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CONSTRUIRE EN BOIS
EUROCODE 5
Gilles DUCHANOIS
Ingnieur
CRAI / ENSA Nancy
Consommation nergtique lchelle plantaire
La consommation annuelle dnergie, lchelle mondiale, par habitant et par an, correspondant aux cinq grands vecteurs nergtiques
Charbon, Ptrole, Gaz, Hydraulique et nuclaireest reste depuis plus dune trentaine dannes sensiblement constante :
1,5 Tep / Hab / an
Comme 1 Tep / an est quivalente 1,4 kWNous avons besoin dune puissance de :
18,5 MWh / Hab / an
Chaque anne, lhumanit consomme environ :
10 Milliard de Tonnes quivalant ptrole
La Grande Constante nergtique
Disponibilit matire premire bois en France
55 Millions de m3Consommation intrieure franaise :
47 Millions de m3Rcolte annuelle :
85 Millions de m3
232 000 m3 / jour2,5 m3 / s
Accroissement biologique annuel :Production de lusine bois
2 000 Millions de m3Volume sur pied
Le BOIS Matriau Naturel Renouvelable
Equivalences nergtiques :
2,5 m3 bois 2 Baril Ptrole Brut
Anne 2004 : Bilan Energtique franaisProduction dnergie primaire : 275 MTep
Consommation dnergie primaire : 276 MTep
Production dnergie primaire dorigine renouvelable : 18 MTep soit 6,5 %
Consommation franaise en chauffage :
Moyenne : 250 kWh/m/an
Habitat passif : 30 kWh/m/an
BREGENZ Autriche
Autrefois : Les constructions en bois
Atelier de fabrication FrasneMatre dOeuvre : Paillard Philippe
Matre dOuvrage : Pro Lignum
Pont routier sur A 89Matre dOeuvre : Spielmann
Matre dOuvrage : A 89
Petits ponts de bois
Petits ponts de bois
Pont de Merle - France
Les Dfis du Bois2005
Un observatoire pour regarder la terre et le ciel
Extrait de Zara
DfisLe bois, un dfi relever
Les dfis du bois 2005, projet La La La Equipe : Brunod, Le Quang, Mathis, Piatti, Poirier
Les Dfis du Bois2006
Un nid dans la ville
Connextion skin
DfisLe bois, un dfi relever
Les dfis du bois 2006, projet Pie voleuse
Equipe : De Laage, Hammer-Bernold, Nanseret, Tonnerieux, Toro-Pineineros
Les Dfis du Bois2007
Une vigie dafft environnementale
Extrait de Zara
Hliospirale
www.defisbois..fr
Arum@
www.defisbois..fr
Les 14 cibles de la HQEQualit de leauCible 14Qualit de lairCible 13Conditions sanitairesCible 12
Cible de sant
Confort olfactifCible 11
Confort visuelCible 10
Confort acoustiqueCible 9
Confort hygrothermiqueCible 8
Cibles de confortCration dun environnement intrieur satisfaisant
Gestion de lentretien et de la maintenanceCible 7
Gestion des dchets lis lactivitCible 6
Gestion de leauCible 5
Gestion de lnergieCible 4
Cibles dcogestion
Chantier faibles nuisancesCible 3
Choix intgr des procds et produits de constructionCible 2
Relation harmonieuse des btiments avec leur environnement immdiatCible 1
Cibles dcoconstruction
Cibles de matrise des impacts sur lenvironnement extrieur
ECOCONCEPTION DANS LA
CONSTRUCTION
Approche HQE
Effet CO2 de diffrents matriaux de construction
1.830,28Bois
00,89ciment
00,64Acier
Fixation de CO2 (kg)Dgagement de CO2 (kg)Matriau
Process de fabrication et mise en uvreEffet CO2 pour 1 kg
Impact sur leffet de serre des matriaux de construction
Bois : C=50% , O=43% , H=6% , N=1%
Exemple dimpact environnemental : Cible 2
0,05Laine de roche
0.054Balsa
0,14Epica
0,23Chne
0,50Pltre
1,75Bton
3,50Granit
52Acier
230Aluminium
: W / m / CMatriau :
Conductibilit thermique des matriaux
ISOLATION THERMIQUE
Structure anatomique (rsineux)
Exemple dimpact environnemental : Cible 4
Exemple dimpact environnemental : Cible 8
Mur ossature bois traditionnel
Vapeur deau
stoppe
Peau ext.
Peau int.
Isolation
Diffusion croissante de
la vapeur deau
Force motrice : Pvapeur
absorption
stockage
restitution
Mur transpirant
Exemple dimpact environnemental : Cible 9
Plancher : bois - Bton
Confort acoustique
Composants en bois
Composants en bois
Lassemblage de deux pices de bois passe en gnral et de manire classique par le collage (ici en haut, exemple de laboutage). A droite, exemple de soudage du bois obtenu par fusion localise de la lignine, le soudage du bois devient une ralit
A.PIZZI (ENSTIB) & ESIB (Suisse)
Ligne de soudure
Matriaux /ELU
Valeur de calcul d une proprit
Effet d chelle
modkd
M
X kX
=
max
Min
0,2ref
h
h,
( /h )h = . k
k
VALEUR DE CALCUL DES RESISTANCESRsistance de Calcul dun lment :
Etats limites ultimes Bois lamell coll 1,25
1,3Etats limites de service 1 Bois massif
1 et 2 3permanente plus de 10 ans poids propre 0,6 0,5Long terme 6 mois - 10 ans stock age 0,7 0,55
Moyen terme 1 semaine - 6 mois exploitation 0,8 0,65Court terme moins dune semaine Neige 2 et vent 0,9 0,7
Classe de dure de charge Dure 1 Exemples dactionsk mod selon classes de service
M
kd
RkR mod
=
Coefficient de modification de rsistances: dure de chargement taux dhumidit des pices.
Coefficient partiel de scurit pour le matriau, incertitudes du modle variations dimensionnelles.
Rsistance caractristique du matriau considr
A / Classes de rsistance BOIS MASSIF: C18 C24 C30
C = Rsineux ou peuplierC24
D = Feuillu
Pour le C30 en Douglas et pour les classes suprieures C30 dans les autres essences rsineuses, classement par machine obligatoire.
B / Classes de rsistance BOIS LAMELLE-COLLE : GL24 GL28
(C24) (C30)
GL = Lamell-coll GL 24 h
Rsistance caractristique en flexion (seules 5% des pices cassent en dessous) = 24 Mpa
Rsistance caractristique en flexion 24 Mpa
h = homogne, c = panach
Etats limites de service
Fluage
Glissement d assemblages
Vibrations
( )1fin inst defu u k= +d
ser
ser
Fu
K=
112
t
t
20
ILLUSTRATION DES CLASSES DE SERVICE
2
Le bois ne dpasse que rarement 12 % d' humidit. classe de service 1
H% bois (charpente)
Le bois ne dpasse que rarement 20 % d' humidit. classe de service 2
% bois (charpente)H
20
t
10
30
3
Le bois peut tre amen des humiditssuprieures 20 % pour des dures non ngligeables
classe de service 3
H% bois expos (des poutres de la passerelle)
Le matriau bois :30000 espces de vgtaux ligneux donnant du bois
Plan ligneux
Rsineux (gymnospermes) "Softwood"
SapinEpicaDouglasPin maritimePin sylvestreMlze
Feuillus (angiospermes)"Hardwood"
ChneHtre
ChtaignierPeuplier
Bois tropicaux
Coupe transversale de chne
Duramen(ou bois parfait)
Ecorce
Liber
Cambium
Aubier
Le matriau bois :
Coupes transversales (rsineux)
Rsineux coupe axiale (au microscope)
Le bois : matriau anisotrope
Plan LT (dosse) Plan LR (quartier)sur quartier sur faux quartier
sur maillesur dosse
Dbits :
Plan TR (section transversale)
Le bois : matriau composite naturel
L
RT
MICROFLAMBAGE
RC
COMPRESSION
"DUCTILE"
TRAC
TION
"FRAGILE"
50 MPa
Dformation plastique C
Dformation plastique T
eC
eC
cT
cT
RT
RT
RC
RC
Elments du plan ligneux des bois rsineux
Epica Douglas
Elments du plan ligneux des bois feuillus
Feuillus
A zone initiale poreuse A pores diffus
Feuillus zone initiale poreuse A zone semi-poreuse A pores diffus
Frne BouleauNoyer
Htre Chne
Densit
Ecorce
Rayonsligneux
Duramen
Densit relative de 0,1 1,2 Densit relative de la matire
ligneuse : 1,53
Densit
Bois de printemps Bois d t
Mlze
Le bois et leau
RETRAIT
Eau libre Eau lie
e5e4e3e2e1
30 %AUCUN RETRAIT
e1 = e2 > e3 > e4 > e5
Humidit du bois ( H % = x 100 ) PH POPO
Le bois et leau
Retrait radial (5%)
Retrait tangentiel fort (10%)
Retrait axial (
Le bois et leau
Le bois et leau
90
85
80
75
70
65
60
55
50
45
40
35
30
20
18
16 15
14
13
12
11
10
9
8
7
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90
56 4
quilibre hygroscopique des bois
Humidit relative de lair ( en %)
Temprature (en C)
Cette courbe permet de dterminer le taux dhumidit en fonction de la temprature et du taux dhumidit de lair ambiant.
Le bois et leauquilibre hygroscopique des bois
LILLE14-23
REIMS15-22
ROUEN17-20
CAEN16-20 PARIS
13-20
BREST18-20
RENNES14-22
NANTES14-22
BOURGES12-20
STRASBOURG13-20
TOURS12-20 BELFORT14-21
LYON11-20CLERMONT-
FERRAND13-18
AVIGNON10-15
NICE15-17
ANGOULEME12-20
BORDEAUX14-21
TOULOUSE12-21 MARSEILLE
11-16
PERPIGNAN11-16
Valeurs moyennes de lquilibre hygroscopique des bois placs lextrieur.
Les chiffres indiquent les deux valeurs moyennes extrmes sur une anne.
Le bois et leau
DEFORMATIONS :
Anisotropie du retrait
Flche de face
Flche de chant
Gauchissement
Tuilage
DEFAUTS DE SECHAGE
Fissuration interne Dformations
Schage naturel
Schage artificiel
Tri des sciages
Collge de DuttlenheimMatre dOeuvre : Krummenacker-Dreysse-Cittadini
Matre dOuvrage : Conseil Gnral
structures ossatures bois
Petits ponts de bois
CROZERY Vosges
Petits ponts de bois
CROZERY Vosges
Passerelle MelunMatre dOeuvre : Lavigne
Matre dOuvrage : Commune
Les nuds sont des anomalies fatales et invitables dans les grumes, puisquelles sont lies la prsence de branches.
Les nuds
- Influence "en gnral" dfavorable sur les proprits mcaniques(concentration de contraintes, variation locale du repre danisotropie )
- Difficults dusinage(variation locale de la densit)
- Les nuds ont une importance considrable dans les rgles de classements des bois
Branche vivantenud clair
Branche mortenud non adhrentBranche pourrienud altrElagagenud recouvert
GourmandsCheville
Les nuds
Exemples de mesurage
Les nuds
Dimensions prendre en compte :
Sur les faces : entre les tangentes
nud A = dimension d
nud B = d1+d2+...+dn parallles aux rives
Dimensions prendre en compte :
sur les faces (Noeuds A; B) = (a+b)/2
sur les rives ( Noeud A) = entre les tangentes parallles aux rives
sur les rives (noeud B) = prsence
Dimensions prendre en compte :
sur les faces (nuds A, B, C) = entre les tangentes parallles aux rives
sur les rives (nuds D, E, F) = entre les tangentes parallles aux rives
Classement daspect des bois rsineux
Le classement daspect
Principaux critres de classement en structure( Pour les autres critres, se reporter au texte de la norme qui seule fait foi ).
Classes C 18 C 22 C 30
Largeur des cernesd'accroissement (mm) sans objet
infrieure ou gale 6mm
infrieure ou gale 3 mm
L 100 mm 1/2 de L L 100 mm 1/2 de L
100 mm < L< 150 mm 1/2 de L 100 mm< L
Les diffrentes essences de bois
Avec une conductibilit thermique () trs faible, le bois est un bon isolant thermique.
(w/mC)
0.040Laine minrale 0.054Balsa0.10Lige0.12Sapin, pica0.23Chne0.5Pltre1.75Bton3.5Granite52Acier230Aluminium
Valeur moyenne pour le bois :
= 0.12 W/mCComparaison avec dautres matriaux de construction courants.
BOIS / ACIER / Temprature
Simon Velez