le bois et le cnb 2005 - cecobois

Le bois et le CNB 2005 26 octobre 2010

Bureau de promotion des produits du bois du Québec /Centre d’expertise sur la construction commerciale en bois 1

Le bois et le CNB 2005Colloque sur la promotion du bois en Chaudière-AppalachesHôtel le GeorgesvilleSt-Georges-de-Beauce, 26 octobre 2010

Christian Dagenais, ing., M.Sc.Conseiller technique

Bureau de promotion des produits du bois du Québec /Centre d’expertise sur la construction commerciale en bois979 Ave de Bourgogne, bureau 520Québec, Qc, G1W 2L4Tél: (418) 650-7193Fax: (418) [email protected]

Colloque sur la promotion du bois en Chaudière-AppalachesHôtel le Georgesville, 26 octobre 2010

© Cecobois 2010. Tous droits réservés. Reproduction interdite.

Objectif

• Sensibiliser aux principes de conception des charpentes en bois conformément au Code national du bâtiment 2005

• Prendre connaissance

– Des méthodes de conformité au CNB

– Des charges de conception

– Des systèmes structuraux en bois

mailto:[email protected]





Plan de la présentation

1. Code national du bâtiment 2005 (CNB)

2. Conformité au CNB

3. Solutions acceptables

a) Partie 9

b) Partie 4

c) Partie 3

4. Solutions de rechange

5. Conclusion



1. Code national du bâtiment 2005

• Code national modèle axé sur les objectifs

• Principaux avantages

– Clarté : plus facile à comprendre et à appliquer

– Souplesse : meilleure adaptabilité aux innovations de conception, aux rénovations et aux nouvelles technologies





1. Code national du bâtiment 2005

• Volume 1– Division A

• Application, objectifs et énoncés fonctionnels

– Division B• “Solutions acceptables”

• Méthode traditionnelle

– Division C• Dispositions administratives

• Volume 2• Annexes,

données climatiques, etc.

• Guide de l’utilisateur – Partie 4



2. Conformité au CNB

Conformité

au CNB selon

SOLUTIONS ACCEPTABLES(division B)

SOLUTIONS DE RECHANGE

Côté “PRESCRIPTIF”…et la voie facile!!

Côté “OBJECTIF”…plus innovateur!!!






Partie 9 : Maisons et petits bâtiments

Applicable si ces critères sont respectés

– Usages principaux• Groupe C – Habitations

• Groupe D – Bureaux

• Groupe E – Commerces

• Groupe F-2 et F-3 – Industriels à risques moyens et faibles

– Hauteur de bâtiment ≤ 3 étages

– Aire de bâtiment ≤ 600 m² (± 6455 pi²)

– Portée libre ≤ 12,2 m (40 pi)




9.23 Construction à ossature de bois

• Applicable à l’ossature légère de bois seulement

– Tout autre système doit être calculé selon la partie 4

• Ossature légère de bois

– Éléments répétitifs

(espacement ≤ 610 mm (24 po))

– Portées libres ≤ 12,2 m (40 pi)

– Surcharge de plancher ≤ 2,4 kPa (50 lb/pi²)

– DRF d’au plus ≤ 45 min






Partie 4 : Règles de calcul

Applicable si ces critères sont respectés

– Tous les bâtiments de « Protection civile »

– Tous les usages principaux (groupes A à F-3)• Groupe A – Réunion (salles de spectacle, restaurants, arénas…)

• Groupe B – Soin et de détention

• Groupe F-1 – Industriel à risques élevés

• Groupes C, D, E, F-2 et F-3 – tel que précédemment

– Toute non conformité à la partie 9• Hauteur de bâtiment > 3 étages

• Aire de bâtiment > 600 m² (~6455 pi²)

• Portée libre > 12,2 m (40 pi)





– Charge d’utilisation

– Charge permanente

– Charge de neige

– Charge de vent

– Charge sismique






Partie 4 : Règles de calcul– Ne fait pas de distinction entre les matériaux

• Chaque structure est conçue selon des charges à supporter– Pas de matériau plus fort qu’un autre !!!

– Charge d’utilisation• Selon l’usage anticipé des surfaces de planchers

– Musées : 4,8 kPa (100 lb/pi²)

– Bureaux : 2,4 kPa (50 lb/pi²)

– Planchers résidentiels : 1,9 kPa (40 lb/pi²)

– Etc...

– Charge permanente• Inclut le poids total de la charpente, incluant le revêtement

extérieur et la finition intérieure

• Plus elle est élevée, plus elle sera pénalisante pour le sismique !





– Charge de neige• Selon la configuration et l’accumulation de neige possible

– Toit plat

– Toit à 2 versants

– Toit en contrebas

– Etc...

+ VENT =







– Charge de neige





– Charge de vent• Selon la configuration et l’exposition au vent du bâtiment

Terrain ouvert Terrain rugueux







– Charge sismique• Selon la configuration du bâtiment et la qualité du sol

– Type de système résistant aux forces sismiques (SRFS)

» Murs de refend et diaphragme cloués

» Ossature à ductilité moyenne (ex: assemblages avec rivets)

» Ossature à ductilité restreinte (ex: assemblages avec boulons)





– Charge sismique• Directement proportionnel au poids du bâtiment (D + 0,25∙S)

– Bois est plus léger que l’acier ou le béton, donc nécessairement un poids de bâtiment plus faible

» Acier : 7 850 kg/m³

» Béton : 2 400 kg/m³

» Bois : 550 kg/m³

• Indirectement proportionnel aux coefficients de ductilité (Rd) et de sur-résistance (Ro) du SRFS

– Ossature de bois = les plus performants (pour catégorie où Rd = 3)

» Murs de refend et diaphragmes cloués : RdRo = 5,1

» Ossature à ductilité moyenne : RdRo = 3,9

» Ossature à ductilité restreinte : RdRo = 2,6






Partie 3 : Protection contre l’incendie, sécurité des occupants et accessibilité

• Classifie tout bâtiment, ou toute partie de bâtiment, ainsi que le type de construction autorisé selon:

• Son usage principal, sa hauteur et son aire

• Le nombre de façades sur rue

• L’utilisation, ou non, d’un système de protection incendie (gicleurs automatiques)




3.2.2 Construction et dimensions des bâtiments selon l’usage

– Prescrit le type de construction afin de prévenir la propagation du feu et l’effondrement dû au feu

ConstructionINCOMBUSTIBLE

ConstructionCOMBUSTIBLE

Photo : ICCA-Québec Photo : Cecobois






3.1.5 Construction incombustible

– Type de construction dans laquelle un certain degré de sécurité incendie est assuré grâce à l’utilisation de matériaux incombustibles pour les éléments porteurs

– Permet toutefois que la

plupart des matériaux

de finition et d’éléments

non-porteurs soient

combustibles

Photo : La Sécurité Incendie dans les Bâtiments, CCB 1997




• Effet de la température sur les résistances des matériaux dits « résistants au feu »

Source : Buchanan (2001)

ACIER






• Effet de la température sur les résistances des matériaux dits « résistants au feu »

Source : Buchanan (2001)

BÉTON




• Effet de la température sur une poutre






• Matériaux combustibles autorisés dans une construction incombustible

• Matériaux de couverture (3.1.5.3)

• Fenêtres en bois (3.1.5.4)

• Composants et revêtements extérieurs de murs

extérieurs non-porteurs (3.1.5.5 et 3.2.3.7)

• Menuiseries, portes, cadres, armoires (3.1.5.7)

• Éléments de plancher (3.1.5.8)

• Revêtements intérieurs de finition (3.1.5.10)

• Isolants combustibles (3.1.5.12)

• Cloisons (3.1.5.13)

Autorisés selon leur indice de propagation de la flamme (3.1.13)




Hôtel de ville de Baie St-PaulPalais Montcalm

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3.1.4 Construction combustible

– Se dit d’une construction réalisée avec des matériaux combustibles (qui peuvent « potentiellement » alimenter un incendie au sens du CNB)

– Comprend1) La construction en gros bois d’œuvre

2) La construction à ossature légère de bois




Gymnase de l’école Vision (Québec)






Usine de La Charpenterie (Chicoutimi)




Résidence du Domaine Baie-Jolie (Pointe-du-Lac)






Hôtel Holiday Inn (St-Hyacinthe)




3.1.4.6 Construction en gros bois d’œuvre

– Type de construction combustible dans laquelle on assure un certain degré de sécurité incendie en :• Spécifiant les dimensions minimales des éléments structuraux

• Spécifiant l’épaisseur et la composition des planchers et des toits de bois

– Inclut le bois massif, le bois lamellé-collé et le Parallam®






Manège équestre à Magog (Qc)




Complexe de soccer intérieur du Parc Chauveau à Québec (Qc)






Poste frontalier à Armstrong (Qc)




3.1.4.6 Construction en gros bois d’œuvre

• Dimensions minimales indiquées sont conformes à un degré de résistance au feu d’au plus 45 minutes

Constructionsupportée

Élémentstructural

Bois massif(mm)

Lamellé-collé(mm)

Bois rond(mm)

Toit seulement

Poteaux 140 x 191 130 x 190 180

Arcs partant du sommet des murs ou aboutements

89 x 140 80 x 152 -

Poutres et fermes 89 x 140 80 x 152 -

Arcs partant du niveau du plancherou à proximité

140 x 140 130 x 152 -

Planchers, planchers et toits

Poteaux 191 x 191 175 x 190 200

Poutres, fermes et arcs140 x 241191 x 191

130 x 228175 x 190

-






• 3.1.4.6 Construction en gros bois d’œuvre




3.2.2.16 Toits en gros bois d’œuvre






3.2.2.16 Toits en gros bois d’œuvre

1) Sauf indications contraires aux articles 3.2.2.20 à 3.2.2.83, le toit d’un bâtiment d’au plus 2 étages de bâtiment peut être de construction en GBO, quel que soit l’aire du bâtiment ou le type de construction requise, pourvu que le bâtiment soit entièrement protégé par gicleurs

2) Éléments porteurs mis en œuvre à l’étage situés immédiatement au-dessous d’une ossature de toit qui peut être de construction en GBO peuvent également être de construction en GBO

Tous les bâtiments d’un étage entièrement protégés par gicleurs

peuvent être d’une construction en gros bois d’œuvre

(bois massif, lamellé-collé ou en PSL)








3. Solutions acceptablesb) Partie 3



3. Solutions acceptablesb) Partie 3

• Selon cette partie 3 du CNB, les bâtiments commerciaux (groupes D et E) peuvent atteindre :

– 3 étages sans système de gicleurs

– 4 étages avec système de gicleurs

– Selon le nombre d’étages, avec gicleurs, la superficie maximale permise est de 14 400 m² (groupe D)

Sources : O’Connor, J. (2006), McKeever et al (2006), cecobois (2007)

90% des constructions ont moins de 3 étages !!!

75% des constructions ont moins de 2 000 m² !!!






• Pas un nouveau concept…

– Section 2.5 du CNB 1995 autorisait les « équivalents »

• Quand l’utiliser?

• Qui la demande?

• Qui l’évalue?

• Niveaux de performance minimale?

• Documents à soumettre?

– Documents de référence disponible au

www.nationalcodes.ca




OSSécurité

OS1OS2OS3OS4OS5

OHSanté

OH1OH2OH3OH4OH5

OAAccessibilité

OA1OA2

OPProtection incendie & dommages structuraux

OP1OP2OP3OP4

4 objectifs

http://www.nationalcodes.ca/






F02 : limiter la gravité et les effets d’un incendie ou d’une explosion

46 énoncés fonctionnels

F04 : retarder la défaillance ou l’effondrement provoqué par les effets d’un incendie

F20 : supporter les charges et les forces prévues et y résister

Etc…




Exemple 1

– 3.2.2.52 Groupe D, au plus 4 étages, protégé par gicleurs

– Construction combustible d’au plus 3 600 m²

– Objectifs• OP1.2 : Limiter la probabilité qu’un bâtiment soit exposé à un risque

inacceptable de dommages sous l’effet d’un incendie ou d’une explosion touchant des aires au-delà de son point d’origine *OP1.2+

• Etc...

– Énoncés fonctionnels• F04: Retarder la défaillance ou l’effondrement provoqués par les effets

d’un incendie

• Etc...






Exemple 1 (suite)

– Attribution objectifs/énoncés fonctionnelsLa solution de rechange doit {énoncé fonctionnel} afin de {raison} pour des raisons liées à {objectifs}.

[F04-OP1.2] : La solution de rechange doit [F04] retarder la défaillance ou l’effondrement provoqué par les effets d’un incendieafin de [OP1.2] limiter la probabilité que le bâtiment soit exposé à un risque inacceptable de dommages sous l’effet d’un incendie ou d’une explosion touchant des aires au-delà de son point d’originepour des raisons liées à la sécurité incendie du bâtiment [OP1].

Séparation coupe-feu (planchers) ≥ 1 heure

COMPARTIMENTATION !!




Exemple 2

– 3.2.2.51 Groupe D, au plus 6 étages, protégé par gicleurs• Construction incombustible d’au plus 7 200 m²

– Attribution objectifs/énoncés fonctionnels• [F03-OP1.2] + [F04-OP1.2,OP1.3+ → planchers doivent former

une séparation coupe-feu d’au moins 1 heure

• [F04-OS1.3+ → murs, poteaux et arcs porteurs doivent avoir

un DRF au moins égal à celui exigé pour la

construction qu’ils supportent

• Etc...Mêmes objectifs et

énoncés fonctionnels que 3.2.2.52…






Bureau de la CSN FondAction (Québec)– 6 étages, 5 575 m² (60 000 pi²), 22,8 m de haut (75 pi)

– 3 niveaux de stationnement souterrain de 930 m² (10 000 pi²)

Architecte : Gilles Huot, GHA Atelier d’architectureIngénieur en structure : Bureau d’Études Spécialisées

Photo : FPInnovations




Bureau de la CSN FondAction (Québec)

• Poutres, colonnes et platelage de 89 mm en bois lamellé-collé Nordic Lam• Noyau central en béton

Photo : FPInnovations

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Credit Valley Hospital (Mississauga, Ont.)

Architecte : Farrow Partnership Architects inc.





Photo : Ontario WoodWorks!










Vancouver Convention Center (Vancouver)

Photo : www.vancouverconventioncentre.comArchitectes : MCM/DA + LCM Architects

• 111 500 m² (1,2 millions pi²)• 60% construit au-dessus du sol• 40% construit au-dessus de l’eau

Photo : Nic Lehoux (www.e-architect.co.uk)

• Le plus grand toit vert au Canada






Vancouver Convention Center (Vancouver)Bois d’apparence en Sapin Douglas et Pruche de l’Ouest

Photo : BC WoodWORKS!




Complexe résidentiel REMY (Richmond, C.-B.)

6 étages à ossature légère de bois188 unités répartis sur 3 bâtiments

17 650 m² (190 000 pi²) de superficie totale

Image : Patrick Cotter Architects






Complexe résidentiel REMY (Richmond, C.-B.)

Originalement conçu en acier…mais converti en bois depuis le changement au BC Building Code

Économie de 12% !!(4,8$ millions sur un coût

total de 40$ millions)




Apple Valley Senior Housing (Kelowna, C.-B.)

5 étages à ossature légère de bois72 unités de résidence supervisée

Réalisé depuis le changement au BC Building Code

Image : Photography West






Résidence d’étudiants à UBCO (Kelowna, C.-B.)

5 étages à ossature légère de bois212 chambres d’étudiantsRéalisé depuis le changement au BC Building Code

Photo : Photography West

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Library Square (Kamloops, C-.B.)

5+1 (5 étages à ossature de bois sur 1 étage en béton)151 unités








Originalement conçu en acier…mais converti en bois depuis le changement au BCBC






Murs coupe-feu en bois tel que permis dans le nouveau Code 2005







Stadthaus «Timber Tower» (Londres)

Immeuble résidentiel9 étages (le plus haut du genre au monde)2 610 m² (28 000 pi²) de superficie

Architecte : Waugh Thistleton Architects

Ingénieur en structure : Techniker





Cage d’ascenseur entièrement en bois







Système structural de panneaux

«laminés-croisés» KLH (Autriche)




Bâtiments « passifs » de 5 étages (Berlin)

Infos : www.passivhaus-prenzlauer-berg.de

Photo : Cecobois

http://www.passivhaus-prenzlauer-berg.de/










Bâtiments « passifs » de 5 étages (Berlin)

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Bureaux/Condos de 7 étages (Berlin)

Kaden + Klingbeil ArchitektenPhotos : www.kaden-klingbeil.de

Infos : www.e3berlin.de

http://www.kaden-klingbeil.de/



http://www.e3berlin.de/






Bureaux/Condos de 7 étages (Berlin)

Photos : www.kaden-klingbeil.de



5. Conclusion

• Conception selon 2 méthodes :

1) Solutions acceptables (division B)

2) Solutions de rechange

• Il est FAUX de dire que le CNB interdit l’usage du bois dans la construction non résidentielle

• CNB 2005 ouvre la porte aux solutions de rechange (innovations) permettant aux concepteurs de se démarquer!








5. Conclusion

• L’introduction du nouveau CNB 2005 axé sur les objectifs permet d’aller au-delà des limites prescriptives de la division B

• De plus en plus de constructions multi-étagées à travers le monde à l’aide de Codes axés sur la performance/objectifs

Pine Square / Pacific Court, Long Beach, CA

Murray Grove à Londres, UKImmeuble locatif à Seattle, WA