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Guide technique sur la conception de bâtiments de 5 ou 6 étages à ossature légè

Guide technique sur la conception de bâtiments de 5 ou 6 étages à ossature légère en bois Volume 2 : Exemple de calcul d’un bâtiment de six étages à ossature légère en bois cecobois remercie Ressources naturelles Canada, le ministère des Forêts, de la Faune et des Parcs du Québec et la Société d’habitation du Québec pour leur contribution financière à la réalisation de ce guide. Guide technique sur la conception de bâtiments de 5 ou 6 étages à ossature légère en bois Volume 2 : Exemple de calcul d’un bâtiment de six étages à ossature légère en bois i Avant-propos Cette deuxième partie du Guide technique sur la conception de bâtiments de 5 ou 6 étages à ossature légère en bois présente un exemple de calcul pour un bâtiment de six étages. Cet exemple met l’accent sur les éléments importants de ce type de calcul, incluant : • le dimensionnement des principaux éléments porteurs, dont les murs (espacement des montants et vérification des lisses et sablières) ainsi que les poutres et colonnes; • le système de résistance aux charges latérales (murs de refend et diaphragmes) ; • le calcul du mouvement vertical anticipé. Équipe de rédaction Cet exemple de calcul a été rédigé par les conseillers techniques de cecobois : • Francois Chaurette,ing., conseiller technique, cecobois • Kim Lajoie, ing., conseiller technique, cecobois • Caroline Frenette, ing. PhD, conseillère technique, cecobois Remerciements Les conseillers techniques de cecobois remercient les spécialistes suivants pour leurs commentaires constructifs sur les divers aspects techniques de cet exemple de calcul : • Jean-Philippe Carrier, ing., Groupe Alco inc. • Claude Lamothe, ing., Intra-Bois inc. • André Bourassa, arch., Bourassa Maillé architectes • Kevin Below, Ph.D., ing., Douglas Consultants inc. • Marc Asselin, ing., Structure R.B.R. inc. • Jasmine B. Wang, Ph.D., ing., Conseil canadien du bois • Jelil Khelalfa, Service support technique Advance Design - America, GRAITEC Les images techniques ont été réalisées par Appalaches Solutions Bois inc. à l’aide du logiciel Cadwork La modélisation a été réalisée à l’aide des logiciels SAFIMC Bois de SAFI et Advance Design - America de GRAITEC. Responsabilités du lecteur Bien que cet exemple de calcul 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 (cecobois) n’est nullement responsable 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 technique sur la conception de bâtiments de 5 ou 6 étages à ossature légère en bois Volume 2 : Exemple de calcul d’un bâtiment de six étages à ossature légère en bois ii Table des matières Avant-propos i Équipe de rédaction i Remerciement i Responsabilités du lecteur i Table des matières ii 1 Description du bâtiment et des conditions de calcul 1 1.1 Conditions de calculs 1 1.2 Choix des systèmes structuraux 1 1.3 Configuration du bâtiment 2 2 Étapes à suivre pour la conception structurale du bâtiment 4 3 Calcul des charges latérales appliquées 5 3.1 Calcul des charges de vent 6 3.2 Calcul des charges sismiques 7 3.3 Sommaire des forces latérales 8 4 Choix préliminaire du système de résistance aux charges latérales 8 5 Validation des murs de refend du 1er étage – charges latérales 9 6 Calcul du système structural pour les charges gravitaires 9 6.1 Coefficient de durée d’application de la charge, KD 9 6.2 Surface tributaire 10 6.3 Murs porteurs 10 6.4 Mur extérieur – Axe 1 12 6.5 Mur extérieur – Axes A et G 13 6.6 Mur mitoyen – Axe 4 14 6.7 Mur intérieur des logements – Axe 9 14 6.8 Mur intérieur du corridor – Axes D et E 15 6.9 Poutres et colonnes à l’intérieur des logements – Axe 5 15 7 Calcul détaillé des charges latérales 19 7.1 Axe nord-sud 19 7.2 Axe est-ouest 33 7.3 Compilation des charges nord-sud et est-ouest 38 8 Calcul détaillé - Calcul des murs de refend 39 8.1 Calcul des membrures d’extrémité et des ancrages de retenue 41 8.2 Calcul des déformations 50 Guide technique sur la conception de bâtiments de 5 ou 6 étages à ossature légère en bois Volume 2 : Exemple de calcul d’un bâtiment de six étages à ossature légère en bois iii 9 Calcul détaillé - Calcul des diaphragmes 59 9.1 Axe nord-sud 59 9.2 Axe est-ouest 63 9.3 Compilation des résultats et dimensionnement du diaphragme 65 9.4 Calcul des déformations 67 10 Vérification du mouvement vertical 72 10.1 Mouvement vertical causé par le retrait 72 10.2 Mouvement vertical causé par la déformation élastique des éléments structuraux 72 10.3 Mouvement vertical causé par le fluage des éléments structuraux 72 10.4 Exemple de calcul du mouvement vertical 73 11 Résultats et recommandations 74 11.1 Résultats 74 11.2 Recommandations 75 12 Références 77 13 Annexes 78 Guide technique sur la conception de bâtiments de 5 ou 6 étages à ossature légère en bois Volume 2 : Exemple de calcul d’un bâtiment de six étages à ossature légère en bois iv Guide technique sur la conception de bâtiments de 5 ou 6 étages à ossature légère en bois Volume 2 : Exemple de calcul d’un bâtiment de six étages à ossature légère en bois 1 Cet exemple de calcul est basé sur un bâtiment d’ha bitation de six étages situé à Québec. Le bâtiment est muni d’espaces de stationnement souterrains. Comme exigé dans le guide Construction d’habita tions en bois de 5 ou 6 étages, fourni par la Régie du bâtiment du Québec (RBQ, 2013), la structure sou terraine du stationnement, ainsi que le plancher du rez-de-chaussée, sont en béton armé. Une structure à ossature légère en bois est érigée sur six étages à partir du rez-de-chaussée. 1.1 Conditions de calculs Habitation de type multilogements sur stationnement souterrain Classement du bâtiment selon le Code national du bâtiment (CNB) 2010 : Habitations, groupe C Lieu du projet : ville de Québec Charges gravitaires : Neige au sol : Ss = 3,6 kPa Sr = 0,6 kPa Neige au toit (toit plat) : S = (3,6 x 0,8) + 0,6 = 3,48 kPa Surcharge au plafond (comble) : 0,5 kPa Charge permanente au toit : 0,9 kPa Surcharge au plancher : 1,9 kPa (logements), 4,8 kPa (corridors, balcons et escaliers) Charge permanente au plancher (avec béton léger) : 1,66 kPa Charge des cloisons : 1,0 kPa (charge gravitaire), 0,5 kPa (pour calcul sismique) Charges de vent : Pression de vent horaire 1/50 : 0,41 kPa Données sismiques : Catégorie d’emplacement : D Sa(0,2) : 0,55 Sa(0,5) : 0,32 Sa(1,0) : 0,15 Sa(2,0) : 0,052 PGA : 0,30 1 Description du bâtiment et des conditions de calcul 1.2 Choix des systèmes structuraux • Murs à ossature légère en bois préfabriqués en usine et revêtus de panneaux d’OSB conformes à la norme CSA O325 : Pour les montants, du bois de sciage É-P-S classé visuel lement ou mécaniquement (MSR) est sélec tionné selon les exigences du calcul. Les lisses et sablières sont en bois de charpente composite de type LSL. Ce type de bois d’ingénierie est particulièrement utile pour limiter le mouvement vertical du bâtiment causé par le retrait en raison de sa faible teneur en humidité à la fabrication. • Systèmes de plancher en poutrelles ajourées ou en I : Les poutrelles ajourées ou en I permettent d’atteindre de plus grandes portées et causent moins de retrait que les solives traditionnelles en bois de sciage. Dans le système étudié, les poutrelles sont recouvertes de panneaux d’OSB conformes à la norme CSA O325 pour assurer la résistance des diaphragmes de plancher. Une chape en béton léger de 38 mm est aussi prévue sur les planchers afin d’assurer un niveau adéquat d’isolation acoustique. • Systèmes de toiture : Le système de toiture est composé de fermes légères plates en bois et recouvert de panneaux d’OSB conformes à la norme CSA O325 pour assurer la résistance du diaphragme du toit. La toiture est recouverte d’une membrane élastomère. Guide technique sur la conception de bâtiments de 5 ou 6 étages à ossature légère en bois Volume 2 : Exemple de calcul d’un bâtiment de six étages à ossature légère en bois 2 • Clous à pistolet pneumatique conformes à la norme ASTM F1667 : Les clous à pistolet pneumatique sont utilisés couramment sur les chantiers de construction et dans les usines de préfabrication de composants structuraux. Le choix du diamètre des clous à pistolet pneu matique est toutefois primordial. D’une part, il est important de choisir des clous permettant d’obtenir une résistance des murs de refend et des diaphragmes comparable à celle obtenue avec des clous ordinaires. D’autre part, les clous au diamètre sélectionné doivent être disponibles sur le marché. 1.3 Configuration du bâtiment La figure 1 et la figure 2 présentent les vues en plan du bâtiment étudié (fondations et 1er étage), uploads/Ingenierie_Lourd/ ceco-5214-guide-5-6etages-ossature-legere-part2-web-pdf.pdf