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Manuels d’application des Eurocodes pour les structures bois Programme AQCEN EC

Manuels d’application des Eurocodes pour les structures bois Programme AQCEN EC5 X Tronc commun Assemblages Charpente industrialisée Ossature bois Poutres en I Charpente en bois lamellé-collé Charpente traditionnelle Recommandations générales des Eurocodes 0, 1 et 5 applicables à l’ensemble des structures de bâtiments en bois 1 Programme AQCEN / EC5 Origine : GT0 Tronc commun Recommandations générales des Eurocodes 0, 1 et 5 applicables à l'ensemble des structures de bâtiments en bois Rédacteurs : D. Calvi P. Crubilé J. Esteulle C. Faye S. Le Nevé J. Surleau IBC FCBA FCBA FCBA FCBA FIBC Y.M. Ligot E. Fournely T. Lamadon L. Le Magorou P. Racher P. Morlier IRABOIS IRABOIS / CUST VERITAS FCBA IRABOIS / CUST L.R.B.B. Janvier 2009 Recommandations générales des Eurocodes 0, 1 et 5 applicables à l’ensemble des structures de bâtiments en bois 2 PRÉAMBULE L'avènement des Eurocodes, normes européennes de conception et de calcul des structures de bâtiment et de génie civil, interpelle les entreprises et les bureaux d'études, habitués depuis plus de trente ans aux calculs selon le système des contraintes admissibles mis en œuvre, pour le bois, par les Règles CB 71. Pour les professionnels du bois, l'évolution est double, en ce sens que ces nouvelles approches, aux états limites, proposent des concepts de sécurité nouveaux, assortis d'une terminologie et de notations inhabituelles accompagnant des formules mathématiques aux contours, parfois, énigmatiques. Conscients des difficultés théoriques et pratiques que représente cette mutation, les représentations professionnelles des entreprises et industriels de la branche des structures en bois, en l'occurrence la Fédération Française du Bâtiment, Charpente, Menuiserie, Parquets, et l'IRABOIS (Institut de Recherches Appliquées au Bois), d'une part, la FIBC (Fédération des Industries Bois Construction) d'autre part, ont exprimé, auprès du ministère de l'Industrie, le besoin impératif de mettre en œuvre les moyens de proposer à leurs ressortissants un accès facilité aux nouveaux documents européens, par la préparation d'ouvrages clairs et pratiques sur la mise en œuvre des nouvelles règles. Le ministère, à travers le financement permis par son programme AQCEN a répondu à ce besoin en confiant au CTBA (Centre Technique du Bois et de l'Ameublement)1 la coordination et la maîtrise d'œuvre d'une importante opération de rédaction de manuels spécialisés (ou Recommandations) concernant l'application pratiques des Eurocodes (et des Euronormes connexes), pour le calcul des ouvrages en bois. Les divers syndicats spécialisés des organisations déjà citées (des domaines de la charpente, du lamellé- collé, des charpentes industrialisées, des poutres en I) auxquels se sont joints la CAPEB (Confédération des Artisans et Petites Entreprises du Bâtiment) et IBC (Ingénierie Bois Construction) ont activement participé aux travaux de réflexion et de rédaction de cette série d'ouvrages, travaux organisés autour d'un Comité de pilotage technique assurant la coordination et de sept Groupes de Travail spécialisés. 1 Depuis le 1er juin 2007, le CTBA a fusionné avec l’AFOCEL pour former l’Institut technologique FCBA. Recommandations générales des Eurocodes 0, 1 et 5 applicables à l’ensemble des structures de bâtiments en bois 3 Recommandations générales des Eurocodes 0, 1 et 5 applicables à l'ensemble des structures de bâtiments en bois 1 GÉNÉRALITÉS_________________________________________________________________ 7 1.1 PRÉSENTATION_________________________________________________________________ 7 1.2 ORGANISATION DES TEXTES EUROPÉENS ET NATIONAUX________________________________ 7 1.2.1 ORGANISATION GÉNÉRALE _______________________________________________________ 7 1.2.2 LES TYPES DE DOCUMENTS _______________________________________________________ 9 1.3 SYNOPTIQUE DE L’ORGANISATION GÉNÉRALE DES TEXTES _____________________________ 10 1.4 EXPLICATIONS RELATIVES À QUELQUES PRINCIPES POUR LES NOTATIONS LES PLUS COURANTES DU SYSTÈME EUROCODE __________________ 11 1.4.1 SYMBOLE PRINCIPAL___________________________________________________________ 11 1.4.2 INDICES LES PLUS COURANTS ____________________________________________________ 12 2 BASES DE CONCEPTION ET CALCUL __________________________________________ 13 2.1 INTRODUCTION________________________________________________________________ 13 2.2 ÉTATS LIMITES ULTIMES (ELU)__________________________________________________ 14 2.3 ÉTATS LIMITES DE SERVICE (ELS)________________________________________________ 15 2.4 MÉTHODE AUX ÉTATS LIMITES___________________________________________________ 15 2.4.1 LES VALEURS CARACTÉRISTIQUES ________________________________________________ 15 2.4.2 LES COEFFICIENTS PARTIELS γ ___________________________________________________ 16 2.4.3 LES COEFFICIENTS CORRECTEURS KMOD ET KDEF _______________________________________ 16 2.5 CLASSES DE SERVICE ___________________________________________________________ 16 2.5.1 DÉFINITION DES CLASSES _______________________________________________________ 16 2.5.2 CHOIX DE LA CLASSE __________________________________________________________ 19 2.6 ACTIONS _____________________________________________________________________ 19 2.7 DURÉE CUMULÉE DE CHARGEMENT _______________________________________________ 20 2.7.1 NOTION DE RUPTURE DIFFÉRÉE___________________________________________________ 20 2.7.2 CLASSE DE DURÉE CUMULÉE DE CHARGEMENT_______________________________________ 20 2.8 CONCEPTION OU VÉRIFICATION ASSISTÉE PAR ESSAIS_________________________________ 21 3 MATÉRIAUX _________________________________________________________________ 23 3.1 GÉNÉRALITÉS_________________________________________________________________ 23 3.2 FACTEURS DE MODIFICATION DE RÉSISTANCE : KMOD __________________________________ 23 3.3 COEFFICIENT DE DÉFORMATION : KDEF _____________________________________________ 24 3.4 MATÉRIAUX À BASE DE BOIS _____________________________________________________ 26 3.4.1 BOIS MASSIF ET BMR__________________________________________________________ 26 3.4.2 BOIS LAMELLÉ-COLLÉ _________________________________________________________ 28 3.4.3 LVL _______________________________________________________________________ 29 3.4.4 PANNEAUX À BASE DE BOIS _____________________________________________________ 29 3.4.5 VARIATIONS DIMENSIONNELLES__________________________________________________ 30 3.5 COLLES______________________________________________________________________ 30 Recommandations générales des Eurocodes 0, 1 et 5 applicables à l’ensemble des structures de bâtiments en bois 4 4 DURABILITÉ _________________________________________________________________ 31 4.1 DURABILITÉ DES BOIS __________________________________________________________ 31 4.1.1 ATTAQUES BIOLOGIQUES _______________________________________________________ 32 4.1.2 SYNOPTIQUE DE LA DÉMARCHE « DURABILITÉ CONFÉRÉE » _____________________________ 33 4.1.3 SYNOPTIQUE DE LA DÉMARCHE « DURABILITÉ NATURELLE »____________________________ 34 4.2 DURABILITÉ DES MÉTAUX _______________________________________________________ 35 5 ACTIONS SUR LES STRUCTURES ______________________________________________ 36 5.1 GÉNÉRALITÉS_________________________________________________________________ 36 5.2 ACTIONS PERMANENTES ________________________________________________________ 36 5.2.1 REPRÉSENTATION DE L’ACTION __________________________________________________ 36 5.2.2 MATÉRIAUX DE CONSTRUCTION __________________________________________________ 37 5.2.3 CLOISONS LÉGÈRES____________________________________________________________ 38 5.3 ACTIONS VARIABLES D’EXPLOITATION_____________________________________________ 38 5.3.1 ACTIONS D’EXPLOITATION SUR LES PLANCHERS______________________________________ 38 5.3.2 ACTIONS D’ENTRETIEN SUR LES TOITURES __________________________________________ 41 5.3.3 ACTIONS HORIZONTALES SUR LES MURS ET LES GARDE-CORPS___________________________ 42 5.3.4 AUTRES ACTIONS D’EXPLOITATION _______________________________________________ 42 5.4 ACTION DE LA NEIGE ___________________________________________________________ 42 5.4.1 DÉTERMINATION DE LA CHARGE DE NEIGE AU SOL ____________________________________ 43 5.4.2 PRISE EN COMPTE DE LA TOITURE _________________________________________________ 44 5.4.3 PRISE EN COMPTE DES EFFETS LOCAUX_____________________________________________ 52 5.4.4 CALCUL DES CHARGES DE NEIGE _________________________________________________ 54 5.4.5 DURÉE DE RÉFÉRENCE DU PROJET_________________________________________________ 54 5.5 ACTIONS DES EFFETS DU VENT____________________________________________________ 55 5.5.1 VITESSE DE RÉFÉRENCE ________________________________________________________ 55 5.5.2 CATÉGORIE DE RUGOSITÉ _______________________________________________________ 56 5.5.3 OROGRAPHIE DU TERRAIN ______________________________________________________ 57 5.5.4 PRESSION DYNAMIQUE DE POINTE QP(Z) ____________________________________________ 58 5.5.5 PRISE EN COMPTE DE LA HAUTEUR DU BÂTIMENT ET DES CONSTRUCTIONS ENVIRONNANTES____ 58 5.5.6 TERRAIN PLAT _______________________________________________________________ 61 5.5.7 OROGRAPHIE MARQUÉE ________________________________________________________ 61 5.5.8 OROGRAPHIE CONSTITUÉE D’OBSTACLES DE HAUTEURS ET DE FORMES VARIÉES _____________ 64 5.5.9 COEFFICIENTS DE PRESSION EXTÉRIEURE SUR LES PAROIS VERTICALES (HORS MURS ISOLÉS)____ 67 5.5.10 COEFFICIENTS DE PRESSION EXTÉRIEURE SUR LES TOITURES ___________________________ 69 5.5.11 COEFFICIENT DE PRESSION INTÉRIEURE ___________________________________________ 76 5.5.12 CALCUL DE L’ACTION DU VENT SUR LA STRUCTURE __________________________________ 77 5.5.13 AUTRES REPRÉSENTATIONS DE L’ACTION DU VENT SUR LA STRUCTURE ___________________ 77 6 COMBINAISONS D’ACTIONS __________________________________________________ 78 6.1 PRINCIPE GÉNÉRAL ____________________________________________________________ 78 6.2 VALEURS DES ACTIONS DANS LES COMBINAISONS ____________________________________ 78 6.3 ÉTATS LIMITES ULTIMES _______________________________________________________ 79 6.4 ÉTATS LIMITES DE SERVICE _____________________________________________________ 80 6.4.1 COMBINAISONS ELS POUR LA DÉTERMINATION DES DÉFORMATIONS DE SERVICE ____________ 80 6.4.2 COMBINAISONS ELS POUR LA DÉTERMINATION DES DÉFORMATIONS FINALES _______________ 80 6.5 EXEMPLE ____________________________________________________________________ 81 Recommandations générales des Eurocodes 0, 1 et 5 applicables à l’ensemble des structures de bâtiments en bois 5 7 VÉRIFICATION AUX ÉTATS LIMITES ULTIMES_________________________________ 85 7.1 VALEUR DE CALCUL D’UNE RÉSISTANCE____________________________________________ 85 7.2 CALCUL DES CONTRAINTES ET VÉRIFICATIONS LOCALES ______________________________ 85 7.2.1 DÉFINITIONS_________________________________________________________________ 85 7.2.2 TRACTION PARALLÈLE AU FIL____________________________________________________ 85 7.2.3 TRACTION PERPENDICULAIRE____________________________________________________ 86 7.2.4 COMPRESSION PARALLÈLE AU FIL DU BOIS __________________________________________ 86 7.2.5 COMPRESSION PERPENDICULAIRE AU FIL ___________________________________________ 86 7.2.6 COMPRESSION SELON UN ANGLE__________________________________________________ 90 7.2.7 FLEXION ____________________________________________________________________ 90 7.2.8 SOLLICITATIONS COMBINÉES ____________________________________________________ 91 7.2.9 TORSION ____________________________________________________________________ 91 7.2.10 CISAILLEMENT D’EFFORT TRANCHANT ____________________________________________ 92 7.3 STABILITÉ DES ÉLÉMENTS _______________________________________________________ 93 7.3.1 RISQUE DE FLAMBEMENT DES ÉLÉMENTS COMPRIMÉS (AVEC OU SANS FLEXION COMBINÉE) ____ 93 7.3.2 RISQUE DE DÉVERSEMENT DES ÉLÉMENTS FLÉCHIS (AVEC OU SANS COMPRESSION COMBINÉE) __ 94 7.3.3 PIÈCES COMPOSITES À ASSEMBLAGES MÉCANIQUES ___________________________________ 96 7.4 VÉRIFICATION DES ÉLÉMENTS DE STABILISATION INTERNES ___________________________ 97 7.4.1 TOLÉRANCE DE RECTITUDE DES ÉLÉMENTS À STABILISER ______________________________ 97 7.4.2 VÉRIFICATION DES ANTI-FLAMBEMENTS ___________________________________________ 97 7.4.3 VÉRIFICATION DES ANTI-DÉVERSEMENTS___________________________________________ 98 7.5 OUVRAGES DE STABILISATION GÉNÉRALE __________________________________________ 99 7.5.1 STABILITÉ___________________________________________________________________ 99 7.5.2 GÉNÉRALITÉS SUR LE CONTREVENTEMENT_________________________________________ 100 7.5.3 CONTREVENTEMENTS TRIANGULÉS ______________________________________________ 103 7.5.4 ASSEMBLAGES ______________________________________________________________ 105 7.5.5 VÉRIFICATION DES SYSTÈMES DE CONTREVENTEMENT GÉNÉRAL ________________________ 107 7.5.6 DIAPHRAGMES ______________________________________________________________ 108 8 VÉRIFICATION AUX ÉTATS LIMITES DE SERVICE_____________________________ 109 8.1 GÉNÉRALITÉS________________________________________________________________ 109 8.2 LE GLISSEMENT DES ASSEMBLAGES ______________________________________________ 109 8.3 CALCUL DES FLÈCHES DES ÉLÉMENTS ____________________________________________ 109 8.4 DÉFORMATIONS LIMITES_______________________________________________________ 110 8.4.1 DÉFORMATIONS VERTICALES ___________________________________________________ 110 8.4.2 DÉFORMATIONS HORIZONTALES_________________________________________________ 111 8.5 VÉRIFICATIONS SUPPLÉMENTAIRES POUR LES PLANCHERS____________________________ 111 9 SITUATIONS ACCIDENTELLES _______________________________________________ 113 9.1 SITUATION INCENDIE __________________________________________________________ 113 9.1.1 INTRODUCTION ______________________________________________________________ 113 9.1.2 BASES DU CALCUL ___________________________________________________________ 113 9.1.3 ACTION DU FEU – GÉNÉRALITÉS_________________________________________________ 115 9.1.4 MÉTHODE DE LA SECTION RÉDUITE ______________________________________________ 116 9.1.5 RÈGLES SIMPLIFIÉES __________________________________________________________ 118 9.1.6 RÈGLES COMPLÉMENTAIRES POUR LES PROTECTIONS_________________________________ 118 9.1.7 EXEMPLE : VÉRIFICATION D’UNE SOLIVE __________________________________________ 119 9.2 SITUATION SISMIQUE __________________________________________________________ 120 9.2.1 INTRODUCTION ______________________________________________________________ 120 9.2.2 RISQUE ET ACTION SISMIQUES __________________________________________________ 120 9.2.3 UN CALCUL DYNAMIQUE OU UN CALCUL SIMPLIFIÉ __________________________________ 126 9.2.4 COMBINAISONS SISMIQUES _____________________________________________________ 132 Recommandations générales des Eurocodes 0, 1 et 5 applicables à l’ensemble des structures de bâtiments en bois 6 9.2.5 ORGANIGRAMME DE VÉRIFICATION ______________________________________________ 134 9.2.6 RECOMMANDATIONS COMPLÉMENTAIRES _________________________________________ 136 9.2.7 GLOSSAIRE _________________________________________________________________ 136 10 ÉLÉMENTS MIXTES_________________________________________________________ 137 10.1 GÉNÉRALITÉS_______________________________________________________________ 137 10.2 ÉLÉMENTS STRUCTURAUX SOUS-TENDUS _________________________________________ 137 10.3 COMPOSANTS À SECTIONS COMPOSITES __________________________________________ 139 10.3.1 EXEMPLE _________________________________________________________________ 141 11 GÉNÉRALITÉS SUR L’ANALYSE DE STRUCTURE _____________________________ 143 11.1 MODÉLISATION DES uploads/Ingenierie_Lourd/ aqcen-ec5-gt1-tronc-commun-recommandations-generales-des-eurocodes-0-1-et-5-appr-les-structures-de-batiments-en-bois.pdf