CONSTRUCTION PARASISMIQUE EN BOIS1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. Le matriau Observations post-sismiques Notions gnrales Types de structures porteuses Dalles et diaphragmes Coefficients de comportement Liaison aux fondationsPatricia BALANDIER pour DDE de la Martinique SECQUIP1

AVANT-PROPOSLe comportement non linaire forte dissipation dnergie des structures bois et leur masse rduite en font des systmes constructifs potentiellement intressants en zone sismique, bien que leurs domaines dapplication soient limits.2

1. LE MATERIAU BOIS Caractristiques physico-chimiques Classement Ractions aux attaques extrieures Fluage Rsistance mcanique Produits drivs3

GENERALITES Les caractristiques dterminantes du bois sont: Dtre compos de fibres capillaires sensiblement parallles entre elles. De contenir de leau: Libre dans les capillaires et les interstices Dimprgnation dans le tissu proprement dit.

Ces caractristiques vont dterminer le comportement mcanique du bois.4

CARACTERISTIQUES PHYSICO-CHIMIQUES DU BOISOutre les qualits mcaniques exposes plus loin: Bonne rsistance de la cellulose aux atmosphres corrosives Bon isolant thermique Rparation possible avec rsines poxydiques des lments porteurs Bon conducteur de leau (sensible limmersion) Avantage pour les traitements par bains Inconvnient pour leau non matrise 5

CLASSEMENT DES BOIS Les bois sont classs selon leurs qualits mcaniques qui dpendent notamment des dfauts (nuds prjudiciables en traction) qui abaissent leur rsistance et et leur rigidit. Il convient de nutiliser que des bois de qualit pour les pices susceptibles dtre trs sollicites. Les classes de I III sont de moins en moins rsistantes (abaissement des modules lastique et de rupture).6

Les bois comportant des nuds ne peuvent

pas travailler correctement en traction en raison des dviations des fibres.

7

VULNERABILITE AUX ATTAQUES EXTERIEURESIl est ncessaire de protger les bois contre: Les altrations biologiques Insectes Champignons

Le feu Progression dun cm / quart dheure (calcul tenue au feu), quon peu rduire par traitement.

Lhumidit (capillarit, intempries, humidit ambiante) Traitement des bois Conception architecturale

Lensemble de ces protections fait lobjet de rglementations et normes de mise en oeuvre qui ne doivent pas faire oublier la maintenance.

8

LE FLUAGE Le fluage est une dformation lente et irrversible en flexion acquise avec le temps (glissement des fibres les unes par rapport aux autres). La flche due au fluage augmente, puis se stabilise. Le coefficient q de fluage est fonction de lhumidit du milieu et des charges permanentes (ou prolonges). Le fluage rduit la rsistance des pices concernes. En gnral le bois saccommode mal de lhumidit permanente qui diminue sa dure de vie et sa rsistance en compression. Une faon de rsoudre le problme est de fabriquer des pices avec une contre-flche (lamell-coll).9

PROTECTION ARCHITECTURALE CONTRE LEAUEn raison de la sensibilit du matriau leau, il est ncessaire que le projet architectural prenne en compte la protection des bois, notamment: Remonte hors eau du soubassement de bton arm. Feuille tanche entre fondations et structure bois. Sabots mtalliques surlevs sous les poteaux. Dbords de toiture. Etanchit des lments couvrants10

RESISTANCE MECANIQUE DU BOIS (1) Les contraintes admissibles retenues pour le calcul dune structure en bois sont affectes dun coefficient thorique de scurit de 2,75 pour les pices en dimension demploi. Si lon se rfre des essais sur chantillons de bois sans dfaut, le coefficient varie en fait de 5 11. On note une forte dispersion des valeurs qui sont nanmoins trs favorables.11

RESISTANCE MECANIQUE DU BOIS (2)Valeurs des contraintes admissibles pour les bois de charpente Mode de sollicitation Compression axiale Traction axiale Flexion statique Cisaillement longitudinal Traction transversale sans cisaillement Compression transversale Contraintes de base forfaitaires pour bois sans dfaut Chne Rsineux 190 bars 180 bars 435 bars 363 bars 212 bars 202 bars 27 bars 22 bars 16 bars 54 bars 12 bars 30 bars

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COMPORTEMENT SOUS CONTRAINTES STATIQUES On considre 3 directions de travail: Axiale (sens des fibres): bonne rsistance en traction et compression, donc la flexion. Radiale (perpendiculaire aux fibres): trs faible rsistance en traction et en compression. Tangentielle (aux anneaux de croissance): idem.

Rapport rsistance/masse volumique excellent dans le sens des fibres En gnral faible rsistance au cisaillement (axial ou non) N-B: outre la rsistance dpend de lessence, de la vitesse de croissance et de la position dans le tronc de la pice.13

COMPORTEMENT SOUS CONTRAINTES DYNAMIQUESAux qualits et faiblesses de comportement sous charge statiques sajoutent les caractristiques suivantes: Bois = matriau rsilient (supporte un niveau lev de chocs et les vibrations sans altration) Rigidit et rsistance des pices de bois peu affectes par les charges cycliques de dure faible quelques secondes (25% suprieure charge statique prolonge). Faible ductilit sauf en compression perpendiculaire aux fibres (dimensionner gnreusement pour rester en phase lastique)14

PS-92 - 14.15 : Dissipation de lnergie Les

lments de structures, les assemblages, les structures capables de dissiper de lnergie sismique dans le domaine post-lastique sont dissipatifs. 14.151 : Elments en bois Les lments de structure en bois, ou en matriaux drivs du bois ne sont pas dissipatifs, sauf en compression transversale.15

LE CONTREPLAQUE Le croisement des plis successifs et les caractristiques de la colle permettent des performances nouvelles par rapport la structure initiale du bois. Les caractristiques transversales sont nettement amliores. Ces proprits mcaniques trouvent une application intressante dans la ralisation de diaphragmes et pales de stabilit.16

LE PANNEAU DE PARTICULES Ses fibres, orientes au hasard dans des plans parallles aux faces, sont agglomres sous pression chaud avec des rsines de synthse. Les caractristiques mcaniques sont intermdiaires entre celles des fibres et copeaux utiliss et celles des rsines. Perpendiculairement au panneau la contrainte admissible en compression est trs grande.17

LE LAMELLE-COLLE Matriau de structure trs utilis en raison de ses qualits de rsistance qui permettent des portes importantes en matrisant le problme du fluage. Ceci en raison de: Labsence de dfaut des bois utiliss Lalternance du sens de fibres Leffet des films de colle plus rsistants que le bois

Trs bon rapport rsistance / masse volumique18

2. Observations post-sismiques Les structures en bois acceptent des dformations

importantes de leurs assemblages qui ne mnent pas ncessairement leffondrement pour rupture fragile.

19

Sil ny a pas darrachement des liaisons,

mme suite des dformations trs importantes, leffondrement du btiment est progressif

20

Les dformations acquises de cette

construction, dont les assemblages nont pas lch, nont pas entran son effondrement

21

Ce que l'on veut viter: la dislocation totale par

faiblesse des assemblages non ductiles.

22

Qualits dvelopper par les dispositions du projet Masse rduite = inertie rduite Amortissement lev dans les assemblages bien conus Bois = matriau rsilient (supporte bien les chocs et les vibrations) Dans le sens des fibres: bonne rsistance en traction et compression Rapport rsistance/masse volumique excellent (sens des fibres)23

COMPORTEMENT DES STRUCTURES BOIS SOUS SEISMESErreurs de conception viter: Les missions post-sismique mettent en vidence la mauvaise adquation structures bois / sol meubles pais (Tsol leve) en raison de limpossibilit de ces structures se comporter comme un ensemble rigide. La prsence de toitures lourdes, lancrage insuffisant de la structure aux fondations, la prsence dlments de maonnerie au comportement trop diffrent et la rupture dlments structuraux dgrads sont galement des facteurs de ruine notables.24

3. Notions gnrales PS-92 - 14.1 : Principes gnraux Les constructions en bois situes en zone

sismique doivent rpondre aux exigences normatives et rglementaires en vigueur ; elles doivent en outre se conformer aux exigences supplmentaires de conception et de rsistance dfinies dans le prsent document.La typologie des structures bois pour les PS-92 est celle des textes normatifs.25

LES ASSEMBLAGES Un des grands intrts de la construction en bois est sa facilit de mise en uvre (prfabrication et montage sec). Traditionnellement les assemblages utilisent les forces axiales et vitent les forces transversales, cependant les assemblages de charpentiers possibles sous charges statiques sont dfavorables sous laction dynamique horizontale des sismes. La dformabilit des assemblages inhrente aux systmes constructifs en bois doit tre utilise comme un avantage pour la construction parasismique.26

COMPORTEMENT STATIQUE Au regard du comportement statique, un grand nombre de types dassemblage, notamment par dcoupes du bois, est possible. Ils doivent tre bannis en zone sismique car ils affaiblissent les pices de bois au cisaillement.

27

COMPORTEMENT DYNAMIQUE (1) En raison de la faible ductilit des pices de bois, la dissipation dnergie ne peut tre importante que dans les assemblages pour prserver les pices de structure dune rupture fragile. La stabilit densemble de la structure dpend donc de la bonne conception et ralisation des assemblages. Les assemblages de charpentiers fragiles ou diminuant de faon sensible les sections des pices de bois sont viter: Mi-bois, Tenons et mortaises Queue daronde

28

COMPORTEMENT DYNAMIQUE (2)Dans une structure: Le comportement des barres soumises au sollicitations dorigine sismique est pratiquement lastique jusqu la rupture, les assemblages, au contraire sont fortement non linaires. Les panneaux de remplissage peuvent: Par leur masse, augmenter la priode Par leur raideur, modifier celle de la structure Par leur ductilit contribuer laccroissement de lamortissement de la structure.29

PS-92 - 14.12 : dformabilit des assemblages Selon

leur composition, les assemblages des structures bois peuvent tre rigides ou semi-rigides. Les assemblages colls, bois sur bois, ou bois sur mtal, sont considrs comme des assemblages rigides. Les assemblages mcaniques raliss par des lments de liaison mtallique non colls sont considrs comme des assemblages semi-rigides. La dformation de ces assemblages sous charge monotone croissante peut comporter Une dformation initiale de mise en place, Une dformation lastique, Une dformation plastique.

30

Selon leur capacit de dformation post-

lastique, comme :

les

assemblages

sont

classs

Non ductiles ou fragiles, Semi-ductiles, Ductiles

On scarte ici du principe de rigidit des assemblages retenu en gnie parasismique pour les constructions en bton et en acier.31

PS-92 - 14.15 : Dissipation de lnergie Les lments de structures, les assemblages, les

structures capables de dissiper de lnergie sismique dans le domaine post-lastique sont dissipatifs. 14.15 : Assemblages Les assemblages rigides et les assemblages semirigides non ductiles, ne sont pas dissipatifs. Les assemblages semi-rigides (semi-ductiles et ductiles) sont dissipatifs.32

PS-92 - 14.2 : Les assemblages Les assemblages mcaniques utilisables dans les

constructions parasismiques sont ncessairement des assemblages dfinis par les rgles en vigueur... 14.2 : Typologie des assemblagescomportant :

Sont concerns, conforment aux rgles CB.71, les assemblagesdes pointes, des connecteurs dents, des boulons, des broches, des crampons associs des boulons, des anneaux associs des boulons.

Les assemblages ainsi raliss transmettent les efforts

directement dun bois lautre, ou indirectement au moyen dclisses, de plaques ou de goussets dfinis par les rgles en 33 vigueur.

TYPES DASSEMBLAGES (1)En zone sismique: Ils doivent tre conus de manire rsister aux soulvements et aux dplacements horizontaux gnrs par le mouvement sismique. Leur forme de doit pas favoriser les concentrations de contrainte dans le bois. Il convient dviter les entailles dans les fibres tendues, et plus particulirement dans les diagonales de contreventement34

TYPES DASSEMBLAGES (2) On optera pour des assemblages dissipatifs capables de subir des dformations plastiques cycliques avant rupture. La rsistance ultime du bois doit tre suprieure celle des assemblages.

35

ASSEMBLAGES CLOUES (1) Hors cas particulier du lamell-coll, le meilleur comportement observ sous sisme est celui des assemblages clous: les clous pntrent entre les fibres sans affecter la section utile de la pice. Le clouage multiple sur une surface importante permet une rpartition des efforts sur les multiples points de liaison de cette surface. La ductilit des clous est un facteur important de dissipation dnergie. Ces assemblages doivent videmment tre conus pour ne jamais travailler en traction.36

ASSEMBLAGES CLOUES (2) Le clouage peut se faire directement, mais de prfrence par lintermdiaire de plaques mtalliques perfores, ainsi la dissipation par ductilit des clous sajoute la dissipation dnergie par frottement des plaques. Les cornires doivent tre ductiles (acier doux) Les clous courts ou de fort diamtre ne devraient pas tre utiliss (arrachement ou trop faible ductilit au regard de la dtrioration des fibres). De mme, les vis dacier tremp sont plus rsistantes que les fibres du bois qui seront altres chaque cycle, moins que la vis narrive la rupture fragile, ce qui nest pas favorable non 37 plus.

ASSEMBLAGES CLOUES (3)Lutilisation de vis en acier tremp pour les assemblages peut savrer ncessaire pour prvenir larrachement des toitures en zone cyclonique. Il doit tre vit pour les autres cas de figure en raison de leur manque de ductilit.

Exemple de clouage avec plaque mtallique. La dissipativit se fait par les dformations hystrtiques du clou et de frottement de la plaque sur le bois.38

CONNECTEURS A DENTS La faible longueur des dents favorise larrachement des connecteurs pass un certain niveau de sollicitation. Afin de ne pas arriver la rupture fragile des assemblages, on vitera lutilisation de ce type de connecteur en zone sismique.

39

BOULONS ET BROCHES (1) Ces assemblages ne sont pas assez rigides: le retrait du bois aprs la mise en uvre et leffet du fluage permettent un jeu qui les affaiblit. Il est ncessaire au dpart quil ny ait aucun jeu entre le boulon (ou la broche) et le percement. Le filetage qui affaiblit le boulon ne doit pas concerner la longueur en contact avec le bois, mais doit tre suffisant pour permettre un resserrage ultrieur de lassemblage (travail fastidieux!) En outre, tout assemblage actif doit comporter au moins deux boulons avec crampons afin daccrotre la zone de transmission defforts.40

BOULONS ET BROCHES (2) La recherche de la ductilit de lassemblage interdit lusage de boulons de diamtre lev. A ce titre lEC8 prconise que les boulons de diamtre suprieur 16mm ne soient utiliss que pour les lments secondaires. Les assemblages boulons et anneaux sont considrs comme peu ductiles et ceux boulons et crampons comme semi-ductiles.

41

Exemple de

percement trop large : le jeu entre le boulon et le percement autorise des chocs rduisant la ductilit de lassemblage42

ASSEMBLAGES POUR LE LAMELLECOLLE (1) Larc articul en lamell-coll a un bon comportement lastique mais nest pas dissipatif. Le portique assembl est plus intressant en zone sismique car la dissipation dnergie est possible par dformation des liaisons. Dans ce cas les assemblages se font par une couronne de boulons.43

4. Les diffrents types de structures en bois Principes gnraux Panneaux porteurs Ossatures traditionnelles Ossatures en lamell-coll

44

PROBLEMATIQUE PARTICULIERE DU MANQUE DE RIGIDITE DENSEMBLE En dehors des joints colls, les assemblages ont un comportement semi-rigides. Aux cours des secousses violentes ils se dtriorent rapidement, ce qui entrane: des dformations irrversibles de la structure et des dommages aux lments non structuraux. une dissipation dnergie importante.

Ce dfaut apparent est la base de la conception des structures bois en zone sismique qui vise le non effondrement et la sauvegarde de vies humaines.45

4.1. PRINCIPES GENERAUX DE CONCEPTION (1) En ce qui concerne le parti architectural on respectera les dispositions gnrales de bon comportement sous sismes (favorisant une rponse aussi homogne que possible de la structure). En dehors des structures en lamell coll, il est ncessaire de sen tenir de faibles dimensions en raison du comportement des assemblages et du problme de conception adquate des liaisons entre les niveaux.46

PRINCIPES GENERAUX DE CONCEPTION (2) Il convient dviter les structures non dissipatives (hors lamell-coll qui peut ventuellement tre conu et dimensionn pour rester dans le domaine lastique) Par consquent on recherchera: Des zones de plastification (assemblages) nombreuses Lhyperstaticit (requise) En effet, sous secousses violentes, la redondance de la structure permet une redistribution des efforts des lments les plus sollicits vers les lments voisins grce aux glissements des assemblages.47

CONTREVENTEMENT Les planchers, pans de toiture et plan des entraits de charpente doivent former des diaphragmes rigides. Les pales de stabilit doivent tre places de faon symtrique, en nomettant aucune faade et de prfrence proximit des angles. Si le plan est allong il est ncessaire de disposer des pales intermdiaires intrieures. Les tages ne doivent pas tre plus rigides que le rez-de-chausse. En cas de dcalages entre niveaux, les pales de stabilits doivent tre prsentes au droit des 48 dcalages sur les diffrents niveaux.

PS-92 - 14.31 : Dispositions constructivesa) Appuis Tous les appuis doivent comporter une liaison mcanique.

Les fixations et les supports doivent tre conus de manire viter que les lments supports nchappent leur support.

b) Systmes constructifs Les systmes constructifs doivent tre conus de telle sorte

que la rupture de lun de leurs lments secondaires ne puisse pas entraner deffondrement en chane.

c) Stabilit Le nombre des dispositifs de stabilit doit tre suprieur ou

gal deux dans la direction de calcul.

49

PS-92 - 14.15 : Dissipation de lnergie Les lments de structures, les assemblages, les

structures capables de dissiper de lnergie sismique dans le domaine post-lastique sont dissipatifs. 14.15 : Structures Les structures comportant des assemblages dissipatifs sont considres comme dissipatives, en proportion de la ductilit et du nombre dassemblages.50

4.2. PANNEAUX PORTEURS (1)Les prcurseurs des constructions en murs porteurs ossature bois sont les maisons colombage remplissages divers. La conception actuelle sans remplissages lourds requiert des assemblages adquats. Bien assises sur des sols fermes, ces constructions peuvent rsister aux sismes les plus violents. En cas de dcrochement (plan en L), il convient, pour raidir les diaphragmes, de prolonger les faades par des poutres traversant le btiment sur toute sa largeur. Ceci afin que les efforts du diaphragme soient bien transmis vers les pales.51

PANNEAUX PORTEURS (2)Conception de lossature: Les montants sont espacs au plus de 60 cm (40 cm sils reoivent un voile en panneaux de fibres) et fixs leurs extrmits une traverse basse et une traverse haute. Lpaisseur des montants et des traverses ne doit pas tre infrieure 50mm. Le contreventement (pales de 12O cm minimum), pour 30% minimum de la longueur du panneau, et dans un rapport H/l maximum de 2/1 peut tre obtenu par: Voile travaillant Triangulation

Les panneaux doivent tre orthogonaux et relis par un chanage horizontal (lisse continue) qui les relie et rpartit les charges horizontales et verticales. Les joints du chanage ne doivent pas se trouver proximit des joints des 52 traverses.

PANNEAUX PORTEURS (3)

53

PANNEAUX PORTEURS (4)Contreventement par voile de contreplaqu, Le voile rigide, dit travaillant est obtenu par clouage dun contreplaqu de 10 mm dpaisseur au moins tous les 15 cm maximum (10 cm en priphrie), sur une face au moins de lossature (mmes rgles de mise en uvre que pour les diaphragmes de bois). Les plaques sont en gnral poses verticalement et ne doivent pas avoir de raccords sur la hauteur du panneau de la lisse basse la sablire. En cas de pose horizontale, les bords doivent tre fixs sur des entretoises ayant la mme section que les montants. En cas de construction tage, les panneaux doivent 54 tre poss de manire solidariser les deux niveaux.

Liaison du voile travaillant aux lisses suprieures. La

liaison par multiclouage au travers dun fer plat perfor est beaucoup plus ductile que la liaison par vis. 55

Exemple de voile travaillant commercialis aux Etats-

Unis (Strong wall Simpson) La partie pale de stabilit du panneau est fabrique en usine, 56 puis intgre sur chantier lossature.

Test de rsistance aux dformations cycliques

de pales de stabilit industrielles

57

A gauche renforcement du panneau au droit dune

poutre par un montant spcifique. A droite, schma de mise en place de la pale dans 58 lossature sur chantier

Chantier dune construction en bois

contrevente par voiles travaillant Kob59

PANNEAUX PORTEURS (5)Voiles de planches cloues en diagonale La pose de ces planches ( 45 par rapport aux montants ) peut galement constituer un voile rigide. Si les planches ont moins de 15 cm de large on doit utiliser 2 clous par montant, sinon 3. N-B: les voiles de panneaux de particules ou de fibres sont moins efficaces, nayant pas la mme rsistance en traction et en compression. Si on les utilise, une paisseur minimale de 13mm et une masse volumique de 650kg/m3 est requise.60

PANNEAUX PORTEURS (6) Types de voiles

61

PANNEAUX PORTEURS (7)Pose damortisseurs de voiles travaillant En cas de sisme, les dformations de lossature entranent la dissipation dnergie par dformation des clous qui lient le voile lossature, la rigidit de celui-ci limitant les dformations (dommages structuraux et non structuraux acquis la fin du sisme). Afin de favoriser la dissipation dnergie hors du clouage voile-structure, la mise en place damortisseurs est pratique dans les rgions sismique tradition de bois.62

PANNEAUX PORTEURS (8)Pose damortisseurs sur les voiles travaillant Ces amortisseurs en triangles dformables muni de garnitures de freins sont disposs dans les angles du panneau, zones les plus sollicites au maintien desquelles ils contribuent. La rigidit des amortisseurs doit tre infrieure celle des assemblages clous. Ce dispositif peut permettre de dissiper jusqu 60% de lnergie communique au panneau.63

PANNEAUX PORTEURS (9) Amortisseurs sur les voiles travaillant

64

PANNEAUX PORTEURS (10)Contreventement par triangulation (1) La pose dcharpes amliore la rsistance des panneaux porteurs. Elle est recommande notamment en cas dutilisation de panneaux de particules ou de fibres dont la rigidit est faible. Il est recommand de poser les charpes prs des ouvertures avec une pente comprise entre 45 et 60. Ceci implique que les charpes croisent plusieurs montants. Les rsultats des essais montrent quil est prfrable dutiliser des charpes embreves plutt que dinterrompre les montants. 65

PANNEAUX PORTEURS (11)Contreventement par triangulation (2) Il est prfrable dviter les charpes courtes qui brident les poteaux et les soumettent des efforts de cisaillement.66

PANNEAUX PORTEURS (12)Mise en uvre des linteaux Les linteaux brident les montants et les soumettent des efforts de cisaillement. Aussi il convient de les poser en appui sur les montants qui encadrent les ouvertures, et de les doubler (faces externe et interne). Le cadre ainsi constitu doit tre assez rigide pour ne pas solliciter les menuiseries

67

PANNEAUX PORTEURS (13)Continuit des descentes de charge Les traverses basses des pales de stabilit doivent reposer sur une solive ou une entretoise (de mme section) selon la direction qui est la leur.68

PANNEAUX PORTEURS (14)Ancrage des panneaux dans les soubassements Lancrage des lisses basses et des pales de contreventement doit pouvoir rsister aux charges horizontales. Pour les lisses on peut utiliser des boulons dancrage de 12 mm de diamtre dune longueur de 25 cm minimum et espacs au maximum de 1,20m. Les lisses doivent tre continues dans la mesure du possible. En cas de raccord, un boulon dancrage 15 cm de part du raccord 69 est ncessaire.

Cette cornire, fixer sur le coffrage avant de

couler le bton du soubassement dans lequel lancrage se fera, permet de positionner les tiges 70 filetes avec prcision

Les traverses infrieures ont des trous oblongs qui

permettent le rglage du positionnement du panneau avant serrage. A droite, aprs mise en place du panneau on voit un boulon court dancrage de la traverse infrieure et un boulon plus long prs du montant dextrmit de la pale pour ancrage de celui-ci par lintermdiaire dun 71 sabot spcifique

PANNEAUX PORTEURS (15)Ancrage des pales aux fondations ou entre niveaux Leurs fixations doivent rsister larrachement. Il est souhaitable de doubler les montants dextrmit des pales qui sont particulirement sollicits. Lancrage par plats clous est satisfaisant pour les zones sismicit modre. En cas de sollicitation attendue leve lancrage boulonn est prfrable.72

PANNEAUX PORTEURS (16)

Ancrage des pales aux fondations ou entre niveaux

73

Type de sollicitations affectant les ancrages

boulonns par sabots. Ces sabots sont raidis par des joues triangulaires.

74

Mise en place dfinitive de la

pale avec sabot dancrage multi-boulonn pour une meilleure ductilit de lassemblage.

75

4.3. OSSATURES (1) Poteaux et outres de porte courante On distingue, selon la nature des liaisons: encastrements ou articulations: Les ossatures en portique croiss (autostables) Les ossatures contreventes Portiques longitudinaux ou transversaux Ossatures entirement articules

76

OSSATURES (2)Rgles gnrales pour un bon comportement en zone sismique: Ne pas dpasser deux niveaux Poteaux pleine hauteur (liaison poteau / poteau difficile raliser pour rsister aux charges horizontales). Problme de formation de rotules plastiques dans les nuds de portiques compromettant la stabilit densemble (prfrer un systme de murs porteurs ou ventuellement dossature contrevente)

Poutres devant rsister aux instabilits latrales H/b < 4.

Encadrement en bois des baies en faade, li lossature. 77

OSSATURES (3)Portiques croiss, rgles de mise en uvre Planchers et toiture doivent constituer des diaphragmes rigides Si les nuds sont rigides (non dissipatifs) ils doivent tre calculs pour des charges sismiques levs. Lemploi de nuds semi-rigide est priori prfrable mais leur dimensionnement est dlicat car lossature doit rester indformable sous charges permanentes ou variables (tolrance pour petites dformations lastiques) et nentrer dans les dformations postlastiques que sous charges sismiques importantes.78

OSSATURES (4)Assemblages semi-rigides des portiques Ils sont raliss au moyen de plaques mtalliques cloues dont lemprise est lensemble de la largeur de la pice de bois (afin dviter le fendage du bois). La dissipation dnergie est ralise par le comportement ductile des clous, et la rigidit densemble par la plaque qui peut tre affaiblie localement pour tre elle-mme ductile.79

Assemblages semi-rigides

Assemblages par plaques multicloues, droite,

la ductilit est amliore par une pice dassemblage prvue cet effet.

80

OSSATURES (5)Ossatures contreventes Elles ncessitent des pales de stabilit. Il est prfrable dviter le contreventement par remplissage en maonnerie: ils subissent des charges leves alors que leur comportement est mdiocre. Il convient dviter de solliciter les poteaux, que lon opte pour une triangulation en bois ou en acier. Les pales contreventes sont moins efficaces que les murs porteurs en raison de la localisation des charges transmises (ponctuelles au lieu de rparties). Les concentrations de contraintes limitent la capacit de la structure stocker et dissiper lnergie. 81

OSSATURES (6)Ossatures contreventes

82

CONTRLE DE QUALITE LEC8 demandera un contrle spcial pendant la construction des lments suivants, essentiels pour la rsistance de lossature aux sismes: Ancrages sur linfrastructure (fondations, soussol) Diagonales de contreventement Liaisons diaphragmes pales de stabilit Fixation des voiles de contreventement.83

4.4 OSSATURES LAMELLE-COLLE (Gnralits) Le lamell coll permet un changement de direction progressif (arcs plutt que portiques) et ainsi la conservation dun effort normal (axial) sur les pices de bois. La plus grande rsistance des pices et le contrle dingnierie qui y est associ en fait un systme constructif qui se comporte bien sous sisme. Les encastrements des portiques doivent tre raliss avec des couronnes de boulons ductiles pour les rendre semi-rigides.84

Dalles et diaphragmes Toitures Planchers

85

ToituresPrincipes respecter: Ancrage efficace de la charpente au reste de la structure Contreventement des diffrents plans (diaphragmes) Hors de ces plans, pour les pices travaillant en compression dispositifs anti-flambage (symtriques) Eviter les masses leves.86

Planchers Pour obtenir des diaphragmes rigides on utilise les mmes rgles de mise en uvre que pour les voiles travaillant (plaques ou planches 45) sur toute la surface du plancher. Les raccords de plaques doivent tre alterns et se trouver sur une solive ou une entretoise. Les solives et entretoises doivent tre doubles la priphrie des trmies pour les raidir. On peut coller et clouer les plaques ou planches pour rendre les diaphragmes plus rigides que les pales.87

6. Coefficients de comportement et dformations maximalesDuctilit des structures Facteur gomtrique : Prohiber pour les ossatures, les descentes de charges en baonnette, les viter pour les voiles. Dispositions constructives : - Eviter que les poutres jouent un rle de fusibles, - Utiliser des assemblages dissipatifs.

88

Choix du coefficient de comportement Les valeurs des coefficients q des rgles PS-92 pour les constructions en bois doivent tre considres comme provisoires et feront lobjet dune rvision aprs essais, simulations numriques et analyses post-sismiques.

89

Ductilit des assemblages :Elle est dfinie selon trois classes (rgles PS-92 - 14.25) I : ductilit faible II : ductilit moyenne III : ductilit forte La classe de ductilit dun assemblage est dtermine par voie dessai.90

Le coefficient de comportement peut tre choisi soit: en faisant seulement rfrence la dfinition rglementaire des structures selon les rgles CB 71 (tableau 14.41), soit par celle-ci, prcise de la classe de ductilit des assemblages, justifier (Tableau 14.42).

Coefficient minorant de 0,85 pour les structures moyennement rgulires et de 0,70 pour les structures irrgulires, avec q = 1 au minimum91

Tableau 14.41(Coef. q sans avoir justifier la ductilit des assemblages)Coefficient q 1 1,25 Type de structure Consoles Poutres joints cantilever Poutres Arcs 2 ou 3 articulations Charpente assemble par connecteurs ou anneaux Panneaux d'ossature bois voiles colls Charpente assemble par boulons Charpente assemble par pointes Portiques avec assemblages boulonns Panneaux d'ossature bois avec voiles clous92

1,5 2 3

Tableau 14.42Lutilisation de ce tableau implique la semi-rigidit des assemblages.Coefficient q 1 1,5 Type de structure Consoles Poutres joints cantilever Poutres Arcs 2 ou 3 articulations Charpente assemble par connecteurs ou anneaux Panneaux d'ossature bois voiles colls Charpente assemble par boulons (ductilit II) Portiques assembls par boulons (ductilit II) Charpente assemble par boulons (ductilit III) Charpente assemble par pointes (ductilit III) Portiques (ductilit III) Panneaux d'ossature bois (ductilit III) 93

2 2,5 1,5 2 3

Dformations maximales Selon larticle 14.53 des rgles PS-92, il faut justifier les dformations maximales en fonction de lintgrit requise pour les lments non structuraux, ou a dfaut de limiter ceux-ci 1/125 de la hauteur dtage considr sans excder 25 mm.

94

Liaison aux fondations Les fondations doivent tre suffisamment lourdes pour lester la construction et rigides pour viter les tassements diffrentiels. Quel que soit le type de structure, elle doit tre ancre pour rsister son arrachement. Sur sols meubles lusage de pieux peut tre prfrable.95

DEFAUT DANCRAGE STRUCTURE/FONDATIONS

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KOBE HABITATION DE BOIS

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KOBE

98

KOBE

99

KOBE

100

KOBE, TOITURES TROP LOURDES

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