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- Words: 1,641
- Pages: 192
Construire en Bois Conception des structures
Sommaire: Rappel des règles Les matériaux de construction Les contraintes Les différents types de porteurs Les Assemblages: techniques et assembleurs La stabilité des ouvrages Prédimensionnement Exemple de réalisations
Rappel des règles
Rappel: Le matériau bois est un matériau de construction à part entière. La construction Bois est régie par des textes réglementaires Classement d’aspect norme NF EN 1611-1
Rappel: Le matériau bois est un matériau de construction à part entière. La construction Bois est régie par des textes réglementaires Correspondance des classements
Classe de résistance mécanique (EN 338)
Classe visuelle
C 30
ST- I
C 24
ST- II
C 18
ST- III
Les nœuds Exemples de mesurage Dimensions à prendre en compte : sur les faces (nœuds A, B, C) = entre les tangentes parallèles aux rives sur les rives (nœuds D, E, F) = entre les tangentes parallèles aux rives
Dimensions à prendre en compte : sur les faces (Noeuds A; B) = (a+b)/2 sur les rives ( Noeud A) = entre les tangentes parallèles aux rives sur les rives (noeud B) = présence
Dimensions à prendre en compte : Sur les faces : entre les tangentes nœud A = dimension d nœud B = d1+d2+...+dn parallèles aux rives
Rappel: Le matériau bois est un matériau de construction à part entière. La construction Bois est régie par des textes réglementaires • • • • • • • • • • • • • •
DTU 31.1 : Charpente et escaliers en bois DTU 31.2 : Construction des maisons et bâtiments à ossature en bois DTU 41.2 : Revêtements extérieurs en bois DTU 51.1 : Parquets massifs contrecollés DTU 51.2 : Parquets collés DTU 51.3 : Planchers en bois ou en panneaux dérivés du bois DTU 51.11 : Pose flottante des parquets et revêtements de sol contrecollés à parements bois DTU 58.1 : Travaux de plafonds suspendus FIBC : La charpente industrialisée en bois DTU règles Cahiers 124 et 128 du CTBA CB 71 : Règles de calcul et de conception des charpentes en bois Eurocodes 5 DTU BF 88 : Règles bois feu 88 Règles professionnelles Afcobois - Cahier d'Irabois n° 8 : « Construction en bois massif »
Les matériaux de structure
Matériaux de structure
Bois massif abouté
Matériaux de structure
Bois reconstitués (Duo® Trio ®)
Matériaux de structure
Bois lamellé collé
Matériaux de structure
Lamibois
Matériaux de structure
Panneaux contrecollés
Conception des structures Systèmes porteurs et assemblages
Appuis statiques: 3 types d’appuis: L’appui à Rouleaux ou appui simple Un appui simple est un appui qui ne peut exercer sur une poutre qu’une réaction perpendiculaire au Plan de contact de la poutre avec l’appui L’appui articulé ou rotule La réaction d’appui peut avoir une direction quelconque mais passe par le centre de la rotule. La fibre moyenne peut subir une rotation autour de l’articulation La réaction d’appui étant une force elle se décompose entre une force horizontale et une force verticale L’appui encastré ou encastrement La réaction peut avoir une direction quelconque et passer par un point quelconque, on la remplace donc par une même force appliquée au point d’appui en lui ajoutant le couple M= fd La section d’appui ne peut subir aucune déformation ni déplacement
Base de calculs: Les différents cas de charges a préciser au CCTP: Charges permanentes: poids propre des différents composants Charges d’exploitations: charges statiques et dynamiques Charges d’entretien de toitures Charges diverses: Ponts roulants Passerelles Drapeaux, enseignes Neige Fonction le la situation géographique et de l’altitude Attention aux zones d’accumulation! Vent Fonction de la situation géographique
Facteurs influant sur le dimensionnement des pièces de structure:
•Moment fléchissant (flexion) •Effort Tranchant (efforts aux appuis) •Flèche sous charges •Dimension des assemblages
Flèches admissibles
1/150e Parties d’ouvrage en console n’ayant pas à porter couramment une circulation (auvent) 1/200e Pièces supportant directement des éléments de couverture (chevrons, liteaux) 1/300e Pièces supportant directement des matériaux verriers, consoles supportant des circulations, poteaux avec pont roulant poteaux avec vitrage. 1/400e Eléments supportant d’autres éléments (Cloisons, plafonds, remplissages…)
Flambement Longueur de Flambement
L
Rotule à chaque Extrêmité: Lf = L
Encastrement en pied
Encastrement à chaque
Extrémité libre:
Extrêmité:
Rotule en tête encastrement en pied:
Lf = 2L
Lf = 0,5L
Lf = 0,7L
Tramage du bâtiment Dans un soucis d’économie il convient de faire un choix juste entre les différents qualités des matériaux, les points porteurs Les longueurs de portées, la longueur des pièces (contraintes de transport) Exemple sur 3 appuis et 24mètres:
Solution N°1: Poutre continue 24m sur trois appuis Avantages: section de bois peu importante, ferrures réduites Inconvénients: moyen de levage importants transport exceptionnel
Solution N°2: deux poutres de 12m sur appui simple Avantages: pose simple, transport classique Inconvénient: cube de bois important, ferrures doublées
Optimisation des structures
Conception du projet: Nature de l’équipement (contraintes propres liées à la fonction) Architecture du projet Situation géographique (surcharges climatique) Insertion dans l’urbanisme (accès chantier) Nature du sol
Ferme traditionnelle sur poteaux béton
Portique en charpente traditionnelle
Portique treillis à deux articulations
Les assembleurs: Anneaux type UR
Les assembleurs: Crampons Bulldog
Dimensions des connecteurs de type C1 REFERENCE
Diamètres
Epaisseur
Hauteurs
Nombre de dents
d
d1
t
Dents int h2
h
Ext.
Int.
BDDD48
48
17,0
1,0
-
12,5
24
-
BDDD62
62
21,0
1,2
-
16,0
24
-
BDDD75
75
26,0
1,25
-
19,5
24
-
BDDD95
95
33,0
1,35
9,5
24,0
24
12
BDDD117
117
48,0
1,5
10,5 Doc Simson
Les assembleurs: Crampons Geka
Les assembleurs: Crampons Bulldog
Poutre sur deux appuis à intrados courbe
Contraintes dans une poutre à intrados courbe
Traction transversale pouvant entraîner une rupture par délamination
Portique à trois articulations Avec jambe de force
Portique à trois articulations Arbalétrier encastrés sur poteaux moisants
D im e n s io n s e nm tre s P o rt e 1 5 ,0 0 1 7 ,5 0 2 0 ,0 0 2 2 ,5 0 2 5 ,0 0 2 7 ,5 0
E c a rte m e n t h 1 p ie d d e I n c lin a is o n h 2 s e c tio n d e s fe rm e s fe rm e 5 ,0 0 m É 7 ,5 0 m 5 ,0 0 m É 7 ,5 0 m 5 ,0 0 m É 7 ,5 0 m 5 ,0 0 m É 7 ,5 0 m 5 ,0 0 m É 7 ,5 0 m 5 ,0 0 m É 7 ,5 0 m
14¡ 14¡ 14¡ 14¡ 14¡ 14¡
0 ,4 0 0 ,4 5 0 ,5 0 0 ,5 5 0 ,6 0 0 ,6 5
0 ,9 0 1 ,0 0 1 ,1 0 1 ,2 0 1 ,3 0 1 ,3 5
h 3 t te l'a s s e m b la g e d 'a rb al trie r 1 ,3 5 1 ,4 5 1 ,5 5 1 ,6 5 1 ,7 5 1 ,8 5
0 ,2 5 0 ,3 0 0 ,3 5 0 ,4 0 0 ,4 5 0 ,5 0
Couronne de boulons Amorce de rupture due aux efforts dans la couronne
Diamètre maximum 1 mètre
Portique à trois articulations Arc en bois lamellé collé
Arc à trois articulations Avec structure de redressement
Porte (mtres) 15,00 17,50 20,00 22,50 25,00 27,50 30,00 35,00
Ecartement des fermes 5,00m...7,50m 5,00m...7,50m 5,00m...7,50m 5,00m...7,50m 5,00m...7,50m 5,00m...7,50m 5,00m...7,50m 5,00m...7,50m
Dimensions en mtres Inclinaison h1 h2 du toit 14¡ 0,30 0,55...0,80 14¡ 0,35 0,60É0,85 14¡ 0,40 0,65É0,90 14¡ 0,45 0,70É1,00 14¡ 0,50 0,75É1,10 14¡ 0,55 0,80É1,20 14¡ 0,60 0,85É1,30 14¡ 0,70 1,00É1,40
h3
h4
r
0,45É0,70 0,50É0,75 0,55É0,80 0,60É0,85 0,65É0,90 0,70É0,95 0,75É1,00 0,85É1,10
0,25 0,30 0,35 0,40 0,45 0,50 0,55 0,60
3,00 3,50 4,00 4,50 5,00 5,50 6,00 6,50
Porte 25,00 30,00 35,00 40,00 45,00 50,00 60,00 80,00 100,00
Dimensions en mtres Ecartement des h1 h2 arcs 5,00m...7,50m 0,25 0,50 5,00m...7,50m 0,30 0,60 5,00m...7,50m 0,35 0,70 5,00m...7,50m 0,80 0,80 5,00m...7,50m 0,45 0,90 5,00m...7,50m 0,50 1,00 5,00m...7,50m 0,60 1,20 5,00m...7,50m 1,60 1,60 5,00m...7,50m 1,00 2,00
h1 h2
f h1
Hauteur faitage 6,50 7,50 8,75 10,00 11,25 12,50 15,00 20,00 25,00
Poutre sous-tendue sur voile béton
Dimensions en mtres Arc Porte 17,50 20,00 22,50 25,00 27,50 30,00 35,00 40,00
Ecartement des fermes 5,00mÉ7,50m 5,00mÉ7,50m 5,00mÉ7,50m 5,00mÉ7,50m 5,00mÉ7,50m 5,00mÉ7,50m 5,00mÉ7,50m 5,00mÉ7,50m
h
flche
0,35 0,40 0,45 0,50 0,55 0,60 0,70 0,80
2,63 3,00 3,38 3,75 4,13 4,50 5,25 6,00
Poutre triangulaire inclinaiso h flche n 0,45 15¡ 2,35 0,52 15¡ 2,68 0,58 15¡ 3,02 0,65 15¡ 3,35 0,71 15¡ 3,69 0,78 15¡ 4,01 0,91 15¡ 4,69 1,03 15¡ 5,36
Anti-déversement de sous tension
Nappe à maille triangulaire
Nappe de poutres croisées
Pannes cantilever
Pannes à joint croisé
Ferrures de pieds de poteau
Assembleur de pannes ou de solives
Sabots et équerres
Assemblage BERTCHE
Assemblage RESIX®
• Assemblage broché
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Etude de cas: Collège de Senones
COLLEGE ANDRE MALRAUX de SENONES
LA NEF ET LA NAPPE
COLLEGE ANDRE MALRAUX de SENONES
LA NEF
COLLEGE ANDRE MALRAUX de SENONES
LA NEF
COLLEGE ANDRE MALRAUX de SENONES
LA NAPPE
Edward Cullinan architecte Westminster Lodge
COLLEGE ANDRE MALRAUX de SENONES
LA NAPPE
COLLEGE ANDRE MALRAUX de SENONES
LA NAPPE LE CONCOURS
COLLEGE ANDRE MALARUX de SENONES
LA NAPPE
LA NAPPE
LA NAPPE
LA NAPPE
COLLEGE ANDRE MALRAUX de SENONES
LE CONCOURS
COLLEGE ANDRE MALRAUX de SENONES
les principes constructifs… au service du projet architectural
COLLEGE ANDRE MALRAUX de SENONES
la nappe et sa stabilite transversale…
COLLEGE ANDRE MALRAUX de SENONES
la nappe et sa stabilite transversale…
IMAGE PATIO
COLLEGE ANDRE MALRAUX de SENONES
la nappe et sa stabilite longitudinale…
COLLEGE ANDRE MALRAUX de SENONES
les « boites » sous la nef
COLLEGE ANDRE MALRAUX de SENONES
LES PLANCHERS BOIS-BETON …
COLLEGE ANDRE MALRAUX de SENONES
la filiere bois…
COLLEGE ANDRE MALARUX de SENONES
Sommaire: Rappel des règles Les matériaux de construction Les contraintes Les différents types de porteurs Les Assemblages: techniques et assembleurs La stabilité des ouvrages Prédimensionnement Exemple de réalisations
Rappel des règles
Rappel: Le matériau bois est un matériau de construction à part entière. La construction Bois est régie par des textes réglementaires Classement d’aspect norme NF EN 1611-1
Rappel: Le matériau bois est un matériau de construction à part entière. La construction Bois est régie par des textes réglementaires Correspondance des classements
Classe de résistance mécanique (EN 338)
Classe visuelle
C 30
ST- I
C 24
ST- II
C 18
ST- III
Les nœuds Exemples de mesurage Dimensions à prendre en compte : sur les faces (nœuds A, B, C) = entre les tangentes parallèles aux rives sur les rives (nœuds D, E, F) = entre les tangentes parallèles aux rives
Dimensions à prendre en compte : sur les faces (Noeuds A; B) = (a+b)/2 sur les rives ( Noeud A) = entre les tangentes parallèles aux rives sur les rives (noeud B) = présence
Dimensions à prendre en compte : Sur les faces : entre les tangentes nœud A = dimension d nœud B = d1+d2+...+dn parallèles aux rives
Rappel: Le matériau bois est un matériau de construction à part entière. La construction Bois est régie par des textes réglementaires • • • • • • • • • • • • • •
DTU 31.1 : Charpente et escaliers en bois DTU 31.2 : Construction des maisons et bâtiments à ossature en bois DTU 41.2 : Revêtements extérieurs en bois DTU 51.1 : Parquets massifs contrecollés DTU 51.2 : Parquets collés DTU 51.3 : Planchers en bois ou en panneaux dérivés du bois DTU 51.11 : Pose flottante des parquets et revêtements de sol contrecollés à parements bois DTU 58.1 : Travaux de plafonds suspendus FIBC : La charpente industrialisée en bois DTU règles Cahiers 124 et 128 du CTBA CB 71 : Règles de calcul et de conception des charpentes en bois Eurocodes 5 DTU BF 88 : Règles bois feu 88 Règles professionnelles Afcobois - Cahier d'Irabois n° 8 : « Construction en bois massif »
Les matériaux de structure
Matériaux de structure
Bois massif abouté
Matériaux de structure
Bois reconstitués (Duo® Trio ®)
Matériaux de structure
Bois lamellé collé
Matériaux de structure
Lamibois
Matériaux de structure
Panneaux contrecollés
Conception des structures Systèmes porteurs et assemblages
Appuis statiques: 3 types d’appuis: L’appui à Rouleaux ou appui simple Un appui simple est un appui qui ne peut exercer sur une poutre qu’une réaction perpendiculaire au Plan de contact de la poutre avec l’appui L’appui articulé ou rotule La réaction d’appui peut avoir une direction quelconque mais passe par le centre de la rotule. La fibre moyenne peut subir une rotation autour de l’articulation La réaction d’appui étant une force elle se décompose entre une force horizontale et une force verticale L’appui encastré ou encastrement La réaction peut avoir une direction quelconque et passer par un point quelconque, on la remplace donc par une même force appliquée au point d’appui en lui ajoutant le couple M= fd La section d’appui ne peut subir aucune déformation ni déplacement
Base de calculs: Les différents cas de charges a préciser au CCTP: Charges permanentes: poids propre des différents composants Charges d’exploitations: charges statiques et dynamiques Charges d’entretien de toitures Charges diverses: Ponts roulants Passerelles Drapeaux, enseignes Neige Fonction le la situation géographique et de l’altitude Attention aux zones d’accumulation! Vent Fonction de la situation géographique
Facteurs influant sur le dimensionnement des pièces de structure:
•Moment fléchissant (flexion) •Effort Tranchant (efforts aux appuis) •Flèche sous charges •Dimension des assemblages
Flèches admissibles
1/150e Parties d’ouvrage en console n’ayant pas à porter couramment une circulation (auvent) 1/200e Pièces supportant directement des éléments de couverture (chevrons, liteaux) 1/300e Pièces supportant directement des matériaux verriers, consoles supportant des circulations, poteaux avec pont roulant poteaux avec vitrage. 1/400e Eléments supportant d’autres éléments (Cloisons, plafonds, remplissages…)
Flambement Longueur de Flambement
L
Rotule à chaque Extrêmité: Lf = L
Encastrement en pied
Encastrement à chaque
Extrémité libre:
Extrêmité:
Rotule en tête encastrement en pied:
Lf = 2L
Lf = 0,5L
Lf = 0,7L
Tramage du bâtiment Dans un soucis d’économie il convient de faire un choix juste entre les différents qualités des matériaux, les points porteurs Les longueurs de portées, la longueur des pièces (contraintes de transport) Exemple sur 3 appuis et 24mètres:
Solution N°1: Poutre continue 24m sur trois appuis Avantages: section de bois peu importante, ferrures réduites Inconvénients: moyen de levage importants transport exceptionnel
Solution N°2: deux poutres de 12m sur appui simple Avantages: pose simple, transport classique Inconvénient: cube de bois important, ferrures doublées
Optimisation des structures
Conception du projet: Nature de l’équipement (contraintes propres liées à la fonction) Architecture du projet Situation géographique (surcharges climatique) Insertion dans l’urbanisme (accès chantier) Nature du sol
Ferme traditionnelle sur poteaux béton
Portique en charpente traditionnelle
Portique treillis à deux articulations
Les assembleurs: Anneaux type UR
Les assembleurs: Crampons Bulldog
Dimensions des connecteurs de type C1 REFERENCE
Diamètres
Epaisseur
Hauteurs
Nombre de dents
d
d1
t
Dents int h2
h
Ext.
Int.
BDDD48
48
17,0
1,0
-
12,5
24
-
BDDD62
62
21,0
1,2
-
16,0
24
-
BDDD75
75
26,0
1,25
-
19,5
24
-
BDDD95
95
33,0
1,35
9,5
24,0
24
12
BDDD117
117
48,0
1,5
10,5 Doc Simson
Les assembleurs: Crampons Geka
Les assembleurs: Crampons Bulldog
Poutre sur deux appuis à intrados courbe
Contraintes dans une poutre à intrados courbe
Traction transversale pouvant entraîner une rupture par délamination
Portique à trois articulations Avec jambe de force
Portique à trois articulations Arbalétrier encastrés sur poteaux moisants
D im e n s io n s e nm tre s P o rt e 1 5 ,0 0 1 7 ,5 0 2 0 ,0 0 2 2 ,5 0 2 5 ,0 0 2 7 ,5 0
E c a rte m e n t h 1 p ie d d e I n c lin a is o n h 2 s e c tio n d e s fe rm e s fe rm e 5 ,0 0 m É 7 ,5 0 m 5 ,0 0 m É 7 ,5 0 m 5 ,0 0 m É 7 ,5 0 m 5 ,0 0 m É 7 ,5 0 m 5 ,0 0 m É 7 ,5 0 m 5 ,0 0 m É 7 ,5 0 m
14¡ 14¡ 14¡ 14¡ 14¡ 14¡
0 ,4 0 0 ,4 5 0 ,5 0 0 ,5 5 0 ,6 0 0 ,6 5
0 ,9 0 1 ,0 0 1 ,1 0 1 ,2 0 1 ,3 0 1 ,3 5
h 3 t te l'a s s e m b la g e d 'a rb al trie r 1 ,3 5 1 ,4 5 1 ,5 5 1 ,6 5 1 ,7 5 1 ,8 5
0 ,2 5 0 ,3 0 0 ,3 5 0 ,4 0 0 ,4 5 0 ,5 0
Couronne de boulons Amorce de rupture due aux efforts dans la couronne
Diamètre maximum 1 mètre
Portique à trois articulations Arc en bois lamellé collé
Arc à trois articulations Avec structure de redressement
Porte (mtres) 15,00 17,50 20,00 22,50 25,00 27,50 30,00 35,00
Ecartement des fermes 5,00m...7,50m 5,00m...7,50m 5,00m...7,50m 5,00m...7,50m 5,00m...7,50m 5,00m...7,50m 5,00m...7,50m 5,00m...7,50m
Dimensions en mtres Inclinaison h1 h2 du toit 14¡ 0,30 0,55...0,80 14¡ 0,35 0,60É0,85 14¡ 0,40 0,65É0,90 14¡ 0,45 0,70É1,00 14¡ 0,50 0,75É1,10 14¡ 0,55 0,80É1,20 14¡ 0,60 0,85É1,30 14¡ 0,70 1,00É1,40
h3
h4
r
0,45É0,70 0,50É0,75 0,55É0,80 0,60É0,85 0,65É0,90 0,70É0,95 0,75É1,00 0,85É1,10
0,25 0,30 0,35 0,40 0,45 0,50 0,55 0,60
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Porte 25,00 30,00 35,00 40,00 45,00 50,00 60,00 80,00 100,00
Dimensions en mtres Ecartement des h1 h2 arcs 5,00m...7,50m 0,25 0,50 5,00m...7,50m 0,30 0,60 5,00m...7,50m 0,35 0,70 5,00m...7,50m 0,80 0,80 5,00m...7,50m 0,45 0,90 5,00m...7,50m 0,50 1,00 5,00m...7,50m 0,60 1,20 5,00m...7,50m 1,60 1,60 5,00m...7,50m 1,00 2,00
h1 h2
f h1
Hauteur faitage 6,50 7,50 8,75 10,00 11,25 12,50 15,00 20,00 25,00
Poutre sous-tendue sur voile béton
Dimensions en mtres Arc Porte 17,50 20,00 22,50 25,00 27,50 30,00 35,00 40,00
Ecartement des fermes 5,00mÉ7,50m 5,00mÉ7,50m 5,00mÉ7,50m 5,00mÉ7,50m 5,00mÉ7,50m 5,00mÉ7,50m 5,00mÉ7,50m 5,00mÉ7,50m
h
flche
0,35 0,40 0,45 0,50 0,55 0,60 0,70 0,80
2,63 3,00 3,38 3,75 4,13 4,50 5,25 6,00
Poutre triangulaire inclinaiso h flche n 0,45 15¡ 2,35 0,52 15¡ 2,68 0,58 15¡ 3,02 0,65 15¡ 3,35 0,71 15¡ 3,69 0,78 15¡ 4,01 0,91 15¡ 4,69 1,03 15¡ 5,36
Anti-déversement de sous tension
Nappe à maille triangulaire
Nappe de poutres croisées
Pannes cantilever
Pannes à joint croisé
Ferrures de pieds de poteau
Assembleur de pannes ou de solives
Sabots et équerres
Assemblage BERTCHE
Assemblage RESIX®
• Assemblage broché
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Etude de cas: Collège de Senones
COLLEGE ANDRE MALRAUX de SENONES
LA NEF ET LA NAPPE
COLLEGE ANDRE MALRAUX de SENONES
LA NEF
COLLEGE ANDRE MALRAUX de SENONES
LA NEF
COLLEGE ANDRE MALRAUX de SENONES
LA NAPPE
Edward Cullinan architecte Westminster Lodge
COLLEGE ANDRE MALRAUX de SENONES
LA NAPPE
COLLEGE ANDRE MALRAUX de SENONES
LA NAPPE LE CONCOURS
COLLEGE ANDRE MALARUX de SENONES
LA NAPPE
LA NAPPE
LA NAPPE
LA NAPPE
COLLEGE ANDRE MALRAUX de SENONES
LE CONCOURS
COLLEGE ANDRE MALRAUX de SENONES
les principes constructifs… au service du projet architectural
COLLEGE ANDRE MALRAUX de SENONES
la nappe et sa stabilite transversale…
COLLEGE ANDRE MALRAUX de SENONES
la nappe et sa stabilite transversale…
IMAGE PATIO
COLLEGE ANDRE MALRAUX de SENONES
la nappe et sa stabilite longitudinale…
COLLEGE ANDRE MALRAUX de SENONES
les « boites » sous la nef
COLLEGE ANDRE MALRAUX de SENONES
LES PLANCHERS BOIS-BETON …
COLLEGE ANDRE MALRAUX de SENONES
la filiere bois…
COLLEGE ANDRE MALARUX de SENONES
