CONSTRUCTION PARASISMIQUE EN BOIS - …

1 1 CONSTRUCTION PARASISMIQUE EN BOIS1. Le mat riau2. Observations post-sismiques3. Notions g n rales4. Types de structures porteuses5. Dalles et diaphragmes6. Coefficients de comportement7. Liaison aux fondationsPatricia BALANDIER pour DDE de la Martinique -SECQUIP2 AVANT-PROPOSLe comportement non lin aire forte dissipation d nergie des structures bois et leur masse r duite en font des syst mes constructifs potentiellement int ressants en zone sismique, bien que leurs domaines d application soient limit LE MATERIAU BOIS Caract ristiques physico-chimiques Classement R actions aux attaques ext rieures Fluage R sistance m canique Produits d riv s4 GENERALITES Les caract ristiques d terminantes du bois sont: D tre compos de fibres capillaires sensiblement parall les entre elles.

2 De contenir de l eau: Libre dans les capillaires et les interstices D impr gnation dans le tissu proprement caract ristiques vont d terminer le comportement m canique du PHYSICO-CHIMIQUES DU BOISO utre les qualit s m caniques expos es plus loin: Bonne r sistance de la cellulose aux atmosph res corrosives Bon isolant thermique R paration possible avec r sines poxydiques des l ments porteurs Bon conducteur de l eau (sensible l immersion) Avantage pour les traitements par bains Inconv nient pour l eau non ma tris e 6 CLASSEMENT DES BOIS Les bois sont class s selon leurs qualit s m caniques qui d pendent notamment des d fauts (n uds pr judiciables en traction) qui abaissent leur r sistance et et leur rigidit.

3 Il convient de n utiliser que des bois de qualit pour les pi ces susceptibles d tre tr s sollicit es. Les classes de I III sont de moins en moins r sistantes (abaissement des modules lastique et de rupture).7 Les bois comportant des n uds ne peuvent pas travailler correctement en traction en raison des d viations des fibres. 8 VULNERABILITE AUX ATTAQUES EXTERIEURESIl est n cessaire de prot ger les bois contre: Les alt rations biologiques Insectes Champignons Le feu Progression d un cm / quart d heure (calcul tenue au feu), qu on peu r duire par traitement. L humidit (capillarit , intemp ries, humidit ) Traitement des bois Conception architecturaleL ensemble de ces protections fait l objet de r glementations et normes de mise en oeuvre qui ne doivent pas faire oublier la FLUAGE Le fluage est une d formation lente et irr versible en flexion acquise avec le temps (glissement des fibres les unes par rapport aux autres).

4 La fl che due au fluage augmente, puis se stabilise. Le coefficient q de fluage est fonction de l humidit du milieu et des charges permanentes (ou prolong es). Le fluage r duit la r sistance des pi ces concern es. En g n ral le bois s accommode mal de l humidit permanente qui diminue sa dur e de vie et sa r sistance en compression. Une fa on de r soudre le probl me est de fabriquer des pi ces avec une contre-fl che (lamell -coll ).10 PROTECTION ARCHITECTURALE CONTRE L EAUEn raison de la sensibilit du mat riau l eau, il est n cessaire que le projet architectural prenne en compte la protection des bois, notamment: Remont e hors eau du soubassement de b ton arm . Feuille tanche entre fondations et structure bois.

5 Sabots m talliques sur lev s sous les poteaux. D bords de toiture. Etanch it des l ments MECANIQUE DU BOIS (1) Les contraintes admissibles retenues pour le calcul d une structure en bois sont affect es d un coefficient th orique de s curit de 2,75 pour les pi ces en dimension d emploi. Si l on se r f re des essais sur chantillons de bois sans d faut, le coefficient varie en fait de 5 11. On note une forte dispersion des valeurs qui sont n anmoins tr s MECANIQUE DU BOIS (2)Valeurs des contraintes admissibles pour les bois de charpenteMode de sollicitationContraintes de base forfaitaires pour bois sans d fautCh neR sineuxCompression axiale190 bars180 barsTraction axiale435 bars363 barsFlexion statique212 bars202 barsCisaillement longitudinal27 bars22 barsTraction transversale sans cisaillement16 bars12 barsCompression transversale54 bars30 bars13 COMPORTEMENT SOUS CONTRAINTES STATIQUES On consid re 3 directions de travail: Axiale (sens des fibres): bonne r sistance en traction et compression, donc la flexion.

6 Radiale (perpendiculaire aux fibres): tr s faible r sistance en traction et en compression. Tangentielle (aux anneaux de croissance): idem. Rapport r sistance/masse volumique excellent dans le sens des fibres En g n ral faible r sistance au cisaillement (axial ou non) N-B: outre la r sistance d pend de l essence, de la vitesse de croissance et de la position dans le tronc de la pi SOUS CONTRAINTES DYNAMIQUESAux qualit s et faiblesses de comportement sous charge statiques s ajoutent les caract ristiques suivantes: Bois = mat riau r silient(supporte un niveau lev de chocs et les vibrations sans alt ration) Rigidit et r sistance des pi ces de bois peu affect es par les charges cycliques de dur e faiblequelques secondes (25% sup rieure charge statique prolong e).

7 Faible ductilit sauf en compression perpendiculaire aux fibres(dimensionner g n reusement pour rester en phase lastique)15PS-92 - : Dissipation de l nergie Les l ments de structures, les assemblages, les structures capables de dissiper de l nergie sismique dans le domaine post- lastique sont dissipatifs. : El ments en bois Les l ments de structure en bois, ou en mat riaux d riv s du bois ne sont pas dissipatifs, sauf en compression CONTREPLAQUE Le croisement des plis successifs et les caract ristiques de la colle permettent des performances nouvelles par rapport la structure initiale du bois. Les caract ristiques transversales sont nettement am lior es. Ces propri t s m caniques trouvent une application int ressante dans la r alisation de diaphragmes et pal es de stabilit.

8 17LE PANNEAU DE PARTICULES Ses fibres, orient es au hasard dans des plans parall les aux faces, sont agglom r es sous pression chaud avec des r sines de synth se. Les caract ristiques m caniques sont interm diaires entre celles des fibres et copeaux utilis s et celles des r sines. Perpendiculairement au panneau la contrainte admissible en compression est tr s LAMELLE-COLLE Mat riau de structure tr s utilis en raison de ses qualit s de r sistance qui permettent des port es importantes en ma trisant le probl me du fluage. Ceci en raison de: L absence de d faut des bois utilis s L alternance du sens de fibres L effet des films de colle plus r sistants que le bois Tr s bon rapport r sistance / masse volumique192.

9 Observations post-sismiques Les structures en bois acceptent des d formations importantes de leurs assemblages qui ne m nent pas n cessairement l effondrement pour rupture S il n y a pas d arrachement des liaisons, m me suite des d formations tr s importantes, l effondrement du b timent est progressif21 Les d formations acquises de cette CONSTRUCTION , dont les assemblages n ont pas l ch , n ont pas entra n son effondrement22 Ce que l'on veut viter: la dislocation totale par faiblesse des assemblages non s d velopper par les dispositions du projet Masse r duite = inertie r duite Amortissement lev dans les assemblages bien con us Bois = mat riau r silient (supporte bien les chocs et les vibrations) Dans le sens des fibres: bonne r sistance en traction et compression Rapport r sistance/masse volumique excellent (sens des fibres)24 COMPORTEMENT DES STRUCTURES BOIS SOUS SEISMESE rreurs de conception viter: Les missions post-sismique mettent en vidence la mauvaise ad quation structures bois / sol meubles pais (Tsol lev e) en raison de l impossibilit de ces structures se comporter comme un ensemble rigide.

10 La pr sence de toitures lourdes, l ancrage insuffisant de la structure aux fondations, la pr sence d l ments de ma onnerie au comportement trop diff rent et la rupture d l ments structuraux d grad s sont galement des facteurs de ruine Notions g n rales PS-92 - : Principes g n raux Les constructions en bois situ es en zone sismique doivent r pondre aux exigences normatives et r glementaires en vigueur ; elles doivent en outre se conformer aux exigences suppl mentaires de conception et de r sistance d finies dans le pr sent typologie des structures bois pour les PS-92 est celle des textes ASSEMBLAGES Un des grands int r ts de la CONSTRUCTION en bois est sa facilit de mise en uvre (pr fabrication et montage sec).