08. Constructions En Bois, Dpea

DPEA « CONSTRUCTION PARASISMIQUE »

CONSTRUCTIONS EN BOIS Milan ZACEK

1. MATERIAU BOIS Avantages

- Rapport « résistance/masse volumique » élevé : ´ structures légères - Résiste à la traction et à la compression - Résilient - Résistance aux charges cycliques supérieure de 25 % à la résistance aux charges statiques (de 100 % pour une durée de quelques secondes) - Réparabilité facile, même après avoir été proche de la rupture

Inconvénients

- Rupture fragile sous charges parallèles aux fibres : ´ la dissipation d’énergie se fait principalement dans les assemblages - Durabilité réduite si exposé à des variations hygrométriques

1

2. DOMMAGES TYPIQUES Ancrage insuffisant : arrachement

Californie 1971

Coalinga, Etats-Unis 1983

Ancrage insuffisant : arrachement

Séisme d’Alaska 1964

2

Contreventement insuffisant

Tangshan, Chine 1976

Tokyo, Japon 1923

Rupture du mur du vide sanitaire par effet de poteau court

San Fernando, Etats-Unis 1967

3

Rupture du mur du vide sanitaire par effet de poteau court

Coalinga, Etats-Unis 1983

Angle affaibli

Alaska 1964

Edgecumbe, Nouvelle-Zélande 1987

4

Effondrement du mur de parement en maçonnerie

Chili 1960

Alaska 1964

3. REGLES PARASISMIQUES FRANCAISES 3.1. REGLES PS-MI 89/92 : - Respect du DTU 31.2 - Tous les éléments doivent être liaisonnés horizontalement et verticalement - Eviter les parements en maçonnerie - Assurer la stabilité pour une pression de base extrême de 0,875 ka/m² en zones Ia, Ib et de 1,225 ka/m² en zone II

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- Contreventement transversal : aucune disposition complémentaire - Contreventement longitudinal :

. b/a ≥ 0,50 : aucune disposition complémentaire . b/a < 0,50 : chacun des segments ayant un rapport b/an ≥ 0,50 doit résister à la pression des vents indiquée plus haut

Vue en plan du découpage en blocs fictifs

3.2. REGLES PS 92 : Assemblages ƒ Selon leur composition

Ö rigides : assemblages collés Ö semi-rigides : assemblages mécaniques non collés

ƒ Selon leur capacité de déformation post-élastique Ö non ductiles (fragiles) : µ = 1 Ö semi-ductiles : classe I ductilité faible, µ = 1 à 3 Ö ductiles : la ductilité est à déterminer par voie d’essais : - classe II ductilité moyenne µ = 3 à 6 - classe III ductilité forte µ = 6 à 12 ƒ Selon leur dissipativité Ö non dissipatifs : assemblages rigides et semirigides non ductiles Ö dissipatifs : assemblages semi-rigides, semiductiles et ductiles

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Eléments de structure ƒ Non dissipatifs

Ö fragiles en traction axiale et transversale, en flexion et en cisaillement Ö semi-ductiles en compression axiale

ƒ Dissipatifs (ductiles) en compression transversale

Structures ƒ Sont considérées comme dissipatives ou non en proportion de la ductilité et du nombre de leurs assemblages ƒ Prévoir au moins deux palées de stabilité dans la direction de calcul ƒ Déplacement différentiel entre 2 niveaux consécutifs ≤ 1/125 H et ≤ 25 mm, ou justification de l’intégrité des éléments non structuraux concernés

4. MURS A OSSATURE EN BOIS - comportement excellent - ancrer efficacement chaque niveau - doubler les montants d’extrémité des panneaux de contreventement

Maisons en bois non détruites par un glissement de terrain Séisme d’Alaska 1964

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Dispositions constructives

Conception des murs

Détails des murs

8

Ancrage des murs

Emploi d’amortisseurs

Amortisseurs visqueux

Amortisseurs à frottement

9

Emploi d’amortisseurs

Amortisseurs viscoélastiques

Contreventement horizontal (planchers) EUROCODE 8 - panneaux de particules : masse volumique ≥ 650 kg/m3 épaisseur ≥ 13 mm - contreplaqué : ép. ≥ 9 mm - clous non lisses d<3,1 mm et d<ép./4

Diaphragme en bois massif

Diaphragme en panneaux de contreplaqué ou de particules

10

Contreventement horizontal (toitures)

Diaphragme rigide en panneaux de contreplaqué

Diaphragme rigide en bois massif

Contreventement vertical

Echarpes

Correct

Incorrect

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Panneaux de contreventement

Murs du vide sanitaire

Terrain horizontal

12

Terrain en pente

Terrain en pente

13

5. OSSATURES EN BOIS

Types d’ossatures

Nœuds de portique

Contreventement vertical

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EUROCODE 8 - trous pour boulons et broches : ajustés - boulons : avec rondelles et écrous, d ≤ 16 mm sauf si associés à des connecteurs en bois

Détails contreventement par diagonales rigides

Détails contreventement par tirants croisés

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6. TOITURES EN BOIS PORTEES COURANTES

- Ancrage impératif de la charpente sur l’ossature et sur les pignons - Le plancher des combles doit former un diaphragme

Ancrage incorrect

Absence d’ancrage de la toiture dans le pignon

Séisme de San Fernando, Californie 1971

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Arbalétrier et poutre affaiblies

Fermettes 1

Effet de diaphragme insuffisant : - sous entrait - sous arbalétrier (sur les versants)

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Fermettes 2

Diaphragme sous entrait

Fermettes 3

Diaphragme sous arbalétrier

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Fermettes 4

AFA = antiflambage d’arbalétrier CVS = contrevent. secondaire (sauf si fermettes de faible hauteur) FA = filante d’arbalétrier FE = filante d’entrait ENT = entretoise AF = antiflambage d’entrait

Plan et coupe

Fermettes 5 Sections minimales en mm Entraxe fermettes

< 0,70 m

0,70 à 0,92 m

Lisses filantes d’arbalétrier FA

25 x 60

25 x 72

Antiflambements sous arbalétriers AFA

25 x 100

36 x 96

Contreventements secondaires CVS

25 x 72

25 x 72

Entretoises ENT

25 x 72

36 x 72

Lisses filantes d’entrait FE

25 x 60

25 x 72

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Fermettes 6

Ancrage des fermettes

7. CHARPENTES DE GRANDE PORTEE

Types d’ossatures

20

Charpentes à éviter en zone sismique

Stabilité sous charges horizontales

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Dispositions constructives 1

Articulations de faîtage

Dispositions constructives 2

Articulations en pied d’arc

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Dispositions constructives 3

Articulations en pied de poteau

Dispositions constructives 4

Détail poutre au vent

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Dispositions constructives 5

Dispositifs antidéversement

8. COEFFICIENT DE COMPORTEMENT q Règles PS 92 : Assemblages non testés, conformes Règles CB 71 Bâtiments réguliers

Bât. à régularité moyenne

Bâtiments irréguliers

Consoles

1

1

1

Poutres cantilever

1

1

1

Poutres

1,25

1,06

0,875

Arcs à 2 ou 3 articulations

1,25

1,06

0,875

1,25

1,06

0,875

1,25

1,06

0,875

Charpente boulonnée

1,5

1,275

1,05

Charpente clouée

1,5

1,275

1,05

Portiques boulonnés

2

1,7

1,4

Murs à ossature bois à voiles cloués

3

2,55

2,1

Charpente assemblée par connecteurs ou anneaux Murs à ossature bois à voiles collés

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Règles PS 92 : Assemblages testés Bât. réguliers Consoles

1

Poutres cantilever

Bât. à régularité moyenne 1

Bât. irréguliers 1

1

1

1

Poutres

1,5

1,275

1,05

Arcs à 2 ou 3 articulations Charpente à connecteurs ou anneaux

1,5

1,275

1,05

1,5

1,275

1,05

Murs à ossature bois à voiles collés Charpente boulonnée, ductilité II Portiques boulonnés, ductilité II Charpente boulonnée, ductilité III Charpente clouée, ductilité III Portiques, ductilité III

1,5

1,275

1,05

2

1,7

1,4

2,5

2,125

1,75

3

2,55

2,1

3

2,55

2,1

4

3,4

2,8

5

4,25

3,5

Murs à ossature bois, ductilité III

Eurocode 8 Ductilité faible

1,5

2 Ductilité moyenne

2,5

3

Ductilité élevée

4 (2,5)

5 (4)

Consoles Poutres Arcs à deux ou trois articulations Treillis assemblés par connecteurs

Panneaux de murs avec diaphragmes collés, assemblés par clous et boulons Treillis avec assemblages brochés et boulonnés Structures mixtes composées d’une ossature en bois (résistant aux forces horizontales) et d’un remplissage non porteur

Portiques hyperstatiques brochés et boulonnés

avec

assemblages

Panneaux de mur cloués avec diaphragmes collés, assemblés par clous et boulons Treillis avec assemblages cloués

Portiques hyperstatiques brochés et boulonnés

avec

assemblages

Panneaux de mur cloués avec diaphragmes cloués, assemblés par clous et boulons

Les coefficients réduits (entre parenthèses) doivent être utilisés lorsque : - d connecteur > 12 mm et l’épaisseur minimale des éléments assemblés < 10 d - d clous > 3,1 mm et l’épaisseur des panneaux de contreventement < 4 d Si le bâtiment est irrégulier en élévation, les valeurs de q sont à multiplier par 0.80, avec un min. de 1,5

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