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Guide technique sur les fermes de toits légères pour la construction commercial

Guide technique sur les fermes de toits légères pour la construction commerciale Une filiale du Bureau de promotion des produits du bois du Québec (BPPBQ) Guide technique sur les fermes de toits légères pour la construction commerciale Avant-propos Ce guide technique a pour but d’assister les ingénieurs et les architectes dans la conception de toitures utilisant des fermes de toit légères en bois. On y présente, entre autres, les avantages et particularités des fermes légères, ainsi que les principes de conception et les normes de calcul utilisées. Il met aussi l’accent sur les détails de construction et les exigences concernant l’installation au chantier. Les calculs montrés dans ce guide technique sont basés sur la norme CSA O86-01 (version réimprimée en février 2007) et les règles de calcul du TPIC 2007. Remerciements Les conseillers techniques de cecobois remercient particulièrement les représentants des membres fabricants et collaborateurs pour leurs commentaires constructifs su r les divers aspects techniques du présent guide : • Michel Lamontagne, ing., Bureau d’études Michel Lamontagne • Jacques Péloquin, ing., MiTek Canada Inc. • Stéphane Blanchette, ing., Clyvanor Ltée. • Pierre-André Bégin, ing., Structures St-Joseph Ltée. • Mario Labrie, ing., Groupe Distribution Toiture Mauricienne • Marc Asselin, ing., Structures R.B.R. Inc. Nous remercions également Simpson Strong-Tie, La Corporation des Systèmes Alpine et l'Association qué- bécoise des fabricants de structures en bois (AQFSB) pour les nombreux dessins d'étriers et de systèmes de toiture qui illustrent ce guide. 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 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 pour les versions futures. Guide technique sur les fermes de toits légères pour la construction commerciale I Table des matières AVANT-PROPOS I REMERCIEMENTS I RESPONSABILITÉS DU LECTEUR I TABLE DES MATIÈRES II LISTE DES TABLEAUX IV LISTE DES FIGURES IV 1 CENTRE D’EXPERTISE SUR LA CONSTRUCTION COMMERCIALE EN BOIS 1 2 Avantages environnementaux de la construction en bois 2 2.1 Avantages des fermes de toit légères en bois 3 3 DESCRIPTION DES FERMES DE TOIT LÉGÈRES EN BOIS 5 3.1 Bois 5 3.2 Connecteurs métalliques 6 4 CONCEPTION SELON LE CNBC 7 4.1 Norme de calcul 7 4.2 Classification du bâtiment 7 4.3 Particularités de chaque catégorie 7 4.3.1 Résidentiel (partie 9 du CNBC) 7 4.3.2 Agricole 9 4.3.3 Commerciale (partie 4 du CNBC) 11 4.4 Rôle et responsabilité des concepteurs 12 4.4.1 Information minimale à indiquer sur les plans de structure d’un bâtiment 13 4.4.2 Information minimale à indiquer sur les dessins techniques des fermes 14 5 CONCEPTION DES FERMES DE TOIT LÉGÈRES EN BOIS 14 5.1 Modèle analytique 14 5.2 Calcul des membrures 15 5.2.1 Calcul des membrures principales (supérieure et inférieure) 15 5.2.2 Calcul des membrures d’âme 16 5.2.3 Résistance au cisaillement 16 5.2.4 Coefficient de partage des charges (KH) 16 5.3 Calcul des largeurs d’appui 16 5.4 Calcul des flèches verticales et horizontales 17 5.4.1 Flèche verticale 17 5.4.2 Flèche horizontale 17 5.4.3 Contre-flèche 18 5.5 Support latéral 19 5.5.1 Support latéral des membrures d'âme : le lien continu 19 5.5.2 Ancrage des liens continus et de la membrure en diagonale 20 5.5.3 Support latéral des membrures d'âme : renfort en T (T-Brace) 22 5.5.4 Support latéral du chevron des fermes régulières 22 5.5.5 Support latéral du chevron des fermes avec soufflage parallèle de style « Piggy-Back » 22 5.5.6 Ancrage des liens continus sur le chevron 24 5.6 Conditions particulières 25 5.6.1 Porte-à-faux courts et longs 25 5.6.2 Appui à la membrure supérieure 26 5.6.3 Assemblage des fermes maîtresses à plis multiples 28 5.7 Paramètres pour une conception efficace et économique 28 5.7.1 Hauteur des fermes plates 28 5.7.2 Hauteur de la frise 29 5.7.3 Longs porte-à-faux pour toit à 4 versants 29 5.7.4 Joints compacts 30 5.7.5 Courtes coupes 30 II Guide technique sur les fermes de toits légères pour la construction commerciale 5.7.6 Hauteur minimale du talon 31 5.7.7 Nombre de liens continus 31 6 DÉTAILS D’ANCRAGE, ATTACHES ET ÉTRIERS 32 6.1 Attaches des fermes aux murs extérieurs 32 6.2 Emploi d'étriers standards 33 6.3 Transfert par contact bois-à-bois 34 6.4 Éviter les contraintes en traction perpendiculaire au fil 34 6.5 Attaches des fermes à une poutre d'acier 35 6.6 Ancrage des fermes de nous (« valley set ») perpendiculaires aux fermes 35 6.7 Ancrage des soufflages parallèles aux fermes (« piggy back ») 37 6.7.1 Support latéral procuré par des liens continus 37 6.7.2 Support latéral par un revêtement continu 37 6.8 Toiture à 4 versants 38 6.9 Modèles courants et spéciaux de fermes de toit 39 6.10 Détails pour les fermes pignons 40 7 CONTREVENTEMENT 40 7.1 Contreventement temporaire 40 7.2 Contreventement permanent 42 7.2.1 Concepts de contreventement permanent des fermes de toit 43 8 FABRICATION 45 8.1 Utiliser du bois sec 45 8.2 Limites physiques de fabrication (12 pi de hauteur max.) 45 8.3 Procédé de fabrication 46 9 MANUTENTION, INSTALLATION ET INSPECTION 46 9.1 Manutention 46 9.2 Installation 47 9.2.1 Principales directives concernant l’installation des fermes de toit 48 9.3 Inspection 49 9.3.1 Inspection des fermes en conformité avec les plans techniques 49 9.3.2 Inspection des fermes au chantier 50 10 DIVERS 50 10.1 Soulèvement des fermes de toit 50 10.2 Conditions humides et corrosives 52 10.2.1 Conditions humides 52 10.2.2 Conditions corrosives 52 10.3 Pistes de réparation de fermes 52 10.3.1 Connecteur endommagé ou manquant 52 10.3.2 Membrure brisée 53 10.3.3 Modification de ferme 54 10.3.4 Fermes maîtresses 54 10.4 Degré de résistance au feu 55 11 EXEMPLE DE CALCUL 55 11.1 Détermination des charges 56 11.2 Vérification de la membrure supérieure (panneau A-G) 56 11.3 Vérification de la membrure inférieure (panneau A-F) 57 11.4 Vérification de la membrure d’âme (G-E) 57 11.5 Calcul de la surface d’appui (figure 108) 59 11.6 Calcul du connecteur d’enture en traction (S1) 59 11.7 Calcul d’un joint de talon 61 12 FABRICANTS 62 13 RÉFÉRENCES 63 Guide technique sur les fermes de toits légères pour la construction commerciale III Liste des tableaux Tableau 1 Critères de flèche pour les fermes résidentielles (adapté de TPIC, 2007) 9 Tableau 2 Critères de flèche pour les fermes agricoles (adapté de TPIC, 2007) 10 Tableau 3 Critères de flèche pour les fermes commerciales (adapté de TPIC, 2007) 12 Tableau 4 Coefficient de partage des charges pour fermes légères en bois (adapté de TPIC, 2007) 16 Tableau 5 Directives d’appui à la membrure supérieure – Bois sur chant (adapté de TPIC, 2007) 27 Liste des figures 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 poutre1 de 7,3 m supportant 3 une charge de 14,4 kN/m Figure 4 Ferme maîtresse 3 Figure 5 Ferme de longue portée 3 Figure 6 Fermes de toit légères en bois 4 Figure 7 Fermes pour un coffrage 4 Figure 8 Église à Urnes (Norvège) bâtie au XII e siècle 4 Figure 9 Table d'assemblage de fermes légères en bois 4 Figure 10 Fermes de toit assemblées au sol 4 Figure 11 Principaux éléments constituant une ferme légère en bois 5 Figure 12 Exemples d'estampilles de classification du bois 5 Figure 13 Connecteurs métalliques (photo : MiTek) 6 Figure 14 Description des paramètres de flèche 9 Figure 15 Exemple d'un modèle analytique (adaptée du TPIC, 2007) 14 Figure 16 Exemple de modèle analytique au talon d'une ferme (adaptée de TPIC, 2007) 15 Figure 17 Exemples de modèle analytique de nœuds (adaptée de TPIC, 2007) 15 Figure 18 Détails d'appui 16 Figure 19 Renfort d’appui CP1- 6 de Simpson (dessins de MiTek Canada et Simpson Strong-Tie) 17 Figure 20 Flèche horizontale d'une ferme ciseau 17 Figure 21 Flèche horizontale d'un seul côté (ferme ciseau) 18 Figure 22 Effet de la contre-flèche 18 Figure 23 Liens continus 19 Figure 24 Stabilisation des liens continus 19 Figure 25 Ancrage des liens continus 20 Figure 26 Espacement des diagonales de stabilisation 21 Figure 27 Attache de la diagonale et du lien continu à leur point de rencontre 21 Figure 28 Renfort en « T » (« T-Brace ») 22 Figure 29 Support latéral du chevron d'une ferme régulière 22 Figure 30 Support latéral du chevron d'une ferme Piggy Back avec des liens continus 23 Figure 31 Support latéral du chevron d'une ferme Piggy Back avec un diaphragme 23 Figure 32 Contreventement des liens continus avec une ferme triangulée posée à plat 24 Figure 33 Détail d’ancrage d’une ferme triangulée posée à plat 24 Figure 34 Porte-à-faux long 25 IV Guide technique sur les fermes de toits légères pour la construction commerciale Figure 35 Porte-à-faux court sans renfort (adaptée de TPIC, 2007) 25 Figure 36 Porte-à-faux court avec cale de renfort (adaptée de TPIC, 2007) uploads/Ingenierie_Lourd/ ceco-guide-ferme-toit2-web.pdf