Broches Boulons Pointes k1,5 1,5 1,5

Valeur de Kser (d/20) (d/30) (d0,8

k

k

/25)

1 tats limites de serviceLes glissements long terme sont calculs avec les valeurs des coefficients de fluage notes Kdef donnes dans le tableau 4.1.I du DAN-EC5. La dformation finale Ufin intgrant des dformations long terme est donne par la relation : Ufin = Uinst (1 + Kdef)

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o : Kdef : coefficient de fluage qui dcrit l'augmentation de la dformation avec le temps en fonction des conditions climatiques et de la dure de chargement considre (par exemple, Kdef = 0,8 en classe de service 2) ; Uinst = F/Kser ; F : valeur de calcul de l'effort aux tats limites de service par assembleur. titre d'exemple, pour une combinaison d'une action permanente (G) et d'une seule action variable (Q), la dformation finale est donne par la relation : Ufin = Uinst, G (1 + Kdef, G) + Uinst, Q (1 + Kdef, Q) Aux tats limites de service, le calcul des dformations ncessite de dterminer la contribution de chacune des actions avec la valeur approprie de Kdef.

2 tats limites ultimesAux tats limites ultimes, le calcul de la dformation finale Uu (en mm) doit intgrer : la rsistance de calcul par assembleur, tablie en considrant le coefficient kmod associ la plus faible classe de dure de charge ; un module de dformation instantan Ku, en N/mm : Ku = 2/3 Kser ; la classe de ductilit statique de l'assemblage s ; en gnral s varie de 1 3. Le critre de vrification est le suivant : Uu s.Rd/Ku

31 b.6 Traction transversaleDans le cas d'un transfert d'effort oblique par rapport au fil du bois, la capacit rsistante de la liaison peut tre conditionne par le taux de travail du bois en traction transversale ( fig. 2).


Fig. 2 Effort oblique transmis par un assemblage

Le DAN-EC5 introduit les vrifications complmentaires suivantes :

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dans lesquelles : F90,d : valeur de calcul de l'effort de traction perpendiculaire d l'assemblage (en N) ; Fd : valeur de l'effort transmis par l'assemblage selon un angle par rapport au fil ; f vd : rsistance de calcul en cisaillement (en MPa) ; he : hauteur d'entaille (en mm) ; t : paisseur de l'lment mdian (en mm) ; Vd : valeur de calcul de l'effort tranchant maximal (en N) dans la section d'assemblage ; M d : valeur de calcul du moment de flexion (en N/m) dans la section d'assemblage.


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Guide Veritas des techniques de la constructionStructures en bois Charpente bois 31 c Constructions en bois sous sisme : rgles gnrales de conception et de calcul

Charpente bois

Constructions en bois sous sisme : rgles gnrales de conception et de calcul

FICHE

31 c

Le bois est un matriau reconnu pour certaines de ses particularits, notamment pour son excellent rapport rsistance/masse. Une structure bois possde des capacits utiles son bon comportement sous action sismique, dans la mesure o sa conception gnrale permet de bnficier des atouts du bois et de restreindre les consquences de ses limites. Cela ncessite une bonne comprhension du comportement des structures en bois et de leurs assemblages.

31 c.1

Ductilit des assemblages

1 Caractristiques du matriau boisLe matriau bois n'est pas isotrope, ses caractristiques sont fonction de l'angle de sollicitation par rapport au fil (parallle ou perpendiculaire pour les cas de base). Il est (fig. 1) : ductile en compression perpendiculaire et, un degr moindre, en compression longitudinale ; relativement fragile en flexion ; trs fragile, avec une rsistance limite, en cisaillement ou en traction perpendiculaire aux fibres.


Fig. 1 Relation contrainte/dformation du bois pour les sollicitations de traction et de compression (rgles PS 92)

2 Ductilit des assemblagesDfinition

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La ductilit statique des assemblages est dfinie par la relation : s = Su / Sy o : Su : dplacement sous charge ultime Fu ; Sy : dplacement la limite d'lasticit Fy. La figure 2 donne un exemple de comportement d'un assemblage ductile et d'un cycle ralis sur un assemblage ductile.


Fig. 2 Ductilit statique d'un assemblage

Classes de ductilit Les classes de ductilit du bois permettent d'valuer sa capacit subir des dformations. Il existe trois classes de ductilit (tab. 1).

Tableau 1 - Classes de ductilit

Classes I II III Faible Moyenne Forte

Ductilit 13 36 6 12

s

31 c.2

Critres de rgularit

Le chapitre 14 des rgles PS 92, Constructions en bois , comporte des principes de vrification de conception qui permettent de classer les ouvrages en btiments rguliers, moyennement rguliers ou irrguliers. Ce classement est tabli selon des critres relatifs la configuration en plan et verticale des constructions. Relevant principalement de deux considrations, l'une gomtrique, l'autre mcanique, ces critres sont de faon gnrale : la circulation des charges descendantes : celles-ci ne doivent pas tre transmises par des poutres sollicites en flexion ; la disposition des contreventements : le principe de base consiste cumuler au minimum

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deux dispositifs de stabilit dans le sens de l'action sismique considre ; la rigidit des diaphragmes horizontaux : la rigidit en plan des planchers doit tre nettement suprieure celle des lments de contreventement ; la distribution des masses et des rigidits en plan et en lvation : la structure ne doit pas comporter de parties rentrantes ou saillantes. Le classement des ouvrages selon ces critres gomtriques ou mcaniques permet au concepteur de choisir la mthode de calcul adapte pour la justification d'un ouvrage sous sollicitation sismique. Le domaine d'utilisation des mthodes de calcul, simples ou complexes, est dfini dans les rgles PS 92.

1 Critres de rgularit en planLe btiment de l'exemple de la figure 3 est rgulier en plan car : la structure (donc la raideur latrale et la distribution des masses) est symtrique en plan par rapport deux directions orthogonales ; la configuration est du type rectangle, elle ne comprend pas de parties rentrantes ou saillantes ; tous les lments du contreventement sont continus, des fondations jusqu'au toit, et le systme porteur de la structure est de type portique (absence de systme de contreventement mixte).


Fig. 3 Exemple d'une construction ossature bois

2 Critres de rgularit en lvationCe mme btiment n'est pas rgulier en lvation car l'volution des masses et des rigidits ne subit pas de rductions progressives au fil des tages (les tages sont identiques en gomtrie et en chargement), mme si : tous les lments de contreventement sont continus des fondations au toit ; il n'y a aucune partie en retrait au niveau des tages.

31

Coefficients de comportement

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c.3La nature des assemblages est importante. Elle est prise en compte dans la valeur du coefficient de comportement (q) traduisant la capacit d'une structure dissiper l'nergie sismique, et dans le calcul des raideurs, principalement pour les btiments contrevents par panneaux clous. Dans les calculs de justification, ce coefficient permet de diviser les efforts sismiques.

1 Valeurs maximales des coefficients de comportementLes coefficients de comportement (q) sont donns par type de matriau et de structure. Une synthse des valeurs maximales des coefficients de comportement applicables aux constructions bois est prsente dans le tableau 2, selon que les assemblages sont caractriss par : les rgles CB 71 dans le cas des assemblages normaliss ; une validation exprimentale dont le but est de donner des informations supplmentaires concernant la ductilit statique des assemblages (objet de la norme NF EN 12-512).

Tableau 2 - Coefficients de comportement des assemblages en fonction des types de structures (rgles PS 92)

Assemblages normaliss Type de structure Consoles 1 Poutres joint cantilever Arcs 2 ou 3 articulations Coefficient (q) (1)

Assemblages caractriss par voie exprimentale Type de structure Consoles 1 Poutres joint cantilever Poutres Arcs 2 ou 3 articulations Coefficient (q) (1)

Charpentes assembles par connecteurs ou anneaux Panneaux ossature bois voiles colls Charpentes assembles par boulons ou par pointes

1,25

Charpentes assembles par connecteurs ou anneaux Panneaux en ossature bois voiles colls

1,5

1,5

Charpentes assembles par boulons (ductilit de classe II)(2)

2

Portiques avec assemblages 2 boulonns Panneaux en ossature bois 3 voiles clous

Portiques assembls par boulons 2,5 (ductilit de classe II) Charpentes (ductilit de classe III) 3

Portiques (ductilit de classe III) 4 Panneaux en ossature bois (ductilit de classe III) 5

(1) Le coefficient (q), donn pour une structure rgulire, est major selon la rgularit de la structure :

structure moyennement rgulire : 0,85.q ; structure irrgulire : 0,7.q.(1) En aucun cas la valeur de (q) ne peut tre infrieure 1. (2) Voir 1.

4 sur 5

2 Application des coefficients de comportementLeur application ne se fait pas de manire uniforme sur l'ensemble du calcul. Il est ncessaire de distinguer les hautes frquences (faibles priodes) des moyennes et basses frquences (voir fiche 8.1b). partir du spectre lastique normalis (RM), on obtient le spectre de dimensionnement (RM/q) en appliquant le coefficient ( fig. 4) : RA = RM / q o : RA :acclration au sol ; RM : spectre de dimensionnement ; q : coefficient de comportement.


Fig. 4 Spectre lastique et spectre de dimensionnement normalisREMARQUE

Dans le cas d'une construction soumise un sisme vertical, le coefficient de comportement (q) est divis par 2 :


5 sur 5

Guide Veritas des techniques de la constructionStructures en bois Bois de charpente 31.1 a Caractristiques physiques et mcaniques

Bois de charpenteFICHE

Caractristiques physiques et mcaniques

31.1 a

Rappelons les textes auxquels on se rfrera : la norme NFB 52-001 ; les Rgles CB 71 ; le Recueil de contributions au calcul des lments et structures en bois (Annales de o o l'ITBTP n 466, srie TMC 301, juillet - aot 1988, et Annales de l'ITBTP n 497, srie TMC 322, octobre 1991).

31.1 a.1 Caractristiques physiques1 Structure fibreuseLe comportement mcanique des fibres varie suivant la nature et le sens de la sollicitation. L'eau contenue imprgne les cloisons des cellules jusqu' saturation et les remplit ensuite. L'imprgnabilit des bois dpend des canaux rsinifres et des liaisons intercellulaires (fig. 1).


Fig. 1 Structure fine du bois

2 AnisotropieLes proprits mcaniques du bois sont diffrentes selon qu'on prend en compte son sens longitudinal, radial ou tangentiel (fig. 2).

1 sur 7


Fig. 2 Directions de rfrence

3 Taux d'humiditOn considre que le taux d'humidit du bois est gal au rapport de la masse d'eau qu'il contient sa masse lorsqu'il est compltement sec. Un quilibre s'tablit avec l'atmosphre ambiante (fig. 3).


Fig. 3 Taux d'humidit du bois en fonction de l'atmosphre ambiante (selon les Rgles CB 71 )

4 RetraitLe schage du bois provoque une diminution de volume - le retrait - qui s'accompagne de dformations et de fissurations (fig. 4).

2 sur 7


Fig. 4 Types de consquences lies au schage du bois

5 DensitElle est gale sa masse volumique au taux d'humidit de 15 %, selon les Rgles CB 71 , et au taux d'humidit de 12 %, selon la norme NFB 52-001 et les normes europennes.

6 DfautsLa pourriture et l'chauffure se manifestent par un changement de coloration du bois, d une modification profonde ou lgre de la composition chimique du bois provoque par l'attaque de champignons. Des exemples de fentes sont donns par la figure 5.


Fig. 5 Exemples de fentes

Les nuds sont caractriss par : leur leur leur leur adhrence au bois priphrique ; diamtre mesur selon des rgles spcifiques ; position sur la face, en rives ; isolement ou leur groupement.

Un exemple de flache est donn sur la figure 6. La pente de fil est caractrise par la tangente de l'angle () entre l'axe de la pice de bois et la direction moyenne des fibres du bois (fig. 6).


3 sur 7

Fig. 6 Dfauts courants du bois

31.1 a.2 Caractristiques mcaniquesLes caractristiques mcaniques du bois sont mesures soit sur des prouvettes de petite taille, soit sur des prouvettes en vraie grandeur. Les valeurs des contraintes de rupture varient fortement selon le type de sollicitations, le sens de cette sollicitation, la taille et la forme de l'prouvette d'essai, et la prsence de dfauts dans cette prouvette. Les rsultats des essais prsentent une dispersion notable.

1 Essais par petites prouvettes sans dfautLes Rgles CB 71 sont fondes sur des essais raliss sur des petites prouvettes sans dfaut. Un exemple de caractristiques mcaniques obtenues sur du sapin de Douglas est donn dans le o tableau 1 (selon le Cahier du Centre technique du bois et de l'ameublement, n 128).

Tableau 1 - Caractristiques mcaniques dtermines sur des petites prouvettes sans singularit

Caractristiques (1) C 12 F 12 E W Tpp Fend Cis N 46 81

Moyenne 9 17

cart type

Intervalle (2) 31 - 61 52 - 110 6850 - 14950 4 - 32 0,9 - 2,1 4 - 6,6 2,8 - 7,6 0,6 - 3,8

10900 18 1,5 8 5,2 2,2

2450 8 0,4 2,5 1,4 0,9

(1) C 12 : contrainte de rupture en compression (en MPa) ; (1) F 12 : chiffre caractristique de rupture en flexion statique (en MPa) ; (1) E : module d'lasticit en flexion dynamique (en MPa) ; (1) W : nergie absorbe la rupture en flexion dynamique (en J) ; (1) Tpp (traction perpendiculaire) : contrainte de rupture (en MPa) ; (1) Fend (fendage) : rsistance la rupture (en N/mm) ; (1) Cis (cisaillement) : contrainte de rupture (en MPa) ; (1) N : chiffre de duret Monnin. (2) Cet intervalle correspond 90 % des valeurs mesures.

L'augmentation de la taille de l'prouvette s'accompagne d'une diminution de la rsistance la rupture (fig. 7), phnomne appel effet d'chelle .

4 sur 7


Fig. 7 Effet d'chelle

2 Essais du bois en dimensions d'emploiLes normes europennes et la norme NFB 52-001 sont fondes sur des essais en flexion de bois en dimensions d'emploi. Le comportement du matriau est analys jusqu' la rupture (fig. 8).


Fig. 8 Comportement en flexion

La courbe charges/dformations est pratiquement linaire jusqu' la rupture. Il n'y a pas de plasticit du matriau. Les amorces de rupture sont situes aux nuds et aux pentes de fil. L'influence des dfauts donne lieu une analyse statistique. Sur la figure 9a, les rsultats sont trs disperss (de 10 75 MPa). On dtermine la rsistance caractristique correspondant au fractile de 5 % (fig. 9b) : dans l'exemple reprsent sur cette figure, la rsistance caractristique est voisine de 23 MPa.

5 sur 7


Fig. 9 Analyse statistique de la rsistance des bois (d'aprs le Centre universitaire des sciences et techniques de Clermont-Ferrand)

31.1 a.3 FluageLa rsistance et la dformation du bois, long terme, dpendent de la dure de chargement, du niveau de chargement, des conditions de temprature et d'humidit : il s'agit l du phnomne de fluage. La rsistance du bois dpend de l'histoire de son chargement. La dure de vie sous charge constante dpend du niveau de chargement par rapport la charge de rupture instantane (fig. 10). Cela explique certaines ruptures de poutres qui se produisent, sous charge constante, aprs plusieurs mois, plusieurs annes, plusieurs dizaines d'annes, voire quelques centaines d'annes.


Fig. 10 Dure de vie et niveau de chargement : courbe de Madison

La dformation du bois sous charges augmente avec le temps. Les variations d'humidit et de temprature accentuent cet effet. La figure 11 montre l'augmentation des dformations en ambiance normale, en ambiance humide et en ambiance subissant des variations d'humidit.

6 sur 7


Fig. 11 Dformations en fonction du temps, de l'humidit et de la temprature (d'aprs J. Srpic et R.-C. Moody)


7 sur 7

Guide Veritas des techniques de la constructionStructures en bois Bois de charpente 31.1 b Contraintes admissibles

Bois de charpenteFICHE

Contraintes admissibles

31.1 b

Le classement des bois de structure s'effectue, dans la majorit des cas, de faon visuelle selon des critres relatifs la taille des dbits et aux dfauts (nombre de nuds surfacique, diamtre des nuds, largeur des cernes d'accroissement, pentes de fil...) ; beaucoup plus rarement de faon mcanique selon des critres complmentaires tels la masse volumique et les dformations. Trois catgories sont dfinies par la norme NFB 52-001 de dcembre 1998 : ST I, ST II, ST III (ST signifie structures). Les critres de classement visuel actuellement en vigueur pour le sapin et l'pica sont rappels dans le tableau 1, extrait de la norme NFB 52-001 de dcembre 1998.

Tableau 1 - Critres de classement visuel pour le sapin et l'pica

Classes ST I Critres ST II ST III

Largeur des cernes d'accroissement (en mm) 6 1/6 de l 8 1/2 de l 50 mm 2/3 de e 10 3/4 de l 100 mm

- sur la face (1) Diamtre des nuds - sur la rive (2) 40 mm - traversantes Fentes (3) - non traversantes Longueur deux fois la largeur Longueur de la pice 600 mm Longueur moiti de la longueur de la pice Non admise Non admise - locale - gnrale - longueur - largeur - bleu, traces de gui - piqres noires - chauffure Dformation - flche de face Admis Admises si elles apparaissent sur une seule face Non admise < 10 < 20 1 : 10 1 : 14 Non admises 1:4 1:6 < 1/3 de la longueur de la pice et < 100 cm < 1/3 de l'paisseur de la rive Non limite 30 mm

Grosse poche de rsine Entre-corce Pente de fil (en fraction)

Admise si < 80 mm

Flaches

Altrations biologiques

1 sur 3

maximale (en mm pour une longueur de 2 m)

- flche de rive Gauchissement Tuilage

500 kg/m ), fissiles ou trs secs, un prperage est ncessaire avec un diamtre infrieur 0,8 d (d tant le diamtre de la pointe). Le clouage s'effectue du ct des pices les moins paisses (d'une paisseur e), avec des pointes dont la longueur d'enfoncement est > 1,5 e.REMARQUE

3

Une bonne conception limite deux le nombre de plans de cisaillement.

Assemblages boulonns ou brochs La diffrence entre ces deux types d'organes d'assemblage tient au jeu de perage tolr : 1 mm pour les boulons et aucun jeu pour les broches. Ainsi un boulon ajust est assimil une broche pour le calcul. Les diamtres (d) les plus courants varient de 12 20 mm et les rondelles associes aux boulons ont un diamtre 3,5 d. L'efficacit de ce mode de liaison augmente pour les diamtres les plus faibles ; il faut donc privilgier les broches ou les boulons d'un diamtre de 12 16 mm. La figure 7, extraite des rgles CB 71, indique les dispositions gomtriques respecter pour les assemblages bois-bois simple et double cisaillement.


4 sur 5

Fig. 7 Gomtrie des assemblages boulonns

31.1 h.2 AncragesLes ancrages sont les lments de liaison entre la charpente et ses appuis.

1 Abouts de chevrons, de pannes et de solivesLes entailles de bois sur appui doivent tre vites, car elles sont souvent l'origine de fissures (fig. 8). Le dplacement du point d'appui par l'intermdiaire d'un botier supprime le risque de fissuration d l'entaille.


Fig. 8 Entailles de bois

2 Pannes, solives, fermesTous les points d'appui doivent tre fixs mcaniquement. Les ancrages doivent tre dimensionns pour rsister aux soulvements causs par un vent extrme.


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Guide Veritas des techniques de la constructionStructures en bois Lamell-coll 31.1 i Dfinitions et caractristiques mcaniques

Lamell-collFICHE

Dfinitions et caractristiques mcaniques

31.1 i

Rappelons les textes auxquels on se rfrera : Pour les matriaux : norme NFB 52-001, Classement visuel pour l'emploi en structure des principales essences rsineuses et feuillues (dcembre 1998) ; o Cahier d'Irabois n 1, Contraintes admissibles et proprits associes au systme de classement visuel dfini par la norme NFB 52-001 - Bois massif et bois lamell-coll ; norme P 21-353 (NFEN 338), Bois de structure - Classes de rsistance (mai 1995) ; norme provisoire Pr EN 1194, Structures en bois - Bois lamell-coll - Classes de rsistance et dtermination des valeurs caractristiques ; norme NFB 50-100, Dfinition des classes de risque d'attaque biologique ( NFEN 335-1) ; norme P 21-370 (NFEN 386, juin 1995), Bois lamell-coll - Prescriptions de performances et prescriptions minimales de fabrication . Pour les actions :DTUP 06-002, Rgles NV 65 ; DTUP 06-006, Rgles N 84 et modificatif de 1996 ; norme NF P 06-001, Charges d'exploitation des btiments ; DTUP 92-703, Rgles Bois-Feu 88 ; DTU Rgles PS 92 - NFP 06-013 (dcembre 1995).

Pour les calculs :DTUP 21-207, Rgles CB 71 ;

Recueil de contributions au calcul des lments et structures en bois (Annales de o o l'ITBTP n 466, srie TMC 301, juillet-aot 1988 et n 497, srie TMC 322, octobre 1991) ; Guide pratique de conception et de mise en uvre des charpentes en bois lamell-coll (d. Eyrolles). Pour l'excution :DTU31.1, Charpentes et escaliers en bois .

31.1 i.1 Descriptif du matriauLes pices de bois lamell-coll sont constitues de lamelles aboutes et colles en superposition. Le plan moyen des lamelles est perpendiculaire au plan moyen des pices de bois lamell-coll. Les essences de bois les plus utilises sont rsineuses : sapin, pica, pin sylvestre Douglas.IMPORTANT

Des bois massifs abouts, ventuellement superposs par collage, sont parfois utiliss en remplacement de bois lamells-colls ou de bois massifs de fortes dimensions, alors qu'il s'agit d'un matriau diffrent.

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Les performances mcaniques de ce matriau particulier doivent faire l'objet d'une justification particulire.

1 Dimensions des lamellesLes dimensions des lamelles sont soumises des restrictions qui sont dfinies dans le Guide pratique de conception et de mise en uvre des charpentes en bois lamell-coll . Les dimensions les plus courantes sont reprises dans le tableau 1 :

Tableau 1 - Dimensions courantes des lamelles

paisseur (en mm) Largeur (en mm) Section maximale (en cm )2

22, 27, 33, 45 90, 110, 135, 160, 180 70

31.1 i.2 Caractristiques mcaniquesLe tableau des contraintes admissibles et des valeurs des modules d'lasticit, donn par les rgles CB 71 pour le lamell-coll, n'est plus utilisable par suite du remplacement de la norme de classement visuel NFB 52-001, de 1946, par la norme NFB 52-001-4 et NFB 52-001-5, de 1992. Les contraintes admissibles et les modules d'lasticit utiliser avec les rgles CB 71 sont donns par les rgles professionnelles bois lamell-coll du 21 juin 1995, publies par les Cahiers d'Irabois. Les contraintes admissibles des classes de rsistance du bois lamell-coll homogne, donnes par les rgles professionnelles, sont reprises dans le tableau 2.

Tableau 2 - Contraintes admissibles et modules d'lasticit des classes de rsistance du bois lamell-coll homogne


La correspondance entre les classes de rsistance des lamelles, selon la norme NFEN 338, et

2 sur 6

les classes de rsistance du lamell-coll, selon la norme Pr EN 1194 donne par les rgles professionnelles, figure dans le tableau 3 :

Tableau 3 - Classes de rsistance

Lamelles du lamell-coll homogne C 18 (NFEN 338) Lamelle du lamell-coll combin (NFEN 338) Bois lamell-coll (Pr EN 1194)

C 22

C 24

C 27

C 30 C 30/C 24

C 22/C 16 C 22/C 18 C 27/C 22 GL 22 GL 24 GL 26

GL 28 GL 30

La correspondance entre les classes visuelles de la norme NFB 52-001-4 et NFB 52-001-5 (mai 1992) et les classes de rsistance de la norme NF EN 338 donnes dans les rgles professionnelles se trouve dans le tableau 4 :

Tableau 4 - Classes de rsistance selon la norme NF EN 338

Essences Sapin, pica Douglas Pin noir, pin laricio Pin maritime Peuplier C 22 C 22 C 18 C 18 C 22

Classes visuelles selon la norme NF B 52-001 (1992) C 18 C 24 C 24 C 18 C 22 C 30 C 30 C 27 C 27 C 30

1 Limites conventionnelles d'lasticit dfaut de spcification normative ou de justification particulire, les limites conventionnelles d'lasticit peuvent tre dduites des contraintes admissibles en appliquant les coefficients de majoration qui figurent dans le tableau 5.

Tableau 5 - Limite d'lasticit

Modes de sollicitation Compression Traction Flexion Cisaillement Traction transversale Compression transversale 160 % 160 % 160 % 160 % 160 % 160 %

Limite d'lasticit

Les valeurs des limites lastiques rsultantes sont quivalentes la contrainte de dimensionnement l'tat limite ultime, donne par l'Eurocode 5- DAN pour kmod = 0,8.

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2 FluageL'influence des divers paramtres qui interviennent dans le calcul du coefficient de fluage () est exprime de la manire suivante dans le Guide pratique de conception et de mise en uvre des charpentes en bois lamell-coll , pour une humidit du bois (H) la mise en uvre gale 15 % et une variation d'humidit (H) gale 5 % : si

; si

; o : f : contrainte de flexion sous charges de longue dure ;

: contrainte admissible en flexion.

Il y a lieu de se reporter au Guide pratique pour dterminer le coefficient de fluage correspondant des conditions d'humidit diffrentes de celles nonces ci-avant.REMARQUE

Contrairement aux rgles CB 71, l'Eurocode 5 ne fait pas intervenir les contraintes dans la dfinition des coefficients de fluage.

31.1 i.3 Fabrication1 Rayon de cintrageSelon le Guide pratique de conception et de mise en uvre des charpentes en bois lamell-coll , le cintrage des lamelles, destines l'excution des pices courbes, est limit en fonction de l'paisseur de ces lamelles. Il est rappel dans le tableau 6 :

Tableau 6 - Rayon de cintrage des lamelles selon leur paisseur

paisseur des lamelles (en mm) 22 27 33 45 3,50 4,35 5,30 7,20

Rayon de cintrage (en m)

2 Colles

4 sur 6

Les colles utilises sont base de rsorcines et d'ure formol. Les colles vinyliques sont exclues. Les colles utilises doivent avoir fait l'objet d'un procs-verbal d'essai datant de moins de cinq ans. La liste des colles utilisables est tablie par le Centre technique du bois et de l'ameublement (CTBA).

3 Collage et aboutagesBien que le lamell-coll soit considr comme un matriau traditionnel, le collage est un procd spcial exigeant une comptence particulire, un matriel adapt et un contrle de fabrication. La conformit de la fabrication la norme NFEN 386, de juin 1995, fait l'objet du paragraphe 7 Matrise de la qualit de cette norme. Un contrle interne de fabrication doit tre mis en uvre ; il doit tre supervis par un contrle externe. Les aboutages doivent faire l'objet d'essais de contrle en cours de fabrication et tre superviss par un contrle externe. Les collages doivent faire l'objet d'un rapport de collage et d'essais de contrle en cours de fabrication. Les bois doivent tre marqus.

4 TraitementIl dpend de la classe d'exposition aux risques biologiques et de la compatibilit du traitement avec l'essence. Les charpentes situes l'intrieur, en ambiance sche, relvent des classes de risque 1 ou 2 selon que les bois sont abrits (classe 1) ou exposs (classe 2) lors du transport, du stockage et du montage. Les charpentes situes l'intrieur, en ambiance humide (exemple : piscines), relvent des classes de risque 2, 3 ou 4 selon l'importance du risque de condensation. Les charpentes situes l'extrieur relvent de la classe de risque 2 lorsqu'elles sont abrites, et des classes 3 ou 4 lorsqu'elles sont exposes ou en climat tropical.

5 CertificationLa certification Acerbois-Glulam constitue une preuve de la conformit de la fabrication la norme NF EN 386. dfaut, cette preuve peut tre apporte pour un chantier particulier par une attestation de conformit dlivre par un laboratoire participant Acerbois-Glulam.

6 QualificationLes qualifications Qualibat pour la charpente lamelle-colle, donnes par la nomenclature de la qualification des entreprises du btiment, sont : 2331 - Charpente en bois lamell-coll (technicit courante)

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Entreprise qui, disposant de moyens d'tudes, assure la ralisation et le montage de structures en bois lamell-coll jusqu' 25 mtres de porte. 2332 - Charpente en bois lamell-coll (technicit confirme) Entreprise qui, disposant d'un bureau d'tudes, avec des moyens informatiques suffisants, assure la ralisation et le montage de structures en bois lamell-coll jusqu' 40 mtres de porte. 2333 - Charpente en bois lamell-coll (technicit suprieure) Entreprise qui, disposant d'un bureau d'tudes, avec des moyens informatiques adapts pour l'tude et le calcul des ouvrages en phase d'excution et de service, assure la ralisation et le montage de structures en bois lamell-coll jusqu' 60 mtres de porte. 2334 - Charpente en bois lamell-coll (technicit exceptionnelle) Entreprise qui, disposant d'un bureau d'tudes, et de moyens de conception de calcul, apporte une contribution marquante au progrs des techniques de la charpente en bois lamell-coll. Elle assure la ralisation et le montage de structures de plus de 60 mtres de porte.


6 sur 6

Guide Veritas des techniques de la constructionStructures en bois Lamell-coll 31.1 j Calculs des lments de charpente

Lamell-collFICHE

Calculs des lments de charpente 31.1 j.1 Notes de calculsLes notes de calculs doivent traiter les points suivants : hypothses de charges ; descente de charges ; chevronnage, empannage, contreventement, poteaux de bardage ; poutres, fermes, arcs et portiques ; assemblages et ancrages.

31.1 j

31.1 j.2 Flambement - DversementLa vrification des pices comprimes au flambement et des pices flchies au dversement a pour objet de se prmunir contre les risques d'instabilit lis l'lancement des pices. Les indications ncessaires ces calculs figurent dans le Guide pratique de conception et de mise en uvre des charpentes en bois lamell-coll (d. Eyrolles).

31.1 j.3 Assemblages - AncragesSelon les Rgles CB 71 (commentaire du 4.60), les sinistres de charpente bois sont le plus souvent dus des assemblages insuffisants soit parce que ces derniers ont t mal tudis, soit pas tudis du tout, soit parce qu'ils ont t mal raliss . La conception et le dimensionnement des assemblages et des ancrages doivent faire l'objet d'une justification par le calcul, selon les spcifications des Rgles CB 71 et les indications complmentaires du Guide pratique de conception et de mise en uvre des charpentes en bois lamell-coll .

31.1 j.4 Flches et contre-flches1 lments sans contre-flche de fabricationLes dformations des lments flchis sont limites. Elles doivent tre infrieures une fraction de leur porte, qui va de 1/150 1/500 suivant les cas. On se reportera au Guide pratique de conception et de mise en uvre des charpentes en bois lamell-coll et au Recueil des o contributions au calcul des lments et structures en bois (Annales de l'ITBTP n 466, srie o TMC 301, juillet-aot 1988, et n 497, srie TMC 322, octobre 1991).

2 lments avec contre-flche de fabricationDans le cas o une contre-flche de fabrication est prvue, celle-ci doit tre infrieure ou gale la dformation de longue dure sous charge permanente, soit : cf f. Les charges permanentes comprennent le poids mort et la partie permanente des surcharges de neige ou

1 sur 5

des surcharges d'exploitation. Les flches instantanes (f i) sont dues l'action de surcharges de courte dure, comme la neige, la partie variable des surcharges d'exploitation des planchers ou le vent. Il convient de limiter la flche totale 1/150 de la porte, soit : f t = f + f i L/150 et de limiter la flche finale sa valeur admissible, soit : f fin = f - cf + f i L/300, dans le cas de pannes en bois lamell-coll.

31.1 j.5 Traction transversaleLa contrainte de traction transversale est un facteur d'endommagement potentiel dont il y a lieu de se mfier. Des cas critiques sont prsents dans les tableaux 1 7.

Tableau 1 - Contraintes de traction transversale des poutres de grande hauteur


Tableau 2 - Contraintes de traction transversale des poutres courbes


Tableau 3 - Contraintes de traction transversale des poutres inertie variable

2 sur 5


Tableau 4 - Contraintes de traction transversale des poteaux inertie variable


Tableau 5 - Contraintes de traction transversale des appuis


Tableau 6 - Contraintes de traction transversale des fixations

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Tableau 7 - Contraintes de traction transversale des joints de continuit


D'aprs les rfrences indiques pour le calcul, les contraintes de traction transversale peuvent tre calcules seulement dans le cas des poutres courbes et des poutres inertie variable ; dans les autres cas, on doit adopter des dispositions constructives similaires celles qui sont indiques sur les schmas.

31.1 j.6 Autocintrage des arcsLe schage des bois dans la partie courbe provoque un cintrage accompagn d'une flche (f) et d'un dplacement (d) des reins (voir l'article de G. Lyot, publi dans les Annales de l'ITBTP, srie TMC 322, octobre 1991) (tab. 8). Pour un taux d'humidit diminuant de 7 % entre la fabrication et la stabilisation dans l'ambiance du btiment, les flches qui rsultent de l'autocintrage peuvent atteindre et mme dpasser 30 cm pour des arcs de porte suprieure 30 m.

Tableau 8 - Autocintrage des arcs

4 sur 5



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Guide Veritas des techniques de la constructionStructures en bois Lamell-coll 31.1 k Poutres au vent et de rigidit

Lamell-collFICHE

Poutres au vent et de rigidit

31.1 k

La construction des toitures des halls exige la mise en place d'une ou plusieurs poutres au vent et de rigidit. Habituellement en bois, les poutres au vent sont disposes en pignon ; elles sont, en gnral, utilises pour assurer de faon simultane la tenue au vent des ossatures principales ainsi que le dversement de leurs membrures comprimes.


Fig. 1 Exemple de ralisation d'une ossature de toiture

31.1 k.1 Rgle gnrale de conceptionPour les btiments courants, on met avantageusement en uvre des treillis dont certains lments constitutifs sont dj en place (pannes, membrures de fermes...). Les btiments de grande longueur (en gnral au-del de 40 m) sont munis de poutres complmentaires. Les joints des files de pannes doivent pouvoir supporter des efforts de traction et de compression lorsque celles-ci sont associes au contreventement dispos en toiture.


Fig. 2 Principe de dispositions des poutres au vent dans un btiment courant

31.1 k.2 Principaux types de poutres au vent1 Simple poutre-treillis en N

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Dans ce cas, les pannes font partie de la poutre en tant que montants. Les diagonales en bois sont dimensionnes la traction et la compression ; les fixations sur l'ossature principale doivent tre justifies en consquence. Ce type de treillis doit tre mis en uvre lorsque les entraxes des pannes et des fermes restent relativement rduits : s'il n'en tait pas ainsi, on obtiendrait des longueurs de flambement importantes, et le systme serait alors coteux. Un avantage de ce systme est de pouvoir resserrer les nuds de triangulation en toiture.

2 Poutres-treillis en VCes poutres contiennent en rgle gnrale moins de nuds que le systme prcdent. Dans ce cas, les pannes ne font pas partie de la poutre ; elles servent uniquement la transmission des charges dans les nuds ou/et la rduction des longueurs de flambement dans les fermes. Les barres en bois tendues et comprimes sont fixes sous les pannes. Pour cette conception galement, les entraxes des pannes et des fermes ne doivent pas tre trop importants.

3 Poutres-treillis en croix de Saint-AndrCes poutres sont des structures hyperstatiques. La dtermination des efforts dans les barres ne prsente pas de difficult particulire ; mais on doit tenir compte des glissements d'assemblage aux nuds. Lorsque les pannes sont solidarises avec les nuds des croix par l'intermdiaire d'une barre secondaire (en pointills sur la figure 3), les longueurs de flambement des diagonales sont rduites. Les diagonales en fer plat ou en acier rond, cause de leur lancement, ne peuvent reprendre que des efforts de traction ; elles sont mises en uvre, en gnral, sous forme de croix de Saint-Andr.

4 Poutres-treillis en KElles sont isostatiques ou hyperstatiques selon la disposition des barres. Dans ce systme, les longueurs de flambement des barres tant rduites, il pourra tre utilis lorsque les entraxes de pannes ou de fermes sont importants. Un avantage de ce systme est le maintien efficace des pannes dverses, dans le cas de toiture forte pente.

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Fig. 3 Principaux types de poutres au vent


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Guide Veritas des techniques de la constructionStructures en bois Fermette 31.3 a Description - Typologie

FermetteFICHE

Description - Typologie

31.3 a

Les documents de rfrence applicables aux fermettes sont : la norme NFP 21-205 (DTU31.3), Charpentes en bois assembl par connecteurs mtalliques ou goussets , parue en juillet 1995 ; la norme P 21-101, lments industrialiss de charpentes en bois. Spcifications ; les autres documents applicables aux charpentes en bois (voir les fiches nos 31.1 b et 31.1 c).

31.3 a.1 DescriptionLes fermettes supportent directement la couverture, sans chevrons ni pannes. Elles sont poses faible entraxe. Les bois employs sont de faible paisseur : 36 et 45 mm. Les assemblages sont raliss par des connecteurs mtalliques dents embouties (fig. 1) qui sont enfoncs la presse par paires.


Fig. 1 Connecteur mtallique dents embouties

Les charpentes en fermettes ncessitent la mise en uvre d'un important dispositif de stabilisation transversale : diagonales, lisses antiflambages, lisses filantes, entretoises. On distingue les fermettes de combles perdus (fig. 2 et 3) et les fermettes de combles amnageables (fig. 4).


Fig. 2 Principaux lments d'une fermette en W de combles perdus

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Fig. 3 Dispositif de stabilisation transversal ou en lvation d'une fermette de combles perdus


Fig. 4 Fermette de combles amnageables

31.3 a.2 TypologieLa triangulation des fermettes comporte de nombreuses variantes associes leur porte et leur fonction spcifique. Nanmoins, les triangulations de base sont simples ( fig. 5).

1 Combles perdus

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Fig. 5 Triangulations de base

2 Combles amnageables

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Fig. 6 Diffrents types de combles amnageables


Fig. 7 Combles la Mansart sur dalle

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Guide Veritas des techniques de la constructionStructures en bois Fermette 31.3 b Dispositions constructives

FermetteFICHE

Dispositions constructives

31.3 b

La conception du dispositif de stabilit transversale des charpentes en fermettes est le point le plus critique de la conception d'ensemble. Les insuffisances du dispositif de contreventement et d'antiflambage transversal sont l'origine de nombreux sinistres. D'aprs une analyse de l'Agence Qualit Construction, pour la priode 81-93, 40 % des sinistres de fermettes et 70 % des effondrements sont causs par le flambement transversal. Les charpentes de grande longueur (30 m et plus entre pignons) sont particulirement affectes. Le cahier n 111 du CTBA a constitu, jusqu'en 1995, la rfrence pour la conception et le dimensionnement des fermettes ; il ne comportait pas d'exigences suffisantes pour prvenir cette pathologie. Le DTU31.3 remdie ce dfaut. Les dispositions relatives la prvention du flambement transversal concernent l'paisseur des bois, les principes de contreventement des versants et les longueurs de flambement. Il comporte galement des dispositions constructives pour les conduits de chemines, les fentres, le toit, les lucarnes, les trmies d'escaliers et autres dtails.o

31.3 b.1 Dispositions d'ensembleIl est fortement conseill de ne pas trop compter sur les liteaux de couverture pour maintenir transversalement les charpentes. L'hypothse selon laquelle les liteaux de couverture faiblement espacs seraient capables de stabiliser les charpentes s'est avre fausse, tant du point de vue pratique que thorique. Il convient donc de concevoir et de mettre en uvre un dispositif de contreventement et d'antiflambage conforme aux nouvelles dispositions du DTU 31.3. Les versants de toiture, d'aprs ce DTU, doivent tre contrevents sur toute leur longueur par des diagonales, des lisses filantes, des entretoises, comme indiqu sur la figure 1. Les diagonales de contreventement, situes sous les arbaltriers, constituent l'lment principal du dispositif de stabilit ; mais elles doivent imprativement tre accompagnes par les lisses filantes qui les relient aux nuds de triangulation des arbaltriers, et par les entretoises qui empchent la torsion des pieds de fermes. La triangulation cre par les diagonales peut tre remplace par des poutres au vent - stables, rgulirement espaces - ou, bien entendu, par un panneautage.

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Fig. 1 Principe d'antiflambage des arbaltriers de combles perdus

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Fig. 2 Principe de contreventement pour combles amnageables

31.3 b.2 Dispositions particulires

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Fig. 3 Combles perdus en L


Fig. 4 Lucarnes de combles amnageables

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Fig. 5 Renforts d'arbaltrier pour trmie d'escalier


Fig. 6 Botier de fixation


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Guide Veritas des techniques de la constructionStructures en bois Fermette 31.3 c Dimensionnement

FermetteFICHE

Dimensionnement

31.3 c

Le dimensionnement des fermettes, de leurs assemblages et de leurs ancrages, ainsi que celui du dispositif antiflambage, doit tre justifi par le calcul. Ce calcul s'effectue partir d'hypothses prcises, selon une mthode dfinie, en respectant les critres de dimensionnement rglementaires.

31.3 c.1 Hypothses de calculElles comprennent : la dfinition des charges permanentes, des surcharges d'exploitation et des surcharges climatiques de neige et de vent ; le schma de la structure ; les sections et les caractristiques des bois, les caractristiques des assemblages, la nature des ancrages ; les cas de charges ; les combinaisons de cas de charges ; les longueurs de flambement des pices comprimes.

31.3 c.2 Mthode de calculLa mthode de calcul doit convenir aux structures triangules. Ce peut tre un crmona, ou un calcul de type stress effectu par ordinateur. On doit tenir compte de l'influence du fluage et des glissements d'assemblage sur les dformations et les contraintes.

31.3 c.3 Critres de dimensionnementCe sont les flches admissibles et les contraintes ou charges admissibles. Les flches admissibles sont donnes dans le tableau 1, extrait de la norme NFP 21-205-2. Les contraintes admissibles sont dfinies par la norme NFB 52-001-5. La rsistance admissible des connecteurs et leur glissement doivent tre dfinis par voie d'essais (procs-verbal d'essais du CTBA ou quivalent). La rsistance admissible des querres d'ancrage et leur glissement doivent tre dfinis par voie d'essais (procs-verbal d'essais du CTBA ou quivalent).

Tableau 1 - Dformations admissibles des ouvrages ou parties d'ouvrages de charpentes pour les btiments ou assimils et les tablissements recevant du public

Nature de l'lment

Dplacement maximal ou flche (1)

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Verticalement : 1/400 de la porte Ferme Horizontalement (nuds) : 10 mm Perpendiculairement au rampant : 1/300 du rampant Structures porteuses de fermes et poutres 1/500 de la porte sans tenir compte de la de pousse contre-flche (voir 5.2.3.1 de la norme) Consoles et appuis en flexion (2) (sans circulations) Arbaltriers, noues, artiers et empanons, sans plafonds Verticalement : 5 mm (jusqu' 1 m) ou 1/200 de la longueur horizontale (ou de la distance horizontale entre nud et appui), si elle est >1m Perpendiculairement la ligne du rampant : 1/300 de longueur de la barre

Entraits, arbaltriers, pannes, poutres, linteaux et solives de plancher avec plafond 1/400 de longueur de la barre et/ou plancher Entraits et solives avec plafonds peu flexibles (3) ou supports de cloisons maonnes Porte--faux de planchers (supportant leur seule charge d'exploitation) Pannes ne supportant pas de plafond 1/500 de longueur de la barre sans excder 10 mm 1/300 1/300

Poteaux avec remplissage de maonnerie prenant appui sur le poteau, ou recevant un Tte de poteau : 1/300 de la hauteur, vitrage sur plus de la moiti de leur horizontalement hauteur, poteaux d'ossature en bois Autres poteaux (portiques avec bardage par exemple) Tte de poteau : 1/150 de la hauteur horizontalement

(1) Ces critres sont vrifier dans le cas de charge 1 et 3 du tableau C.1 de l'annexe C de la norme

NF P 21-205.2 (2) Il s'agit de pices en porte--faux (pannes, chevrons, etc.) ou d'appuis de fermes en flexion simple par prolongation d'arbaltrier ou d'entrait, sans reprise de pousse horizontale. Le dplacement (vertical) concern est celui de la jonction arbaltrier-entrait. (3) Par exemple : enduit arm ou pltre ou lments en terre cuite.


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Guide Veritas des techniques de la constructionStructures en bois Charpente lgre 31.4 a Poutres en I avec me en bois

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Charpente lgreFICHE

Poutres en I avec me en bois 31.4 a.1 Description

31.4 a

Les poutres en I sont constitues de deux membrures de section rectangulaire et d'une me mince. Leur porte dpasse rarement 10 m (fig. 1). Les membrures sont en bois massif ( fig. 1a et 1b), en bois contrecoll (fig. 1c) ou en LVL (Laminated Veneer Lumber : bois reconstitu partir de feuilles de placage) (fig. 1d). La lamellation et surtout l'emploi de lamibois permettent de diviser la taille des dfauts du bois (nuds et pentes de fil, par exemple) par un facteur gal au nombre de lamelles, d'o un gain apprciable en rsistance mcanique. La rectitude des membrures en est fortement amliore, ce qui accrot leur stabilit mcanique au flambement et au dversement. Les mes peuvent tre en panneau de fibres (fig. 1a) ou en panneau OSB (Oriented Strand Board : panneau lamelles minces orientes) ( fig. 1b 1d).


Fig. 1 Diffrents types de poutres en I

31.4 a.2 Domaine d'emploiLes poutres en I sont utilises en solivage, empannage ou chevronnage. Le domaine d'utilisation de ces poutres dpend de la conception et du traitement des bois. Il est limit : pour les panneaux OSB 3, la classe de service 1, pour les panneaux OSB 4 la classe de service 2 ; pour les panneaux en contreplaqu de qualit extrieur (conforme la norme NF EN 63663) la classe de service 3, limite la classe de risque 3 d'attaque biologique. Cette utilisation est interdite dans les cas o il y a des contacts directs avec l'eau, ce qui exclut les utilisations en extrieur, ou non abrites des intempries et en vide sanitaire peu ou mal ventil. Les mes sont colles en rainure des membrures par un adhsif de type I si la temprature en o service des locaux excde 50 C (types d'adhsifs dfinis l'article 4 de la norme NF EN 301).

1 Scurit au feu

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Les exigences rglementaires concernant la stabilit des poutres, en cas d'incendie, ne peuvent tre satisfaites que par l'adjonction de protections rapportes qui vitent la carbonisation des poutres. Les protections proposes peuvent tre soit celles dcrites dans le DTU Bois-feu 88 , soit faire l'objet d'un procs-verbal dlivr par un laboratoire agr. De plus les colles utilises pour la fabrication doivent tre imprativement de type I au sens de la norme NFEN 301.

31.4 a.3 FabricationLe caractre non traditionnel de la liaison entre l'me et les membrures, ralis par collage en rainure, motive les dmarches d'avis techniques.REMARQUE

Ne peuvent se prvaloir de l'avis technique que les productions certifies CTB-Structure (marque CTB PI).

Les conditions de fabrication font l'objet d'un cahier des prescriptions techniques particulires.

1 Fabrication des membruresLes critres de choix pour les membrures sont indiqus ci-aprs :

Membrures en bois massif : sapin, pica, et variantes contrecolles (deux ou trois lames) Largeur des cernes d'accroissement 6 mm ; diamtre des nuds : 20 mm sur toutes les faces et rives, pour une largeur (b) et une hauteur de membrure (h), infrieures 60 mm, 1/3 h dans le cas contraire, fentes et gerces non traversantes et de longueur infrieure trois fois la largeur et 0,10 fois la longueur ; poches de rsine : longueur < 80 mm ; pente gnrale de fil 10 % ; flaches : longueur < 1/3 de la longueur de la pice et limite 100 cm, largeur < 1/3 paisseur de la rive ; piqres noires : limites une seule face ; chauffures : non admises. Ces critres de choix sont plus restrictifs que ceux dfinis dans le tableau 1 de la norme NF B 52-001 de dcembre 1998 ( 5.2.1, Critres de classement visuel du sapin-pica). Les principales diffrences concernent, notamment, la limitation des diamtres des nuds, limits 30 mm pour les bois classs ST-I et l'exclusion des fentes traversantes autorises pour la catgorie ST-II de la norme de classement.

Membrures en bois lamell-coll Les lames doivent tre classes individuellement ST-II selon la norme NFB 52-001 et le collage doit tre ralis conformment la norme NFEN 386.

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Membrures en bois contrecoll Bien que le choix des lamelles constitutives obisse aux mmes critres de slection que ceux retenus pour les bois massifs, les aboutages des lamelles au moment de la fabrication sont dcals au minimum de 10 fois la hauteur des lamelles.

LVL (Laminated Veneer Lumber) Ce produit est fabriqu partir de feuilles de placages, obtenues par droulage ; colles les unes contre les autres fil parallle au moyen d'une colle phnolique. Les joints d'un pli l'autre sont soigneusement dcals lors de la fabrication. Le LVL est import notamment des tats-Unis et de Finlande, disponible en plateaux d'paisseur courante de 38 mm et de 1,22 m de largeur jusqu' 20 m de longueur. Les caractristiques gomtriques et mcaniques de ce produit sont garanties par un organisme certificateur.

31.4 a.4 Proprits mcaniquesDes tableaux de valeurs, annexs dans les avis techniques ou dans les enqutes techniques, indiquent les contraintes admissibles ainsi que les modules utiles au dimensionnement des poutres. Les valeurs des contraintes admissibles dans les membrures sont celles figurant dans la norme NF P 21-400, pour les bois massif de classe C 24 et de classe GL 24 h pour le bois lamellcoll, et les membrures contrecolles ; condition de respecter les critres de choix et de fabrication prconiss. La contrainte admissible de cisaillement de l'me est donne au chapitre 7.3 de la normeNF P 21-400.

31.4 a.5 DformationsLe flchissement final pris par la poutre depuis son tat initial, contreflchi ou non, comporte le flchissement instantan sous charge d'exploitation et le flchissement diffr ; celui-ci est d au fluage sous les charges permanentes. Le flchissement final doit rester infrieur aux dformations totales admissibles. Les dformations totales admissibles sont : 1/400 de la porte pour les planchers ; 1/250 de la porte pour les chevrons et les faux arbaltriers de toiture ; 1/200 pour les pannes de toiture. Il est toujours utile de s'assurer que le comportement des planchers supports par un solivage en poutrelles n'est pas sensible aux vibrations.

31.4 a.6 Dispositions d'appuisPour viter le fendage de la membrure infrieure sur l'appui, il est ncessaire de prvoir une longueur d'appui suffisante et au besoin des renforts d'me spcifiques (fig. 2). La profondeur d'appui ne doit jamais tre infrieure 5 cm. La vrification de la compression sur appui n'est pas ncessaire dans la mesure o il est prvu la mise en uvre des raidisseurs d'me au droit des appuis.

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Fig. 2 Dtail d'appui de poutrelle avec renfort

31.4 a.7 StabilitDans le cas d'un versant de toiture ( fig. 3), la flexion latrale des pannes doit tre reprise par des sabots d'appuis, des lignes d'entretoises et des dcharges de bas de pente. Une justification par le calcul est ncessaire, bien que les poutres soient maintenues transversalement au moyen de leurs deux membrures aux appuis et par des dispositifs de maintien intermdiaires rgulirement espacs.


Fig. 3 Versant de toiture

Dans le cas d'un plancher (fig. 4), la stabilit des poutrelles au dversement ou au flambement ncessite la mise en uvre d'entretoises disposes au minimum toutes les 60 fois la largeur des membrures.

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Fig. 4 Ossature de plancher

31.4 a.8 Mise en uvreLa fixation des poutres contre les lments de la structure est ralise de faon traditionnelle (botiers, triers mtalliques). Le renfort d'me doit tre pos de part et d'autre de celle-ci. Il est en bois massif et possde les mmes caractristiques que les deux membrures. Sa largeur est au moins de 70 mm.


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Guide Veritas des techniques de la constructionStructures en bois Systmes de planchers 31.8 a Les planchers en bois traditionnels

Systmes de planchersFICHE

Les planchers en bois traditionnels

31.8 a

Les planchers supportant en gnral des personnes, les risques doivent tre apprcis en consquence. On distingue le comportement local et le comportement global des planchers. Le comportement local concerne la circulation des charges directement appliques au plancher, les fixations sur appuis, l'entretoisement, le dimensionnement des solives et la nature du plancher proprement dit. Le comportement global concerne les interactions du plancher avec les murs, et notamment la fonction diaphragme. La conception des planchers traditionnels ne pose pas de problme technique, mais tous les aspects locaux et globaux du comportement du plancher doivent tre matriss par les concepteurs et les excutants.

31.8 a.1 Documents de rfrenceRgles CB 71. Norme NFP 06-001, Charges d'exploitation des btiments . DTU31.1, Charpente et escaliers en bois . o Cahier Irabois n 1. Norme NFEN 338. Norme NFE 90-401-2. Eurocode 5. DTU Maisons ossature bois . o Cahier n 107 du CTBA, Le panneau de particules CTB-H .

31.8 a.2 AppuisLa conception et la ralisation des appuis du solivage constituent un point cl, et il est ncessaire de mettre en uvre des dispositions constructives prouves et justifies par le calcul (fig. 1). Les lments dfinir et justifier par le calcul sont par exemple : le botier mtallique de fixation de la solive, ses liaisons avec la solive et la muraillre supportant le plancher ; la muraillre et ses fixations la maonnerie (chevilles sous avis technique, par exemple).


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Fig. 1 Vrification des liaisons au support

Certaines dispositions traditionnelles, telles que les entailles des extrmits des solives sur appui, peuvent s'avrer dangereuses car elles favorisent la propagation des fissures (fig. 2). ce sujet, se rfrer la rgle limitant la profondeur de l'entaille au quart de la retombe et la formule de rduction de la capacit portante d'une poutre entaille donne au 2.411 du Guide pratique de conception et de mise en uvre des charpentes en bois lamell-coll (Ed. Eyrolles).


Fig. 2 Vrification de l'effet d'entaille

31.8 a.3 EntretoisementLa prsence d'entretoises apporte une amlioration sensible au comportement du plancher (fig. 3).


Fig. 3 Entretoisement des solives

En effet, selon le 5.23 du DTU31.1, l'espacement de ces entretoises doit tre tel que la longueur libre des solives ne dpasse pas 60 fois leur paisseur, ce qui revient dire que les entretoises ne sont pas ncessaires pour des solives de 75 mm d'paisseur et de moins de 4,50 m de porte. Dans ces conditions d'utilisation, leur mise en uvre ne peut que rsulter d'une dcision du matre d'uvre. La fonction des entretoises, qui est de raidir le plancher vis--vis de charges concentres rsultant du dplacement des personnes ou de la prsence de meubles lourds, ne fait pas habituellement l'objet de justifications. Des explications complmentaires concernant leur apport la rigidit des planchers sont donnes, ci-aprs, aux 5 et 6.

31.8 a.4 Rsistance en flexion

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Le critre de flche pilote le dimensionnement des solives en bois ; la rsistance en flexion doit nanmoins tre vrifie (fig. 4). Les hypothses de calcul (charges et surcharges d'exploitation, classe de rsistance du bois, section, entraxe, porte, taux d'humidit la mise en uvre et en service) doivent tre explicites. Les rsultats du calcul doivent tre donns avec suffisamment de dtails pour que le dimensionnement puisse tre vrifi.


Fig. 4 Vrification des contraintes de flexion de la solive

31.8 a.5 Flche des solivesIl y a lieu de tenir compte des dformations d'effort tranchant dans le calcul des flches : pour o ce faire, le Cahier Irabois n 1 donne un coefficient de 0,85 par lequel on multiplie le module de flexion pure donn par la norme NFEN 338. La rigidit des solives conditionne leur aptitude l'emploi. Les planchers trop souples sont dplaisants l'usage : le corps humain ressent de manire dsagrable les frquences infrieures 8 hertz (norme NFE 90-401-2), sans parler des bruits divers rsultant du mouvement de meubles ou d'objets quelconques. Cette frquence de 8 hertz fait partie, par ailleurs, avec des clauses complmentaires, des critres de dimensionnement des planchers l'tat limite de service, donns par l'Eurocode 5. Pour les planchers traditionnels, le critre de flche admissible du 400 de la porte, donn par les rgles CB 71, est satisfaisant du point de vue de la rigidit. Dans l'exemple de calcul de la figure 5, il s'agit d'une solive en C24 de 75/22,5 mm, de 4,13 m de porte, avec un espacement de 60 cm, mise en uvre 18 % d'humidit stabilise 8 %, 2 2 charge de 0,87 kN/m de poids propre et de 1,5 kN/m de surcharges d'exploitation dont 30 % e sont permanentes. La flche est gale au 397 de la porte, et la frquence fondamentale est proche de 8 Hz (solive isole sans entretoises).e


Fig. 5 Flche et frquence du mode fondamental de vibration d'une solive isole

L'amlioration de la rponse du plancher une charge concentre est indique la figure 6, dans le cas de cinq solives relies par un cours d'entretoises.

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Fig. 6 Rponse d'un plancher de 5 solives entretoises une charge concentre

31.8 a.6 Frquence de vibration d'un plancherLa prsence d'entretoises augmente la frquence fondamentale du plancher et le confort d'utilisation. L'analyse modale montre que l'entretoisement a pour effet d'augmenter la frquence fondamentale du plancher. L'exemple de cinq solives entretoises, dont chacune est identique celle de la figure 5, est illustr la figure 7 o les modes de vibration et les frquences correspondantes sont dcrits.


Fig. 7 Analyse modale d'un plancher avec entretoises, dformes modales et frquences

31.8 a.7 PlatelageLes platelages des planchers font trs souvent appel aux panneaux de particules. Le Cahier o n 107 du CTBA contient les caractristiques utiles la conception des planchers, et notamment des abaques de dimensionnement. Les qualits mcaniques et la rsistance aux agressions hygrothermiques de ces panneaux doivent tre attestes par la marque CTB-H. Des prcautions particulires de mise en uvre sont dcrites dans le DTU Maisons

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ossature bois .

31.8 a.8 DiaphragmeLes planchers constituent des diaphragmes relis aux murs et aux refends. Ils stabilisent la construction, soumise l'action des charges descendantes et aux actions horizontales du vent ou du sisme (fig. 8).


Fig. 8 Diaphragme de plancher

Les murs doivent donc contreventer le btiment en association avec les planchers. La figure 9 donne un exemple de plancher jouant le rle de diaphragme dans une maison ossature bois. Une sujtion particulire ce type d'ouvrage est que les planchers doivent transmettre, d'un tage l'autre, les efforts tranchants et les moments de renversement des panneaux de contreventement.


Fig. 9 Liaisons des murs et des planchers dans le cas d'une maison ossature bois

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Guide Veritas des techniques de la constructionStructures en bois Systmes de planchers 31.8 b Les planchers bois-bton

Systmes de planchersFICHE

Les planchers bois-bton

31.8 b

Les planchers bois-bton sont employs pour des salles de classe, des bureaux, ou d'autres locaux recevant du public. Des prcautions particulires, quant leur solidit, doivent tre prises. On distingue le comportement local et le comportement global des planchers. Le comportement local concerne la circulation des charges directement appliques au plancher, le dispositif de connexion bois-bton ventuel, les fixations sur appuis, le dimensionnement du plancher en termes de rigidit, de frquences de vibration et de rsistance. Le comportement global concerne les interactions du plancher avec les murs, et notamment la fonction diaphragme. Les planchers bois-bton exigent une approche technique plus pointue que les planchers traditionnels, notamment dans le cas des planchers mixtes bois-bton, dans lequel intervient l'interaction bois-bton. D'une manire gnrale, l'valuation de la priode fondamentale ainsi qu'une bonne analyse du comportement global s'avrent ncessaires. Dans certains cas o le caractre exprimental de la conception de l'ouvrage est plus prononc, le recours des experts spcialiss peut tre recommand.

31.8 b.1 Documents de rfrenceRgles CB 71. Norme NFP 06-001, Charges d'exploitation des btiments . DTU31.1, Charpente et escaliers en bois . o Cahier Irabois n 1. Norme NFEN 338. Norme NFE 90-401-2. Eurocode 5. Avis techniques des planchers mixtes.

31.8 b.2 Dispositions d'appuisLes prcautions relatives au dispositif de fixation aux appuis, dcrites pour les planchers traditionnels (voir la fiche no 31.8a) pour les actions locales (charges appliques au plancher) s'appliquent galement aux planchers bois-bton.


Fig. 1 Fixa