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GUIDE PRATIQUE DIMENSIONNEMENT DES ASSEMBLAGES PAR FERRURES METALLIQUES CONFORM

GUIDE PRATIQUE DIMENSIONNEMENT DES ASSEMBLAGES PAR FERRURES METALLIQUES CONFORMEMENT AUX EUROCODES Version 1 du 04/12/2018 FINANCEMENT AUTEURS Frank KUPFERLE Julien BRASSY COMITE DE PILOTAGE Nous remercions les membres du Comité de Pilotage qui ont su orienter au mieux la rédaction du présent guide pour qu’elle corresponde aux attentes réelles des concepteurs et réalisateurs de structures bois. Rodolphe MAUFRONT UMB FFB Gilles MARMORET CAPEB UNA CMA Guy-Noël POTRON CAPEB UNA CMA Clément QUINEAU UICB GROUPE CONSULTATIF D’EXPERTS Nous remercions les experts de Groupe Consultatif pour leurs apports tant scientifiques et techniques que pratiques à ce guide, sans lesquels il ne serait certainement pas aussi complet et juste. Paul ADOLF MATHIS Jean-Michel GUELLIER CMBP Nicolas OUVRIE Charpentes FOURNIER Christophe RENAUD CTICM Anthony RODIER CTICM Photo de couverture : © Wingårdh Arkitektkontor AB, Göteborg- www.wingardhs.se © C4Ci, 2018. Tous droits réservés. En application de la loi du 11 mars 1957, il est interdit de reproduire intégralement ou partiellement le présent ouvrage, sur quelque support que ce soit, sans autorisation de l’éditeur ou du Centre français d’exploitation du droit de copie - 20 rue des Grands Augustins, 75006 Paris PREAMBULE Un des aspects essentiels à maîtriser pour concevoir une structure en bois est celui des assemblages. Qu’ils soient réalisés de manière traditionnelle en bois, ou par l’intermédiaire de connecteurs métalliques ou autres (tiges, plaques, assembleurs tridimensionnels, etc.), les assemblages sont stratégiques pour la performance fonctionnelle et économique des structures bois. La performance des assemblages est d’autant plus importante dans les zones de fort vent, les zones sismiques, et dans les structures soumises à de fortes charges ou moments d’encastrement importants. La compétition de la structure bois, dont les assemblages sont relativement souples, avec d’autres structures telles les structures acier, béton ou la maçonnerie accentue encore l’importance des assemblages. Le dimensionnement des assemblages en situation d’incendie doit permettre de répondre à l’exigence réglementaire de stabilité au feu de la structure. Dans le cas des assemblages métal-bois par ferrures métalliques (plaques ou éléments tri- dimensionnels pliés ou mécano-soudés), l’Eurocode 5 partie « Feu » et son Annexe Nationale combine des dispositions qui lui sont propres avec un renvoi vers l’Eurocode 3. Ceci conduit à une méthode de dimensionnement de ces assemblages peu ergonomique au quotidien. C’est dans ce cadre que le CODIFAB (Comité professionnel de Développement des Industries Françaises de l'Ameublement et du Bois), à la demande des organisations professionnelles UMB FFB (Union des Métiers du Bois), CAPEB UNA CMA (Union Nationale Charpente Menuiserie Agencement) et UICB (Union des Industriels et Constructeurs Bois), a confié à C4Ci et au FCBA le soin de réaliser un guide pour le dimensionnement des assemblages métal-bois par ferrures métalliques de structures bois en situation d’incendie. Le présent guide a pour objectif double de : - Rassembler en un seul et même document les méthodes de dimensionnement des assemblages métal-bois par ferrures métalliques en situation d’incendie conformes aux Eurocodes - Faciliter l’appropriation par le plus grand nombre des méthodes de justification des assemblages métal-bois courants en situation d’incendie aux Eurocodes, le cas échéant en présentant des méthodes simplifiées ou règles de moyens Pour mener à bien ce travail, C4Ci et le FCBA ont bénéficié de l’appui du CTICM (Centre Technique Industriel de la Construction Métallique) pour les éléments de dimensionnement en situation d’incendie des pièces métalliques , et se sont rapprochés des équipes nationales ayant travaillé sur ces sujets et disposant d’une expertise reconnue dans ce domaine, notamment le CSTB (Centre Scientifique et Technique du Bâtiment), le CUST (Centre Universitaire des Sciences et Techniques) de Clermont-Ferrand et le LERMAB (Laboratoire d'Etude et de Recherche sur la MAtériau Bois). La recherche de méthodes simplifiées et/ou règles de moyens a débouché sur des conditions en termes de taux d’effort maximum de l’assemblage à froid jugées très limitatives et peu économiques. A toutes fins utiles, ces résultats ont été conservés dans le guide et positionné en fin de document. En conséquence, le guide positionne dans un premier temps son usage et son domaine d’application et se concentre ensuite sur la présentation des méthodes de dimensionnement, agrémentée d’un exemple. Les éléments présentés dans les pages qui suivent sont basés sur la règlementation et les normes en vigueur à la date de publication de ce guide. Les schémas et informations ont valeur d’exemple et n’exonèrent pas le lecteur de sa responsabilité et de l’exercice de ses devoirs professionnels. GLOSSAIRE ABRÉVIATIONS CODIFAB Comité professionnel de Développement des Industries Françaises de l'Ameublement et du Bois CAPEB Confédération des Artisans et Petites Entreprises du Bâtiment UNA CMA Union Nationale Charpente Menuiserie Agencement (fait partie de la CAPEB) FFB Fédération Française du Bâtiment UMB Union des Métiers du Bois (fait partie de la FFB) UICB Union des Industriels et Constructeurs Bois UNITÉS kg Kilogramme N Newton kN Kilonewton (1 kN = 100 daN = 1 000 N) N/mm2 Newton par millimètre carré (1 N/mm² = 1 MPa) mm Millimètre cm Centimètre ° Degré % Pourcent RÉFÉRENCES NORMATIVES NF EN 1991-1-2 Eurocode 1 – Action sur les structures - Partie 1-2 : Actions générales – Actions sur les structures exposées au feu (Juillet 2003) NF EN 1992-1-1 Eurocode 2 – Calcul des structures en béton - Partie 1-1 : Règles générales et règles pour les bâtiments (Octobre 2005) + A1 (Février 2015) NF EN 1992-1-1/NA Annexe Nationale Française à la NF EN 1992-1-1 (Mars 2016) NF EN 1993-1-1 Eurocode 3 – Calcul des structures en acier - Partie 1-1 : Règles générales et règles pour les bâtiments (Octobre 2005) NF EN 1993-1-1/NA Annexe Nationale Française à la NF EN 1993-1-1 (Août 2013) NF EN 1993-1-2 Eurocode 3 – Calcul des structures en acier - Partie 1-2 : Règles générales – Calcul du comportement au feu (Novembre 2005) NF EN 1993-1-2/NA Annexe Nationale Française à la NF EN 1993-1-2 (Octobre 2007) NF EN 1993-1-8 Eurocode 3 – Calcul des structures en acier - Partie 1-8 : Calcul des assemblages (Décembre 2005) NF EN 1993-1-8/NA Annexe Nationale Française à la NF EN 1993-1-8 (Juillet 2007) NF EN 1995-1-1 Eurocode 5 - Conception et calcul des structures en bois - Partie 1-1 : Généralités - Règles communes et règles pour les bâtiments (Novembre 2005) + A1 (Octobre 2008) + A2 (Juillet 2014) NF EN 1995-1-1/NA Annexe Nationale Française à la NF EN 1995-1-1 (Mai 2010) NF EN 1995-1-2 Eurocode 5 - Conception et calcul des structures en bois - Partie 1-2 : Généralités - Calcul des structures au feu (Septembre 2005) NF EN 1995-1-2/NA Annexe Nationale Française à la NF EN 1995-1-2 (Avril 2007) NF EN 1090-2 Exécution des structures en acier et des structures en aluminium – Partie 2 : Exigences techniques pour les structures en acier (Juillet 2009) NF EN 10025 Produits laminés à chaud en acier de construction (Mars 2005) RECOMMANDATIONS CN2CM POUR LE DIMENSIONNEMENT DES ASSEMBLAGES SELON LA NF EN 1993-1-8 SOMMAIRE 1. DOMAINE D’APPLICATION ............................................................................................ 6 1.1. DOMAINE D’APPLICATION ................................................................................................................................................ 8 1.2. ARTICULATION DU GUIDE ................................................................................................................................................. 9 1.3. RAPPEL DES EXIGENCES REGLEMENTAIRES.......................................................................................................................... 10 2. DIMENSIONNEMENT DE L’ASSEMBLAGE PAR FERRURE METALLIQUE ............... 12 2.1. PRINCIPES DE DIMENSIONNEMENT ................................................................................................................................... 14 2.2. HYPOTHESES & DISPOSITIONS GENERALES ......................................................................................................................... 17 2.3. DIMENSIONNEMENT DES ASSEMBLAGES ............................................................................................................................ 20 2.4. RESISTANCE DE L’ACIER EN SITUATION D’INCENDIE .............................................................................................................. 32 3. EXEMPLES DE CALCUL .............................................................................................. 38 3.1. ASSEMBLAGE DE REPRISE DE CONTREVENTEMENT ............................................................................................................... 40 3.2. BOITIER DE PANNE SUR POUTRE....................................................................................................................................... 50 3.3. PIED DE POTEAU SIMPLE ................................................................................................................................................ 62 4. APPROCHE SIMPLIFIEE DU DIMENSIONNEMENT ................................................... 74 4.1. APPROCHE SIMPLIFIEE ................................................................................................................................................... 76 4.2. PIED DE POTEAU SIMPLE ................................................................................................................................................ 78 4.3. PIED DE POTEAU MOISE ................................................................................................................................................. 82 4.4. CANTILEVER ................................................................................................................................................................ 86 6 1. DOMAINE D’APPLICATION 2. DIMENSIONNEMENT 3. EXEMPLES DE CALCUL 4. APPROCHE SIMPLIFIEE 1. DOMAINE D’APPLICATION DOMAINE D’APPLICATION 7 1. DOMAINE D’APPLICATION 2. DIMENSIONNEMENT 3. EXEMPLES DE CALCUL 4. APPROCHE SIMPLIFIEE INTRODUCTION Le présent guide a pour objectif double de : - Rassembler en un seul et même document les méthodes de dimensionnement des assemblages métal-bois par ferrures métalliques en situation d’incendie conformes aux Eurocodes - Faciliter l’appropriation par le plus grand nombre des méthodes de justification des assemblages métal-bois courants en situation d’incendie aux Eurocodes, le cas échéant en présentant des méthodes simplifiées ou règles de moyens En premier lieu, le domaine d’application de ce guide est décrit, afin d’en préciser la portée et les exclusions. La seconde partie de cette section présente l’articulation du guide afin d’en faciliter l’appropriation et l’utilisation par le lecteur, notamment vis-à-vis des méthodes de dimensionnement présentées et de l’approche simplifiée présentée en fin de guide. Enfin, sont présentées à titre indicatif et de manière synthétique et non exhaustive les exigences réglementaires en termes de résistance au feu des éléments structuraux rencontrées dans les cas les plus courants, en vigueur à la date de rédaction du présent guide. Il convient de se reporter impérativement à la réglementation applicable à la date du projet et aux documents particuliers du marché pour définir avec précision les exigences s’appliquant à chaque ouvrage. 8 1. DOMAINE D’APPLICATION 2. DIMENSIONNEMENT 3. EXEMPLES DE CALCUL 4. APPROCHE SIMPLIFIEE 1.1. DOMAINE D’APPLICATION GENERALITES Ce guide s'applique aux assemblages métal-bois exposés à un uploads/Ingenierie_Lourd/ assemblage.pdf