Calcul des structures en bois

471 Pages·2000·15 MB·french

by  Yves Benoit

5 5

EURO EURO E U R OC O D E

CODE CODE
Afin d’harmoniser les règles de conception des structures en bois entre les états membres de
l’Union européenne, les règles de calcul ont été unifi ées avec la publicati on de l’eurocode 5. La norme
européenne est composée de trois parti es : les règles générales, le calcul des structures au feu pour les
bâti ments et le calcul des ponts et des passerelles. Chaque document est accompagné d’une Annexe
s n s n
nati onale. i o i o
o o
i i
Comprendre les changements par rapport aux Règles CB 71 b at b at Calcul
c c
L’applicati on de l’eurocode 5 doit passer par une période de recouvrement avec les Règles CB 71 – qui a n li n li
e p e p
débuté mi 2007 pour une durée de 1 à 3 ans. Cett e échéance proche souligne l’urgence de la formati on
p p
des professionnels pour comprendre les fondements et les principes de la norme. Les conséquences s a s a
opérati onnelles du passage à l’eurocode 5 sont complexes et impliquent, pour les acteurs de la fi lière e d’ e d’
r r
bois, l’appropriati on approfondie de ces nouvelles règles pour appliquer correctement les nouvelles u e u e des structures
méthodes de calcul des structures en bois. L’objecti f de la concepti on des structures est d’att eindre t d t d
une faible probabilité de rupture de la mati ère. c ui c ui
u u
G G
r r
Appliquer les nouvelles méthodes de calcul
t t
s s
Le principe de justification d’une structure soumise à des charges repose sur deux critères : la en bois
s s
vérifi cati on de la résistance (ELU) et la vérifi cati on de la déformati on (ELS). Les états limites ulti mes
e e
sont associés aux différentes formes de défaillance structurale, et visent à assurer la sécurité des d d
personnes et des biens. Les états limites de service correspondent à des conditi ons de foncti onnement
l l
des ouvrages et de confort des usagers au-delà desquelles les exigences d’apti tude au service ne sont u u
plus sati sfaites. L’objecti f est donc d’assurer le confort des personnes et de limiter les déformati ons c c
l l
du bâtiment. L’état limite de service n’est plus respecté lorsque les déformations maximales sont a a
dépassées. C C
Guide d’application
Chapitre 1 — Aborder l’eurocode 5 présente les éléments des eurocodes 0 et 1 nécessaires à l’applicati on des règles de
l’eurocode 5, et précise les nouvelles valeurs des résistances du bois. Des graphiques aident à visualiser les principales
Y. Benoit
diff érences entre une justi fi cati on du critère sécurité des Règles CB 71 (charpentes bois) et des états limites ulti mes de
B. Legrand
l’eurocode 5.
V. Tastet
Chapitre 2 — Vérifi er les secti ons étudie l’ensemble des sollicitati ons de la plus simple à la plus complexe, c’est-à-dire de
la tracti on à la fl exion déviée avec compression et risque de fl ambage. Ces sollicitati ons sont exposées pour les poutres
droites, mais également pour les poutres courbes et à inerti e variable. Les diff érents critères d’instabilité – fl ambement
et déversement – y sont largement décrits.
4
eledCCtClaeyxmhhhe sppj aaa urebplupppis roqptipiiièt ttiultfinvrrra ueeeeectt ree amc53e4-stil f a ——,peo—o ianarrne gmrt TV C msràaféoea e berle fmn’eitelefined t uspdtae a,ur oe ruuogbn sslxnecoea et o. usd ncecd helatnooe asuoes ns5nytrnes. ong as,mI ntel-bs hmenmsbrèeseolosetam c edrngeht betnceae losirbisemsi n occueesohuprstti ni l o p tioetds rrusntirteo teeas tp n- .dnufuoooétens mnc pe lrdeda bilo t,racr e sahe rj savuduaiepespascpertini tsotlfisre e re cclscto ea lhapeu tidn u oropéibxsqnlte suuRa isdsbèie lfegdi aqal léiscevutotiéasliaui s nrtiC salatdlB-sé need s 7tnd ’e ra1lseem eb:e n lolcbm’efoarol udelcbrc aveltlue’rlsreclas , nlu d geccsleerso eads .ma mm eLdsasmibsp ff reml oeieémsn érqudestbuennh lese atomt ssgdd adceuoenosenr dn e nàpreffeu éa o aijpercusu stitissexu antign. rt éfieeCtu cs scerde ,a(e eschtti sh e baboalaouslniopirt s qeecid tsu dueer eeeàrst, Code éditeur : Eyrolles : G12042ISBN EYROLLES : 978-2-212-12042-Code éditeur : Afnor 3272111ISBN AFNOR : 978-2-12-272111-7 barbary-courte.com
fl ambage, déversement, entaillage, etc.) pour prédimensionner les ouvrages.
Y:
Tous les points définis dans cet ouvrage sont illustrés par de nombreuses applications résolues. W
Y
Plus de 40 propositi ons d’exemples résolus et justi fi és sont présentées pour faciliter l’acquisiti on de U Y. Benoit
l’eurocode 5. VW B. Legrand
V. Tastet
=
C
Cet ouvrage s’adresse aux techniciens, ingénieurs, projeteurs, vérifi cateurs, formateurs, L Yves Benoit
C
enseignants et étudiants… chargés de la concepti on, du calcul, du dimensionnement et M
S
de la justi fi cati on des structures de bâti ment comprenant du bois. H Bernard Legrand
-:
www.boutique-livres.afnor.org Vincent Tastet
50 €
1122004422__bbeennooiitt__bbooiiss__227755__ee..iinndddd 11 3300//1111//0077 99::1133::5555
Calcul
des structures
en bois
PDT_12042.indd 1 31/03/08 12:23:07
Dans la même collection
EurocodE 2
J.-M, Paillé. – Passage du BAEL à l’eurocode 2 (à paraître en 2008).
J. Roux. – Maîtrise de l’eurocode 2 (à paraître en 2008).
J. Roux. – Pratique de l’eurocode 2 (à paraître en 2008).
EurocodE 6
M. HuRez, N. JuRaszek & M. Pelce. – Dimensionner les ouvrages
de maçonnerie (à paraître en 2008).
EurocodE 8
V. DaviDovici. – Constructions parasismiques (à paraître en 2008)
Les eurocodes sont au nombre de neuf, chacun subdivisé en parties et sous-parties.
Chaque eurocode vise un aspect spécifique de la conception ou un type particulier de
construction.
Eurocode 1 : Bases de calcul et actions sur les structures
Eurocode 2 : Calcul des structures en béton
Eurocode 3 : Calcul des structures en acier
Eurocode 4 : Calcul des structures mixtes acier-béton
Eurocode 5 : Calcul des structures en bois
Eurocode 6 : Calcul des ouvrages en maçonnerie
Eurocode 7 : Calcul géotechnique
Eurocode 8 : Conception et dimensionnement des structures pour leur
résistance aux séismes
Eurocode 9 : Calcul des structures en alliages d’aluminium
PDT_12042.indd 2 31/03/08 12:23:07
Calcul
des structures
en bois
Yves Benoit • Bernard Legrand • Vincent Tastet

Deuxième tirage 2008
PDT_12042.indd 3 31/03/08 12:23:08
ÉDITIONS EYROLLES ASSOCIATION FRANçAISE
61, bld Saint-Germain DE NORmALISATION (AFNOR)
75240 Paris Cedex 05 11, rue Francis-de-Pressensé
www.editions-eyrolles.com 93571 La Plaine-Saint-Denis CEDEX
www.boutique-livres.afnor.org
Le code de la propriété intellectuelle du 1er juillet 1992 interdit en effet expressément la photocopie
à usage collectif sans autorisation des ayants droit. Or, cette pratique s’est généralisée notamment
dans les établissements d’enseignement, provoquant une baisse brutale des achats de livres, au
point que la possibilité même pour les auteurs de créer des œuvres nouvelles et de les faire éditer
correctement est aujourd’hui menacée.
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 l’autorisation de l’Éditeur ou du Centre Français d’exploitation
du droit de copie, 20, rue des Grands Augustins, 75006 Paris.
© AFNOR et Groupe Eyrolles, 2008
ISBN AFNOR : 978-2-12-272111-7
ISBN Eyrolles : 978-2-212-12042-4
PDT_12042.indd 4 31/03/08 12:23:08
00-1-Remerciements.fm Page I Vendredi, 28. mars 2008 6:18 18
Remerciements
Les auteurs tiennent à remercier les industriels qui ont permis de compléter cet
ouvrage avec les nombreuses photographies transmises : Leduc SA, Maisons
Bois Cruard, Simpson Strong-Tie, Charpentes Fournier, Homag France SA,
ainsi que le FCBA (Forêt, cellulose, bois-construction, ameublement) et le
Comité national pour le développement du bois (CNDB).
00-2-Biographie.fm Page III Vendredi, 28. mars 2008 6:18 18
Biographies
Yves Benoît, professeur en lycée technique en BTS « systèmes constructifs
bois et habitats » et formateur auprès d’adultes, est l’auteur de plusieurs
ouvrages aux Éditions Eyrolles. Professionnel et amateur passionné du bois, il a
notamment écrit Construction de maisons à ossature bois, Les parquets – Guide
technique et réglementaire, Le guide des essences de bois et des ouvrages
destinés à un public plus large tel que Coffret de reconnaissance des bois de
France, Travailler le bois avec une machine combinée et Mieux utiliser sa
machine à bois combinée.
Bernard Legrand, ancien élève de l’ENS Cachan, est agrégé de génie civil. Il
enseigne au lycée des métiers Le Garros à Auch en BTS « systèmes constructifs
bois et habitat » en formation initiale et par apprentissage ainsi qu’en formation
pour adultes. Il intervient dans des actions menées par la plate-forme technolo-
gique bois de Midi-Pyrénées. Il a participé au jury de l’agrégation interne de
génie civil et a un groupe de travail sur les structures bois au sein du CNDB.
Vincent Tastet est enseignant en construction bois en BTS « systèmes
constructifs bois et habitat » au lycée Haroun Tazieff de Saint-Paul-lès-Dax et
responsable de la plate-forme technologique Aquitaine Bois. Cette plate-forme
accompagne techniquement les entreprises dans leurs projets de développement
de construction bois.
Benoit Eurocode5TDM.fm Page V Mardi, 1. avril 2008 12:23 12
TABLE DES MATIÈRES
Introduction ................................................................................... XXI
1 Aborder l’eurocode 5 ......................................................... 1
1. Organisation des eurocodes .......................................................... 1
2. Les actions appliquées aux structures ........................................... 3
2.1 Actions permanentes G ....................................................... 3
2.2 Actions variables Q .............................................................. 3
2.2.1 Charges d’exploitation .............................................. 4
2.2.2 Charges de neige ....................................................... 5
2.2.3 Effets du vent ............................................................ 8
2.3 Actions accidentelles A ....................................................... 8
2.4 Actions sismiques S ............................................................. 8
3. Conditions de vérifications : les états limites ............................... 9
3.1 État limite ultime (ELU) ...................................................... 9
3.2 État limite de service (ELS) ................................................. 11
4. Combinaisons d’actions appliquées aux structures ....................... 12
4.1 État limite ultime ................................................................. 12
4.2 ELS ...................................................................................... 13
4.3 Composantes des combinaisons ........................................... 13
4.3.1 Convention ............................................................... 13
4.3.2 Applications résolues ................................................ 15
5. Classes de résistance du bois massif
et du bois lamellé-collé ................................................................. 17
6. Recherche des valeurs des résistances du bois ............................. 21
6.1 Facteur k (modificatif) .................................................... 21
mod
6.2 Coefficient γ ..................................................................... 23
M
6.3 Calcul de la résistance .......................................................... 23
6.4 Applications résolues ........................................................... 24
6.4.1 Résistance en flexion d’une solive en résineux
classé C24 supportant un plancher dans une maison
(combinaison 1,35 G + 1,5 Q, classe de service 1) ...... 24
Benoit Eurocode5TDM.fm Page VI Mardi, 1. avril 2008 12:23 12
VI
6.4.2 Résistance en flexion d’une solive en bois lamellé-collé
classé GL28h supportant un plancher
(combinaison 1,35 G + 1,5 Q, classe de service 1) .. 24
6.4.3 Résistance en compression axiale d’un poteau
en résineux classé C24 supportant une toiture
de préau ..................................................................... 24
6.4.4 Résistance en compression transversale
d’une traverse d’un aménagement extérieur
(combinaison 1,35 G, classe de service 3) ................ 25
7. Valeurs limites de flèches ............................................................. 25
7.1 Convention ........................................................................... 26
7.2 Applications résolues ........................................................... 27
8. Variations dimensionnelles ........................................................... 28
9. Différence entre le principe de justification du critère de sécurité
des Règles CB 71 et des ELU de l’EC 5 ....................................... 29
9.1 Principe de vérification du critère résistance
des Règles CB 71 ................................................................ 29
9.2 Principe de justification aux états limites ultimes
des eurocodes 5 ................................................................... 31
9.3 Différence entre l’eurocode 5 et les Règles CB 71 .............. 32
2 Vérifier les sections ............................................................. 33
1. La compression et la traction parallèle, perpendiculaire
et d’un angle quelconque par rapport au fil du bois ...................... 33
1.1 Traction axiale ..................................................................... 33
1.1.1 Système ..................................................................... 33
1.1.2 Justification ............................................................... 33
1.1.3 Applications résolues ................................................ 35
1.2 Traction transversale, perpendiculaire aux fibres ................ 37
1.3 Compression axiale avec risque de flambement .................. 38
1.3.1 Système ..................................................................... 38
1.3.2 Justification ............................................................... 39
1.3.3 Applications résolues ................................................ 41
1.4 Compression axiale des poteaux moises .............................. 49
1.5 Compression avec flambement des structures assemblées .. 50
1.5.1 Les arcs à deux ou trois articulations ........................ 50
1.5.2 Les portiques avec jambes de force .......................... 50
1.5.3 Les portiques à deux ou trois articulations
(inclinaison des poteaux < à 15°) ............................. 51
Benoit Eurocode5TDM.fm Page VII Mardi, 1. avril 2008 12:23 12
Table des matières VII
1.6 Compression transversale, perpendiculaire aux fibres ........ 52
1.6.1 Système ..................................................................... 53
1.6.2 Justification ............................................................... 53
1.6.3 Applications résolues ................................................ 59
1.7 Compression oblique ........................................................... 63
1.7.1 Système ..................................................................... 64
1.7.2 Justification ............................................................... 64
1.7.3 Application résolue ................................................... 65
2. La flexion simple des poutres droites ........................................... 67
2.1 Vérification de la résistance (ELU) ..................................... 68
2.1.1 Système ..................................................................... 68
2.1.2 Justification ............................................................... 68
2.2 Vérification des déformations (ELS) ................................... 71
2.2.1 Justification ............................................................... 72
2.2.2 Combinaison des actions pour vérifier la flèche
instantanée W ........................................................ 73
inst
2.2.3 Combinaison des actions pour déterminer la flèche
différée W .......................................................... 73
creep
2.3 Applications résolues ........................................................... 74
2.3.1 Solive d’un plancher d’une chambre ........................ 74
2.3.2 Solives d’un plafond donnant sur un comble
non habitable ............................................................ 80
2.3.3 Panne d’aplomb sur trois appuis ............................... 86
3. Le cisaillement .............................................................................. 91
3.1 Vérification des contraintes (ELU) ...................................... 92
3.1.1 Système ..................................................................... 92
3.1.2 Justification ............................................................... 92
3.2 Applications résolues ........................................................... 97
3.2.1 Solive d’un plancher d’une chambre ........................ 97
3.2.2 Panne d’aplomb sur trois appuis ............................... 101
4. Les sollicitations composées ......................................................... 105
4.1 Flexion composée, flexion et traction .................................. 105
4.1.1 Vérification des contraintes (ELU) .......................... 106
4.1.2 Application résolue : chevron-arbalétrier bloqué
sur la panne faîtière .................................................. 107
4.2 Flexion composée, flexion et compression .......................... 111
4.2.1 Vérification des contraintes (ELU) .......................... 112
4.2.2 Vérification des déformations (ELS) ........................ 113
4.2.3 Application résolue : chevron-arbalétrier bloqué
sur la panne sablière ................................................. 113