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Guide de conception des assemblages pour les charpentes en bois cecobois remerc

Guide de conception des assemblages pour les charpentes en bois cecobois remercie Ressources naturelles Canada et le ministère des Forêts, de la Faune et des Parcs du Québec pour leur contribution financière à la réalisation de ce guide. Guide de conception des assemblages pour les charpentes en bois i Avant-propos Ce guide technique a pour but d’assister les ingénieurs et les architectes dans la conception d’assemblages pour le gros bois d’œuvre, le bois de charpente composite et le bois lamellé-collé utilisés dans des construc- tions non résidentielles. On y présente les généralités relatives au matériau bois ainsi qu’aux moyens d’assem- blage. Il inclut également les principes de conception, les différentes normes de calcul utilisées et plusieurs exemples de calculs. Remerciements Les conseillers techniques de cecobois remercient les spécialistes suivants pour leurs commentaires construc- tifs sur les divers aspects techniques de ce guide : • Julie Frappier, ing., Nordic Bois d’ingénierie • Sébastien Gilbert, Goodlam et Produits de bois d’ingénierie • Mohammad Mohammad, FPInnovations • Alexander Salenikovich, Université Laval Les images techniques ont été réalisées à l’aide du logiciel Cadwork. Responsabilités du lecteur Bien que ce guide ait été conçu avec la plus grande exactitude conformément à la pratique actuelle du calcul des structures en bois, le Centre d’expertise sur la construction commerciale en bois n’est nullement respon- sable des erreurs ou des omissions qui peuvent découler de l’usage du présent guide. Toute personne utilisant ce guide en assume pleinement tous les risques et les responsabilités. Toute suggestion visant l’amélioration de notre documentation sera grandement appréciée et considérée dans les versions futures. Guide de conception des assemblages pour les charpentes en bois ii Table des matières Avant-propos i Remerciements i Responsabilités du lecteur i Liste des tableaux iv Liste des ﬁ gures iv 1 Centre d’expertise sur la construction commerciale en bois 1 2 Avantages environnementaux de la construction en bois 2 3 Propriétés du bois 3 3.1 Structure anatomique 3 3.2 Propriétés mécaniques 4 Anisotropie 4 Compression et traction parallèle au ﬁ l 4 Compression perpendiculaire au ﬁ l 5 Traction perpendiculaire au ﬁ l 5 Résistance à l’enfoncement 6 Variabilité 6 Facteurs de modiﬁ cation 6 3.3 Produits 6 Bois d’œuvre 6 Bois d’ingénierie 7 3.4 Performance au feu 8 3.5 Variations dimensionnelles 8 Hygroscopicité du bois 8 Retrait et gonﬂ ement 8 Séchage du bois 9 3.6 Durabilité 10 4 Propriétés de l’assemblage 11 4.1 Résistance mécanique 11 Résistance et comportement 12 Vériﬁ cation des éléments en acier 13 Géométrie de l’assemblage 13 Performance sismique 16 4.2 Effets de l’humidité 17 4.3 Résistance à la dégradation 18 4.4 Résistance au feu 19 Assemblages non protégés 19 Assemblages protégés 20 Guide de conception des assemblages pour les charpentes en bois iii 4.5 Principes de conception 23 Étalement des connecteurs 23 Excentricités 23 Résistance perpendiculaire au ﬁ l 24 Combinaison des moyens d’assemblage 24 Facilité de mise en place 25 Simplicité 25 Esthétisme 25 Coûts 25 5 Assemblages mécaniques 25 5.1 Boulons et goujons 25 Généralités 25 Spéciﬁ cités techniques 26 Calcul de la résistance 27 Exemples 32 5.2 Tire-fonds et vis 53 Généralités 53 Spéciﬁ cités techniques 53 Calcul de la résistance 54 Exemples 55 5.3 Rivets 66 Généralités 66 Spéciﬁ cités techniques 66 Calcul de la résistance 67 Exemples 68 5.4 Clous et pointes 73 Généralités 73 Spéciﬁ cités techniques 73 Calcul de la résistance 74 Exemples 74 5.5 Goujons forcés 79 Généralités 79 Spéciﬁ cités techniques 79 Calcul de la résistance 79 5.6 Nouveaux connecteurs 80 Vis à double ﬁ letage 80 Vis et goujons auto-taraudeurs 80 Connecteurs métalliques intégrés 81 Barres insérées collées 83 Guide de conception des assemblages pour les charpentes en bois iv 6 Assemblages par contact 84 6.1 Embrèvements 84 Généralités 84 Calcul de la résistance 85 7 Exemple de calcul complet 88 8 Références 95 Liste des tableaux Tableau 1 Teneur en humidité d’équilibre (THE) des éléments en bois 9 Tableau 2 Teneur en humidité des produits en bois au moment de l’installation 10 Tableau 3 Largeur bst minimale en fonction de la résistance au feu 20 Tableau 4 Largeurs minimales pour protéger les plaques métalliques 21 Tableau 5 Diamètre des trous 53 Liste des ﬁ gures Figure 1 www.cecobois.com 1 Figure 2 Cycle de vie des matériaux de construction 2 Figure 3 Comparaison des émissions de GES dues à la fabrication d’une poutre de 7,3 m supportant une charge de 14,4 kN/m 3 Figure 4 Structure microscopique d’un bois résineux 3 Figure 5 Efforts exercés parallèlement à l’axe de l’arbre 4 Figure 6 Efforts exercés parallèlement au ﬁ l 4 Figure 7 Efforts exercés perpendiculairement au ﬁ l 5 Figure 8 Conﬁ gurations propices à la traction perpendiculaire au ﬁ l 5 Figure 9 Résistance à l’enfoncement du bois 6 Figure 10 Bois lamellé-collé générique 7 Figure 11 Bois lamellé-collé propriétaire 7 Figure 12 Bois de placages stratiﬁ és (LVL) 7 Figure 13 Bois de copeaux parallèles (PSL) 7 Figure 14 Bois de copeaux longs laminés (LSL) 7 Figure 15 Couche de carbonisation 8 Figure 16 Teneur en humidité d’équilibre du bois 8 Guide de conception des assemblages pour les charpentes en bois v Figure 17 Inﬂ uence de la teneur en humidité sur les changements dimensionnels du bois 9 Figure 18 Phénomène de retrait et de gonﬂ ement selon le sens du bois 9 Figure 19 Retrait des éléments en bois dû au séchage 10 Figure 20 Conﬁ guration des assemblages selon le type d’effort 11 Figure 21 Courbe charge – déformation pour différents types d’assemblages 12 Figure 22 Éléments métalliques utilisés pour les assemblages 14 Figure 23 Distances minimales 15 Figure 24 Déﬁ nition du nombre de ﬁ les 16 Figure 25 Courbe d’hystérésis représentant le comportement ductile d’un assemblage acier-bois 17 Figure 26 Courbe d’hystérésis d’un assemblage 17 Figure 27 Détail d’assemblage permettant de limiter l’impact d’un éventuel retrait du bois 18 Figure 28 Prévoir un assemblage qui facilite l’écoulement de l’eau et le séchage du bois 18 Figure 29 Exigences dimensionnelles relatives à la protection des plaques d’acier 21 Figure 30 Longueurs d’assemblages pour une charge équivalente 23 Figure 31 Situations à éviter : différentes causes d’excentricités dans un assemblage 24 Figure 32 Situations à éviter : appui en porte-à-faux, charge sous la poutre ou imprécision dans un joint 24 Figure 33 Goujon et boulon soumis à un chargement latéral 26 Figure 34 Distances et espacements minimaux pour les boulons et les goujons 27 Figure 35 Modes de ruptures ductile et fragile nécessitant une vériﬁ cation 27 Figure 36 Modes de rupture ductile d’un assemblage par goujons reliant trois membrures de bois 28 Figure 37 Modes de rupture ductile unitaires selon le modèle européen 29 Figure 38 Épaisseurs t1 et t2 selon la disposition 29 Figure 39 Coefﬁ cient K LS selon les conditions de cisaillement 30 Figure 40 Valeur de a cr 30 Figure 41 Effort de cisaillement induit dans une poutre en fonction de la position de P 31 Figure 42 Utilisation du tire-fond 53 Figure 43 Préperçage des vis 54 Figure 44 Profondeur de pénétration et épaisseur des éléments minimaux 54 Figure 45 Modes de rupture ductile unitaires selon le modèle européen 54 Figure 46 Rivets 66 Figure 47 Rigidité des rivets vs disques de cisaillement 66 Figure 48 Fibres comprimées dans une membrure après l’insertion des rivets 66 Figure 49 Séquence de positionnement des rivets 67 Figure 50 Différents types de clous de construction 73 Figure 51 Goujon forcé 79 Figure 52 Usages des vis à double ﬁ letage 80 Figure 53 Vis auto-taraudeuses 80 Guide de conception des assemblages pour les charpentes en bois vi Figure 54 Goujons auto-taraudeurs 81 Figure 55 Appareils de pose pour vis auto-taraudeuses 81 Figure 56 Système Bertsche BS 81 Figure 57 Application du système Bertsche BS – Pont d’Avoudray et Expo-Dach à Hannovre 82 Figure 58 Connecteur In-duo® 82 Figure 59 Connecteur NHT® 82 Figure 60 Système IdeFix® 82 Figure 61 Assemblages par tiges insérées collées – Pont de Crest 83 Figure 62 Assemblage rigide par barre insérée collée 83 Figure 63 Charpente et joints traditionnels 84 Figure 64 Principaux types d’embrèvements 84 Figure 65 Embrèvement simple – Inﬂ uence de l’angle de coupe 85 Figure 66 Longueur d’extrémité résistant au cisaillement longitudinal 85 Figure 67 Reprise de la composante verticale de la charge 86 Figure 68 Embrèvement arrière 86 Figure 69 Traction perpendiculaire au ﬁ l dans un embrèvement arrière mal conçu 86 Figure 70 Embrèvement double 87 Guide de conception des assemblages pour les charpentes en bois 1 Le Centre d’expertise sur la construction commerciale en bois (cecobois) est un organisme à but non lucratif dont la mission est d’appuyer sans frais les promoteurs, les développeurs ainsi que les ﬁ rmes d’ingénieurs et d’architectes en matière d’utilisation du bois dans les constructions non résidentielles au Québec. cecobois est votre ressource première aﬁ n d’obtenir : • des références sur les produits du bois, leurs propriétés et les fournisseurs ; • des conseils techniques en matière de faisabilité d’utilisation dans les projets commerciaux ; • uploads/Industriel/ ceco-5600-guide-assemblage-2015-web.pdf