Source: https://fr.scribd.com/doc/296017306/CECO-5600-Guide-Assemblage-2015-WEB
Timestamp: 2019-07-21 17:45:10+00:00
Document Index: 165659813

Matched Legal Cases: ['art. 4', 'art. 5', 'art. 4', 'art.\n5', 'art. 10', 'art.10', 'art.10', 'art. 10', 'art.10', 'art.10', 'art.10', 'art.10', 'art.10', 'art.10', 'art. 4', 'art. 10', 'art. 10', 'art. 10', 'art. 10', 'art. 10', 'art. 10', 'art. 5', 'art. 10', 'art. 10', 'art. 10', 'art. 10', 'art.10', 'art. 10', 'art. 10', 'art. 6', 'art. 10', 'art. 10', 'art. 10', 'art. 6', 'art. 6', 'art. 6', 'art. 6', 'art. 4', 'art.10', 'art.10', 'art. 10', 'art. 10', 'art. 10', 'art. 10', 'art. 10', 'art. 10', 'art. 10', 'art. 10', 'art. 10', 'art.10', 'art.10', 'art.10', 'art.10', 'art.10', 'art.10', 'art. 10', 'art. 10', 'art. 10', 'art. 10', 'art. 10', 'art. 10', 'art. 10', 'art. 10', 'art. 10', 'art. 10', 'art. 10', 'art. 10', 'art. 10', 'art. 10', 'art. 10', 'art. 10', 'art. 10', 'art. 10', 'art. 10', 'art. 10', 'art. 10', 'art.10', 'art. 10', 'art. 10', 'art. 10', 'art. 10', 'art. 10', 'art. 10', 'art. 4', 'art. 6', 'art. 5', 'art. 13', 'art. 13', 'art. 13', 'art. 6', 'art. 13', 'art. 13', 'art. 13', 'art. 13', 'art. 13', 'art. 13', 'art. 13']

CECO-5600 Guide Assemblage 2015 WEB | Résistance des matériaux | Environnement naturel
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BOIS-F242BO-Les Assemblages Bois for Web2
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Guide de conception des assemblages
pour les charpentes en bois
cecobois remercie Ressources naturelles Canada et le ministre
des Forts, de la Faune et des Parcs du Qubec pour leur contribution
financire la ralisation de ce guide.
Ce guide technique a pour but dassister les ingnieurs et les architectes dans la conception dassemblages
pour le gros bois duvre, le bois de charpente composite et le bois lamell-coll utiliss dans des constructions non rsidentielles. On y prsente les gnralits relatives au matriau bois ainsi quaux moyens dassemblage. Il inclut galement les principes de conception, les diffrentes normes de calcul utilises et plusieurs
Les conseillers techniques de cecobois remercient les spcialistes suivants pour leurs commentaires constructifs sur les divers aspects techniques de ce guide :
Julie Frappier, ing., Nordic Bois dingnierie
Sbastien Gilbert, Goodlam et Produits de bois dingnierie
Mohammad Mohammad, FPInnovations
Alexander Salenikovich, Universit Laval
Les images techniques ont t ralises laide du logiciel Cadwork.
Responsabilits du lecteur
Bien que ce guide ait t conu avec la plus grande exactitude conformment la pratique actuelle du calcul
des structures en bois, le Centre dexpertise sur la construction commerciale en bois nest nullement responsable des erreurs ou des omissions qui peuvent dcouler de lusage du prsent guide. Toute personne utilisant
ce guide en assume pleinement tous les risques et les responsabilits. Toute suggestion visant lamlioration
de notre documentation sera grandement apprcie et considre dans les versions futures.
Centre dexpertise sur la construction commerciale en bois
Avantages environnementaux de la construction en bois
Proprits du bois
3.1 Structure anatomique
3.2 Proprits mcaniques
Compression et traction parallle au fil
Compression perpendiculaire au fil
Traction perpendiculaire au fil
Rsistance lenfoncement
3.3 Produits
Bois duvre
Bois dingnierie
3.4 Performance au feu
3.5 Variations dimensionnelles
Hygroscopicit du bois
Schage du bois
Proprits de lassemblage
4.1 Rsistance mcanique
Rsistance et comportement
Vrification des lments en acier
Gomtrie de lassemblage
Performance sismique
4.2 Effets de lhumidit
4.3 Rsistance la dgradation
4.4 Rsistance au feu
Assemblages non protgs
Assemblages protgs
4.5 Principes de conception
talement des connecteurs
Excentricits
Rsistance perpendiculaire au fil
Combinaison des moyens dassemblage
Esthtisme
Assemblages mcaniques
5.1 Boulons et goujons
Spcificits techniques
Calcul de la rsistance
5.2 Tire-fonds et vis
5.3 Rivets
5.4 Clous et pointes
5.5 Goujons forcs
5.6 Nouveaux connecteurs
Vis et goujons auto-taraudeurs
Connecteurs mtalliques intgrs
Barres insres colles
Assemblages par contact
6.1 Embrvements
Exemple de calcul complet
Tableau 1 Teneur en humidit dquilibre (THE) des lments en bois
Tableau 2 Teneur en humidit des produits en bois au moment de linstallation
Tableau 3 Largeur bst minimale en fonction de la rsistance au feu
Tableau 4 Largeurs minimales pour protger les plaques mtalliques
Tableau 5 Diamtre des trous
www.cecobois.com
Cycle de vie des matriaux de construction
Comparaison des missions de GES dues la fabrication dune poutre de 7,3 m
supportant une charge de 14,4 kN/m
Structure microscopique dun bois rsineux
Efforts exercs paralllement laxe de larbre
Efforts exercs paralllement au fil
Efforts exercs perpendiculairement au fil
Configurations propices la traction perpendiculaire au fil
Rsistance lenfoncement du bois
Figure 10 Bois lamell-coll gnrique
Figure 11 Bois lamell-coll propritaire
Figure 12 Bois de placages stratifis (LVL)
Figure 13 Bois de copeaux parallles (PSL)
Figure 14 Bois de copeaux longs lamins (LSL)
Figure 15 Couche de carbonisation
Figure 16 Teneur en humidit dquilibre du bois
Figure 17 Influence de la teneur en humidit sur les changements dimensionnels du bois
Figure 18 Phnomne de retrait et de gonflement selon le sens du bois
Figure 19 Retrait des lments en bois d au schage
Figure 20 Configuration des assemblages selon le type deffort
Figure 21 Courbe charge dformation pour diffrents types dassemblages
Figure 22 lments mtalliques utiliss pour les assemblages
Figure 23 Distances minimales
Figure 24 Dfinition du nombre de files
Figure 25 Courbe dhystrsis reprsentant le comportement ductile dun assemblage acier-bois
Figure 26 Courbe dhystrsis dun assemblage
Figure 27 Dtail dassemblage permettant de limiter limpact dun ventuel retrait du bois
Figure 28 Prvoir un assemblage qui facilite lcoulement de leau et le schage du bois
Figure 29 Exigences dimensionnelles relatives la protection des plaques dacier
Figure 30 Longueurs dassemblages pour une charge quivalente
Figure 31 Situations viter : diffrentes causes dexcentricits dans un assemblage
Figure 32 Situations viter : appui en porte--faux, charge sous la poutre ou imprcision dans un joint
Figure 33 Goujon et boulon soumis un chargement latral
Figure 34 Distances et espacements minimaux pour les boulons et les goujons
Figure 35 Modes de ruptures ductile et fragile ncessitant une vrification
Figure 36 Modes de rupture ductile dun assemblage par goujons reliant trois membrures de bois
Figure 37 Modes de rupture ductile unitaires selon le modle europen
Figure 38 paisseurs t1 et t2 selon la disposition
Figure 39 Coefficient K LS selon les conditions de cisaillement
Figure 40 Valeur de a cr
Figure 41 Effort de cisaillement induit dans une poutre en fonction de la position de P
Figure 42 Utilisation du tire-fond
Figure 43 Prperage des vis
Figure 44 Profondeur de pntration et paisseur des lments minimaux
Figure 45 Modes de rupture ductile unitaires selon le modle europen
Figure 46 Rivets
Figure 47 Rigidit des rivets vs disques de cisaillement
Figure 48 Fibres comprimes dans une membrure aprs linsertion des rivets
Figure 49 Squence de positionnement des rivets
Figure 50 Diffrents types de clous de construction
Figure 51 Goujon forc
Figure 52 Usages des vis double filetage
Figure 53 Vis auto-taraudeuses
Figure 54 Goujons auto-taraudeurs
Figure 55 Appareils de pose pour vis auto-taraudeuses
Figure 56 Systme Bertsche BS
Figure 57 Application du systme Bertsche BS Pont dAvoudray et Expo-Dach Hannovre
Figure 58 Connecteur In-duo
Figure 59 Connecteur NHT
Figure 60 Systme IdeFix
Figure 61 Assemblages par tiges insres colles Pont de Crest
Figure 62 Assemblage rigide par barre insre colle
Figure 63 Charpente et joints traditionnels
Figure 64 Principaux types dembrvements
Figure 65 Embrvement simple Influence de langle de coupe
Figure 66 Longueur dextrmit rsistant au cisaillement longitudinal
Figure 67 Reprise de la composante verticale de la charge
Figure 68 Embrvement arrire
Figure 69 Traction perpendiculaire au fil dans un embrvement arrire mal conu
Figure 70 Embrvement double
Centre dexpertise sur la construction
Le Centre dexpertise sur la construction commerciale en bois (cecobois) est un organisme but non lucratif
dont la mission est dappuyer sans frais les promoteurs, les dveloppeurs ainsi que les firmes dingnieurs et
darchitectes en matire dutilisation du bois dans les constructions non rsidentielles au Qubec.
cecobois est votre ressource premire afin dobtenir :
des rfrences sur les produits du bois, leurs proprits et les fournisseurs ;
des conseils techniques en matire de faisabilit dutilisation dans les projets commerciaux ;
des renseignements et des services sur des solutions constructives en bois.
Vous tes promoteur, ingnieur ou architecte ? cecobois peut vous renseigner sur :
linterprtation du Code du btiment ;
la dmarche suivre pour concevoir un btiment en bois ;
les possibilits dutilisation du bois en construction commerciale, industrielle ou institutionnelle ;
les produits de structure, les bois dapparence et les parements disponibles ;
les proprits mcaniques du bois et des bois dingnierie ;
les outils et les manuels de calcul des structures disponibles ;
les solutions constructives en bois appropries ;
les avantages du bois du point de vue des impacts environnementaux ;
lanalyse du cycle de vie des matriaux, des btiments ou des systmes de construction.
afin dobtenir une vaste
gamme dinformation
sur la construction non
rsidentielle en bois,
des nouvelles, des fiches
techniques et des outils
de conception en ligne
FIGURE 1 www.cecobois.com
2 Avantages environnementaux
de la construction en bois
Dans un monde sensibilis lenvironnement, le bois est
un matriau de premier choix. Il a beaucoup offrir pour
amliorer la performance environnementale globale
des btiments. Lutilisation du bois permet de rduire
la trace environnementale en matire notamment de
consommation dnergie, dutilisation des ressources
ainsi que de pollution de leau et de lair.
Toutes les activits humaines ont des rpercussions sur
notre environnement immdiat et il est pratiquement
impossible de construire un btiment nayant aucun
impact cologique. Les concepteurs et les constructeurs de btiments sont cependant de plus en plus
conscients de limportance de leurs choix pour
rduire lempreinte environnementale des btiments
sur le monde qui nous entoure. Cest pourquoi ces
dcideurs adoptent majoritairement des concepts de
construction cologique et optent pour des solutions visant rduire la consommation dnergie,
favoriser lemploi de matriaux renouvelables et limiter la pollution cause par la fabrication des diffrents
SQUESTRATION
Lanalyse du cycle de vie quantifie les impacts quun
produit, un procd ou une activit a sur lenvironnement
au cours de sa vie, laide dune mthode reconnue
scientifiquement. Elle considre lensemble des tapes
allant de lextraction des matriaux, la transformation,
le transport, linstallation, lutilisation, lentretien jusqu
llimination finale ou la rutilisation (figure 2). Lanalyse du cycle de vie des matriaux est un outil prcieux
pour quantifier le caractre cologique des projets de
construction et soutenir les systmes de certification
environnementale des btiments.
Lvaluation de lensemble des impacts quont les
btiments sur lenvironnement est une tche complexe
et un dfi de taille. LInstitut ATHENA a mis au point
un outil permettant de calculer les impacts directs sur
lenvironnement de diffrentes techniques de construction. Le logiciel ATHENA impact estimator (ATHENA)
est un instrument dvaluation environnementale
bas sur lanalyse du cycle de vie qui sadresse principalement aux professionnels de la construction.
FIGURE 2 Cycle de vie des matriaux de construction
Le procd de fabrication du bois de construction
requiert en effet moins dnergie et est beaucoup
moins polluant que dautres matriaux ayant davantage dimpacts sur lenvironnement. De plus, l'arbre
squestrant du CO2 dans le bois au cours de sa
croissance, son bilan carbone total peut tre considr
comme positif.
Lutilisation du bois en construction contribue aussi
lefficacit nergtique du btiment, car sa faible
conductivit thermique permet de rduire efficacement
les ponts thermiques dus la structure.
Respectueux de lenvironnement, les lments en bois
dingnierie permettent une meilleure utilisation de
la ressource en employant des arbres de plus petits
diamtres pour fabriquer un produit de haute qualit.
missions de GES (kg equ. CO2)
Squestration de CO2
Une rcente tude ralise par cecobois a permis de
comparer le potentiel de rchauffement climatique dune
poutre en bois dingnierie de 7,3 m de porte supportant une charge non pondre de 14,4 kN/m. Dans la
figure 3, lquivalent dmission de CO2 reprsente le
potentiel de rchauffement climatique obtenu lors de
lanalyse du cycle de vie laide du logiciel ATHENA.
Cette tude dmontre que la poutre en bois dingnierie
met prs de 6 fois moins de GES que celle en bton et
environ 4 fois moins que celle en acier.
1. missions de GES, calcules lors dune analyse du cycle de vie
laide du logiciel ATHENA TM 4.1.11
2. Estim en fonction de la composition du bois pour une masse
volumique de 500 kg/m3
FIGURE 3 Comparaison des missions de GES
dues la fabrication dune poutre1 de 7,3 m supportant
une charge de 14,4 kN/m
3 Proprits du bois
Le bois, de par sa composition cellulaire, prsente des
proprits uniques qui le distinguent des autres matriaux de construction. Ses proprits anisotropes (qui
diffrent selon laxe dobservation) et son hygroscopicit (aptitude absorber lhumidit) affectent directement les caractristiques physiques et mcaniques du
bois. Quoi quelles soient inflammables, les constructions en gros bois duvre offrent cependant de bonnes performances en cas dincendie.
Une bonne comprhension de ce matriau et de ses
particularits est essentielle la conception des assemblages afin de permettre un comportement prvisible des structures.
au printemps et de cellules plus denses produites au
cours de lt. Sa structure anatomique confre au bois
dintressantes proprits mcaniques. Lhygroscopicit du bois le rend toutefois sensible leau, proprit
qui doit tre prise en considration au moment de la
conception pour assurer la longvit des constructions
Bois dt
(trachides
longitudinales)
Le bois est form dun ensemble de cellules principalement orientes dans le sens longitudinal du matriau. Sa structure interne pourrait tre compare
une multitude de petits tubes colls les uns aux autres
(figure 4). Les conditions de croissance influenant
la disposition et la densit de ces cellules, les cernes
annuels sont forms de cellules plus ares produites
(parallle au fil)
Direction tangentielle
FIGURE 4 Structure microscopique dun bois rsineux
Grandement influences par la structure interne du
bois, les proprits mcaniques varient selon la direction dapplication de la charge par rapport son fil
(sens des fibres). Cette anisotropie est cause principalement par des modes de rupture qui diffrent
selon le type de chargement et son orientation. Les
proprits mcaniques du bois sont aussi lies sa
densit, sa teneur en humidit, la dure de chargement ainsi quaux diffrents traitements du bois.
Pour bien rsister aux principaux efforts au cours de
sa croissance dans larbre, le bois est form dun
ensemble de cellules orientes dans le sens longitudinal du matriau (figure 5). Du fait de cet alignement
des fibres, le bois est un matriau qui offre une rsistance diffrente selon la direction de chargement. La
rsistance parallle au fil, en compression comme en
traction, est considrablement suprieure la rsistance perpendiculaire au fil. La rsistance au chargement oblique se situe entre la rsistance parallle
et la rsistance perpendiculaire. De plus, le mode de
rupture associ chaque type de chargement varie
en fonction de son sens dapplication. On considre
globalement quune sollicitation en traction ou en cisaillement mnera une rupture fragile alors quune
sollicitation en compression offrira un comportement
plus ductile, en raison de lenfoncement du bois.
FIGURE 5 Efforts exercs paralllement laxe de larbre
COMPRESSION PARALLLE AU FIL
(GROSSIE)
En raison de lorientation de ses fibres, le bois offre
une trs bonne rsistance aux contraintes de compression et de traction parallles au fil (figure 6). La
possibilit de flambage dun lment long et mince
peut toutefois rduire la rsistance en compression
et doit tre considre dans le calcul des lments
porteurs. Pour les structures en gros bois duvre ou
dingnierie, les efforts en compression sont habituellement prfrables aux efforts en traction, en raison
TRACTION PARALLLE AU FIL
FIGURE 6 Efforts exercs paralllement au fil
La compression perpendiculaire au fil, souvent cause
par des charges concentres aux appuis, est infrieure la rsistance parallle car elle tente dcraser les petits tubes que sont les cellules du bois. La
rsistance en compression perpendiculaire est souvent sollicite dans les assemblages, aux points de
jonction dune structure. Des plaques en acier ou en
bois peuvent tre utilises pour augmenter la surface
dappui et ainsi diminuer les contraintes de compression perpendiculaire au fil (figure 7).
sur un encorbellement, etc. Une conception adapte
de lassemblage permettra donc de limiter la prsence
de traction perpendiculaire, ou de prvoir des mthodes
pour renforcer les zones sollicites. Plusieurs exemples
sont prsents dans le Guide de bonnes pratiques
pour la construction commerciale en gros bois duvre
ou dingnierie produit par cecobois.
Le comportement du bois soumis une charge perpendiculaire au fil varie cependant dune situation
lautre selon des critres de disposition prcis. Plusieurs investigations ont mis en vidence linfluence
de diffrents facteurs, dont le nombre de bordures
mises contribution, la longueur dappui, le facteur
de surface et limportance de la direction du grain
(Madsen, 2000). Il a t dmontr que la simple
quation effort/aire dappui ne reprsentait pas toujours le comportement vritable et des facteurs de
modifications ont t inclus dans la norme de calcul
de charpentes en bois cet effet (CSA O86, 2009).
La traction exerce perpendiculairement au fil cherche
dcoller les fibres du bois les unes des autres
(figure 7). Les contraintes en traction perpendiculaire
au fil peuvent entraner le fendage du bois et provoquer une rupture brusque et imprvisible qui se
produit le plus souvent proximit des systmes de
connexion (figure 8). Une bonne comprhension du
phnomne aidera le concepteur viter les dtails
risque, tels que la prsence dune charge suspendue
dans la partie infrieure dune poutre, une attache
soumise au retrait diffrentiel, lexcentricit dun effort
(GROSSIES)
FIGURE 7 Efforts exercs perpendiculairement au fil
FIGURE 8 Configurations propices la traction perpendiculaire au fil
La rsistance lenfoncement, aussi appele rsistance la pression latrale, est la rsistance quoffre
le bois lenfoncement dune tige mtallique qui le
traverse lorsquun effort latral est appliqu (figure 9).
La rsistance lenfoncement dpend de la densit
du bois, du diamtre et de la rigidit de la tige, ainsi
que de langle de chargement par rapport au fil.
Le bois tant un matriau naturel, ses caractristiques
sont moins homognes que celles dun matriau produit industriellement. La variabilit de ses caractristiques physiques et de ses proprits mcaniques
a conduit vers ladoption de diffrentes classes de
bois tablies selon des donnes empiriques. On retrouve le bois class visuellement, qui regroupe la
plus grande part de la production actuelle, et le bois
class par contrainte ou rsistance mcanique. Le
classement mcanique permet de mieux valuer les
proprits mcaniques du matriau et, donc, dtablir
des classes de rsistance plus prcises telles quon
les retrouve dans la norme CSA O86.
Cette proprit est utilise pour dterminer la rsistance la rupture ductile dun assemblage boulonn
ou avec goujons. Dans un tel assemblage, linteraction
complexe entre la dformation plastique de lacier
et lenfoncement du bois est dcrite par les formules
labores du modle europen de rupture ductile
par Johansen (1949) et raffine par Larsen (1973)
(CCB 2007). Ces quations mettent en relation les
trois principaux paramtres de ce mode de rupture :
la rsistance lenfoncement du bois, la limite dlasticit de lacier et la gomtrie de lassemblage
(paisseur des lments, nombre de plans de cisaillement, etc.). Lorsquil gouverne, il sagit du principal
mode de rupture du bois prsentant un comportement ductile.
Les proprits mcaniques du bois varient en fonction de plusieurs facteurs tels que la dure de chargement, la teneur en humidit et les traitements
chimiques. Leurs effets sont considrs dans les
coefficients de calcul K D (CSA O86, art. 4.3.2), K SF
(CSA O86, tableau 10.2.1.5 pour les attaches) et K T
(CSA O86, art. 5.4.3). Ces paramtres modifient la rsistance finale du matriau par rapport aux conditions
normales dutilisation. Linfluence de lessence utilise
et de la variabilit du bois est dj incluse dans les
diffrents tableaux de rsistance ou de densit de la
norme CSA O86.
Le bois duvre est obtenu du sciage de la matire
brute, suivi de certaines manipulations telles que le
schage, le rabotage ou le chanfreinage. Au Canada,
la norme CSA O141 rgularise les mthodes et les
agences de classement du bois de sciage. Le bois
dbit canadien se commercialise principalement
sous quatre combinaisons dessences diffrentes :
Douglas-mlze, pruche-sapin, pinette-pin-sapin et
essences nordiques. Les rsistances prvues et les
modules dlasticit du matriau devant tre utiliss
pour le calcul sont prsents pour chaque catgorie
dessence dans la norme CSA O86. Ces proprits
mcaniques ont gnralement t obtenues par des
tests de rsistance sur lessence la moins performante
de chaque combinaison et par des ajustements lis
certains facteurs pnalisants susceptibles de diminuer sa fiabilit.
FIGURE 9 Rsistance lenfoncement du bois
Les bois dingnierie sont des produits valeur ajoute fabriqus partir de petites sections de bois.
Ils permettent une optimisation de la matire et un
meilleur contrle du produit fini. On trouve plusieurs
types de gros bois dingnierie au Qubec, dont le
bois lamell-coll (BLC) et le bois de charpente composite (SCL). Ces produits allient lesthtique aux
proprits structurales. Leur utilisation est permise
lorsquune construction en gros bois duvre est
autorise dans le Code national du btiment. Leur
usage est maintenant rpandu et les dtails techniques
sont inclus dans les normes de calcul.
Le bois lamell-coll et le bois de charpente composite sont dcrits brivement dans les prochaines
sections. Plus dinformation sur leurs spcificits
de fabrication et leur utilisation est disponible dans
le Guide technique sur la conception de poutres et
colonnes en gros bois publi par cecobois.
Le bois lamell-coll (BLC) (glued-laminated timber
ou glulam) est compos dun empilage de pices de
bois rabotes et aboutes, puis colles sous presse
avec un adhsif hydrofuge. Il permet des sections
droites ou courbes au dimensionnement prcis et
quasi infini. Le BLC possde une meilleure stabilit
dimensionnelle que les pices en gros bois duvre. Il
est utilis comme poutre, colonne ou arche dans des
longueurs limites principalement par le transport.
coll, et les produits innovateurs ou propritaires
qui doivent tre pralablement valus par le Centre
canadien des matriaux de construction (CCMC)
(respectivement figure 10 et figure 11).
Les bois de charpente composites (structural composite lumber ou SCL) sont une famille de bois dingnierie structuraux fabriqus partir de collage de placages ou de copeaux de bois au moyen dun adhsif
hydrofuge formant des lments pleins, semblables
au bois de sciage traditionnel. Ces produits servent
substituer lutilisation dlments de bois traditionnels comme les solives, poutres, longerons, linteaux
et colonnes.
Les bois de charpente composites doivent tre fabriqus
et valus conformment la norme amricaine ASTM
D5456 et se divisent en trois principales catgories :
bois de placages stratifis
(Laminated Veneer Lumber ou LVL) (figure 12) ;
bois copeaux parallles
(Parallel Strand Lumber ou PSL) (figure 13) ;
bois de longs copeaux lamins
(Laminated Strand Lumber ou LSL) (figure 14).
Le bois lamell-coll se divise en deux catgories, soit
les produits traditionnels ou gnriques , conformes
la norme CSA O122 Bois de charpente lamellFIGURE 12 Bois de placages stratifis (LVL)
FIGURE 10 Bois lamell-coll gnrique (GoodlamTM)
Conforme la norme CSA O122
FIGURE 11 Bois lamell-coll propritaire (Nordic LamTM)
Rapport dvaluation CCMC 13216-R
FIGURE 13 Bois copeaux parallles (PSL)
FIGURE 14 Bois de longs copeaux lamins (LSL)
Dans les trois catgories, lorientation du fil (grain de
bois) des placages et des copeaux est parallle au
sens de la longueur de llment afin dutiliser la rsistance maximale des fibres. Ces bois de charpente
composites sont fabriqus en pices rectilignes et
doivent tre uniquement utiliss dans un milieu sec
conformment lesprit de la norme de calcul CSA
O86. Ces produits sont plus stables dimensionnellement que les bois de sciage traditionnels puisque
leurs constituants ont t schs avant la fabrication.
Lhygroscopicit, soit laptitude absorber lhumidit,
est une proprit importante du bois quil convient de
bien comprendre pour assurer la prennit des ralisations en bois.
La teneur en humidit (TH), exprime en pourcentage,
est le rapport de la masse deau prsente dans le
bois sur la masse du bois anhydre ou sec. Le bois
perd ou absorbe lhumidit jusqu ce que sa teneur
en humidit soit en quilibre avec celle de lair ambiant. Cette teneur en humidit dquilibre du bois est
fonction de la temprature et de lhumidit relative de
lair, comme lillustre la figure 16.
Le matriau bois peut contenir de leau sous deux
formes : leau libre dans les vides lintrieur des
cellules et leau absorbe par les parois cellulaires.
Lorsque la teneur en humidit du bois est maximale,
leau est prsente sous ces deux formes. En schant,
le bois perd dabord leau libre lintrieur des cavits
et, ensuite, leau absorbe par les parois cellulaires.
Le point de saturation des fibres (PSF) est la teneur
en humidit limite pour laquelle il ny a plus deau libre
dans les vides alors que leau absorbe dans les parois cellulaires est maximale. Le PSF se situe une
teneur en humidit autour de 30 % pour la plupart des
Teneur en humidit du bois (%)
Les charpentes en gros bois duvre et dingnierie
offrent une bonne rsistance au feu. Le bois ne perd
en effet que de 10 15 % de sa rsistance totale sous
leffet de tempratures extrmes gnres par un incendie (Lie, 1977). De plus, au moment dun incendie,
une couche de carbonisation se forme autour des
larges lments de bois et protge le matriau central
de la chaleur dgage par les flammes (figure 15). Ce
phnomne rduit la vitesse de carbonisation environ 0,65 mm/min. Aprs 45 minutes de combustion,
une pice de bois naura donc brl que denviron
29 mm et le centre de la pice gardera sa rsistance.
Le concepteur peut donc effectuer le dimensionnement des lments porteurs en consquence afin
de fournir la rsistance incendie recherche. Plus la
pice sera grosse, plus elle supportera les charges
Couche de carbonisation
Limite de carbonisation
Zone de pyrolyse
Limite de la zone de pyrolyse
Bois intact
Humidit relative (%)
Source : adapte de CSA O177.
Au-dessus du PSF
TH > 30 %
Retrait d au
Au point de saturation
des fibres (PSF)
TH ~ 30 %
Sous le PSF
TH < 30 %
Au-dessus du PSF (TH > 30 %), lvaporation deau
libre se trouvant lintrieur des cellules ne produit
donc pas de changements dimensionnels du bois
(figure 17). Par contre, sous le PSF (TH < 30 %), lvaporation de leau contenue dans les parois cellulaires
engendre en effet un retrait du matriau proportionnel
la perte dhumidit.
Le retrait longitudinal est pratiquement ngligeable
alors que le retrait perpendiculaire (radial et tangentiel)
est beaucoup plus important (figure 18).
La meilleure faon de minimiser leffet du retrait aprs
linstallation est dutiliser des matriaux ayant une teneur en humidit la plus prs possible de celle prvue
en service. Les lments en bois peuvent tre schs
naturellement ou au schoir. En Amrique du Nord,
la teneur en humidit des lments bois en service
se situe habituellement entre 8 et 12 % et varie selon
les saisons et les conditions dutilisation (tableau 1).
TABLEAU 1 Teneur en humidit dquilibre (THE)
des lments en bois
Rgion du Canada
THE moyenne
Cte Ouest
Cte Est
FIGURE 18 Phnomne de retrait et de gonflement selon le
sens du bois
Note: Le bois utilis dans ces rgions se stabilise ventuellement
prs de la THE moyenne.
Les concepteurs devraient cependant sattendre un certain retrait ou gonflement
jusqu ce que la THE ait t atteinte.
Source : CCB, 2005.
La partie 9 du Code national du btiment exige que la
teneur en humidit des lments dossature en bois
nexcde pas 19 % au moment de leur mise en uvre. Les gros bois duvre sont cependant rarement
secs au cours de la pose, en raison de la difficult
de scher rapidement de grosses sections de bois.
Inversement, les bois dingnierie sont habituellement
schs des teneurs en humidit autour de 12 %
afin dassurer un collage adquat des diffrents lments et minimiser le retrait (tableau 2). Lutilisation
des produits de bois dingnierie rduit donc considrablement le retrait total puisque leur procd de
fabrication leur donne une teneur en humidit prs
de celle dutilisation. Ces produits peuvent cependant
subir un lger effet de retrait et de gonflement selon
les changements dhumidit saisonniers et les conditions dentreposage et de montage.
TABLEAU 2 Teneur en humidit des produits en bois
au moment de linstallation
Teneur en humidit
du bois estime
Bois de charpente sec
13 % 19 %
Bois dingnierie (poutrelles en I, SCL)
4 % 12 %
Panneaux (OSB, contreplaqu)
Le bois peut tre sensible aux problmes de dtrioration et de pourriture lorsquil est en contact direct
avec leau ou quil se trouve dans des conditions
dhumidit relative trs leves pour une priode prolonge. La pourriture est cause par la prsence de
champignons qui dtruisent le bois.
Quatre conditions sont essentielles pour que la pourriture survienne, soit :
la prsence doxygne,
une temprature favorable (entre 20 et 30 C ou
moins, selon lhumidit relative),
une teneur en humidit du bois au-del de 20 %
sur une priode prolonge,
laliment : le bois.
Les deux premires conditions ne peuvent tre exclues des btiments. Il est par contre possible dagir
sur la teneur en humidit en concevant des dtails
de construction qui limitent le contact direct des lments de bois avec leau ou une source dhumidit.
Lorsquil est impossible dliminer compltement
le contact direct du bois avec leau, il est important
de prvoir des assemblages qui faciliteront lcoulement de leau et le schage rapide du bois. Plusieurs
exemples sont prsents dans le Guide de bonnes
pratiques pour la construction commerciale en gros
bois duvre ou dingnierie de cecobois.
Le bois de sciage et les bois dingnierie nayant
habituellement pas la mme teneur en humidit au
moment de linstallation, il est prfrable ne pas les
mlanger dans un mme systme constructif pour
lequel un retrait diffrentiel ne serait pas souhaitable
(1,7 mm)
TH linstallation = 19 %
TH en service = 10 %
Retrait diffrentiel = 6,4 mm ( po)
l'installation (sch)
TH linstallation = 12 %
Retrait diffrentiel = 2,6 mm (1/16 po)
4 Proprits de lassemblage
Les assemblages jouent un rle essentiel dans le
comportement des charpentes en bois. Lexprience
lors dimportants sismes ou de forts ouragans a dmontr leur importance. Dune part, les assemblages
peuvent tre la cause de ruptures structurales, en raison dune conception inadquate ou dune erreur de
fabrication. Dautre part, la ductilit des assemblages
assurent le bon comportement des structures en bois
soumises de fortes charges sismiques.
La performance dun assemblage est tout dabord
caractrise par sa rsistance mcanique, sa rigidit
et sa ductilit qui assurent un comportement adquat
sous les charges statiques ou dynamiques. De plus,
la stabilit dimensionnelle et la rsistance la dgradation des assemblages garantissent la prennit
des constructions en bois. Le comportement au feu
est aussi un attribut important qui influence la stabilit
de louvrage en cas dincendie. Dautres critres de
conception comme la facilit de mise en uvre, la
simplicit, lesthtisme et le cot peuvent galement
guider le choix dun assemblage.
On exige dun assemblage idal quil transmette les
efforts de faon satisfaisante, sans dformation excessive, tout en conservant assez de souplesse pour
que la dformation maximale en service soit atteinte
avant la rupture fragile de llment en bois (Herzog,
Thomas et al., 2005). Dans le calcul de structures en
bois, la dimension des membrures tant souvent lie
la gomtrie des assemblages, il convient de porter
une attention particulire cette tape de la conception. La norme canadienne de calcul des charpentes
en bois nonce les rgles de calcul assurant une
rsistance minimale de lassemblage et dtermine les
rgles de disposition des attaches (CSA O86, 2009).
Une bonne conception dun assemblage adapt
chaque situation doit aussi considrer un ensemble
de facteurs varis.
Le choix dun assemblage est fait en fonction du type
et de lintensit du chargement auquel il sera soumis.
Selon le cas, un assemblage doit tre en mesure de
transmettre des efforts de compression, de traction,
de cisaillement et/ou de flexion. La figure 20 prsente
diffrentes configurations dassemblages adaptes au
type deffort et la gomtrie envisage. Quoique ces
diffrentes options soient possibles, il est recommand
pour les structures en bois de favoriser les assemblages
en compression pour obtenir un comportement ductile.
Lusage des assemblages en flexion est viter
autant que possible, car ils gnrent frquemment des
contraintes en traction perpendiculaire au fil du bois
qui risquent de causer de la fissuration.
FIGURE 20 Configuration des assemblages selon le type deffort (adapt de Natterer et al., 2004)
Au Canada, la rsistance dun assemblage doit tre
calcule selon la section 10 de la rgle de calcul des
charpentes en bois (CSA O86-09). Les facteurs de
modification influenant les proprits mcaniques
du bois, K D (CSA O86, art. 4.3.2), K SF (CSA O86, tableau 10.2.1.5 pour les attaches) et K T (CSA O86, art.
5.4.3), doivent tre intgrs au calcul de la rsistance
dun assemblage. Pour les sollicitations latrales ou
le soulvement, la rsistance de lassemblage une
inversion des efforts doit aussi tre considre.
Lorsque lassemblage requiert un perage ou un
dcoupage de la membrure en bois, celle-ci est affaiblie par rapport sa section pleine, il faudra donc
faire la vrification en deux parties : la rsistance de
lassemblage et celle des membrures de bois selon
leur section nette. Dans les cas o un assemblage
induit un effort tranchant dans une membrure, il faudra vrifier la rsistance au cisaillement de la pice
avec une profondeur d e plutt que d ; la profondeur
d e reprsente la section de la membrure charge en
cisaillement (CSA O86-09, art. 10.2.1.4).
Une bonne comprhension du mode de transmission
des forces impliques permet dviter que des lieux de
concentration de contraintes crent des efforts en traction perpendiculaire au fil qui pourraient ventuellement
occasionner une rupture fragile par fendage du bois.
Une bonne conception permet de contrler le mode
de rupture le plus probable. Dans bien des cas et
pour des raisons de scurit, on cherchera viter une rupture fragile qui se produit subitement. Au
contraire, un comportement ductile est gnralement
considr comme un atout, dune part parce quil
donne un avertissement avant la rupture et, dautre
part, en raison de sa capacit diffuser lnergie en
cas de sismes. Ce dernier point sera mieux dvelopp dans la section sur laspect sismique.
Les connecteurs mcaniques qui sont utiliss de nos
jours peuvent tre diviss en deux catgories : les
connecteurs de type tige (boulons, tire-fonds, clous,
vis, goujons, etc.) et les connecteurs de surface (anneaux fendus, disques de cisaillement, connecteurs
mtalliques). Ces deux catgories de connecteurs se
distinguent par leur faon de transfrer leffort, soit
sur lpaisseur de llment pour les premiers, soit par
distribution sur la surface de contact pour les seconds. Diffrents essais exprimentaux ont permis de
dmontrer que les assemblages par clous, par vis ou
par boulons de petite dimension offraient une bonne
ductilit alors que les tiges de plus grande dimension
taient trs rsistantes mais peu ductiles lorsquelles
mnent une rupture fragile du bois. Les connecteurs
petits clous ou vis
Enfin, la rsistance des plaques dacier, des soudures
ou de toute attache mtallique sollicite en traction ou
en cisaillement doit tre vrifie avec les Rgles de calcul
des charpentes en acier (CSA S16, 2009).
Rigidit et mode de rupture
La dformation des assemblages influence directement le comportement global dune structure. La
figure 21 prsente les courbes charge dformation
dtermine exprimentalement pour plusieurs types
dassemblages. Ces donnes indiquent que le jeu
initial et la rigidit globale dun assemblage dpendent du choix des connecteurs. Plusieurs clous de
petits diamtres permettent une meilleure distribution
de leffort dans le bois et offrent donc plus de rigidit
quun assemblage utilisant des boulons de larges
diamtres.
Gros boulons
FIGURE 21 Courbe charge dformation pour diffrents
types dassemblages (adapt de Natterer et al., 2004)
de surface sont aussi trs performants, mais ils sont
gnralement lorigine de ruptures fragiles par cisaillement du bois. Certaines combinaisons ou certains compromis permettent cependant de contrler
le comportement de lassemblage, tout en prservant
de bonnes capacits de chargement.
Un assemblage fait de connecteurs placs en files
ou en groupe est normalement moins rsistant que
la somme des rsistances de chaque connecteur en
raison dune distribution ingale des efforts entre les
connecteurs. Cest ce quon appelle leffet de groupe.
Le rapport de rigidit entre lacier et le bois, le nombre
de connecteurs par file, le nombre de files, les espacements, le diamtre et llancement des connecteurs
sont tous des facteurs dterminants dans lestimation
de leffet de groupe. Si aucune rupture fragile ne se
produit, leffet de groupe diminue lorsque la plastification
des attaches les plus sollicites dbute, amenant une
meilleure distribution de leffort entre les connecteurs.
Les assemblages plus ductiles, faits de tiges dacier
de petits diamtres, sont dailleurs moins sensibles
Plusieurs rgles de calcul des charpentes en bois
compensent cet effet par une limitation du nombre de
connecteurs utilisables par file ou par une diminution
du nombre de connecteurs effectifs au moment du
calcul. Il est noter que les quations de calcul de
leffet de groupe qui taient incluses dans les coefficients J G et J R de lancienne norme CSA O86-01
pour les boulons sont remplaces dans la norme CSA
O86-09 par un calcul plus dtaill qui tient compte
des possibilits de ruptures fragiles responsables de
la baisse de rsistance dun groupe dattaches.
Les valeurs de rsistance dun assemblage, calcules
selon la norme CSA O86, ne considrent que les possibilits de rupture dans le bois. Elles prsument que
les lments en acier seront suffisamment rsistants
pour transmettre efficacement les efforts sans dfaillir.
Le concepteur doit donc sen assurer en vrifiant les
lments mtalliques laide de la norme CSA S16
Rgles de calcul des charpentes en acier. Le calcul
de la rsistance des boulons, des plaques de transfert, des plaques dappui, des triers et des soudures
doit faire partie de ces vrifications (figure 22).
Les boulons peuvent tre sollicits en traction axiale,
en cisaillement ou selon une combinaison de ces
deux types defforts. Dans ce dernier cas, une quation dinteraction est utilise pour le calcul.
Les plaques de transfert en acier sont soumises plusieurs types defforts : compression, traction, cisaillement ou flexion. Les plaques qui doivent rsister de
la compression dans leur plan peuvent ncessiter des
raidisseurs pour viter les problmes de voilement.
Pour les efforts de traction, la rsistance ultime de
la section brute et la plastification de la section nette
sont vrifier. La rsistance lenfoncement des
boulons dans la plaque ainsi que les espacements
et les distances de rive et dextrmit devront aussi
tre respects.
Les plaques dassise transmettent une charge
jusquau sol ou jusqu un lment porteur et reprennent en gnral des efforts de compression ou
de flexion. Il existe aussi une grande varit dtriers
mtalliques qui transmettent les efforts dune poutre,
solive ou panne un lment principal. Chaque plaque
les composant doit tre dimensionne selon son
effort respectif. Lexcentricit des forces dans lassemblage peut causer des efforts supplmentaires
dans les plaques. Une excentricit en traction peut
crer un effet de levier qui accentue leffort dans les
Plusieurs assemblages requirent la prsence de
soudures pour joindre deux plaques places angle
ou mises bout bout. La rsistance de la soudure
ainsi que celle du mtal de base doivent tre vrifies.
La disposition des connecteurs formant un assemblage doit rpondre certaines rgles permettant
dassurer une bonne distribution des efforts et dviter
une rupture fragile cause par de la traction perpendiculaire au fil du bois. La rsistance dun assemblage,
calcule selon les quations de calculs du CSA O8609, est tributaire du respect des distances de rive et
des espacements minimaux dans chaque direction.
Ces distances minimales sont indiques dans la norme
pour chaque type de connecteur et dpendent la
fois de lorientation du fil et de la direction des forces
(figure 23). Si la force est transmise selon un angle
oblique par rapport au fil du bois, il est possible de
calculer ces distances sparment et dutiliser la plus
grande valeur obtenue.
(a) Boulons et tiges filetes
(b) Plaque de transfert
Source : A. Salenikovich
(c) Plaque dassise
(d) triers
(e) Soudures
(f) Excentricit des efforts
a L : distance de lextrmit charge
a : distance de lextrmit non charge
e Q : distance de la rive charge
e P : distance de la rive non charge
S C : espacement des files
S R : espacement des connecteurs dans une file
Pour le calcul dun assemblage, une file est dfinie
comme une srie dattaches qui se suivent dans le
sens dapplication de la charge, indpendamment du
fil du bois (CSA O86-09, art.10.2.2.3.3). Si les attaches
sont disposes en quinconce, il faut dterminer si
elles forment des files distinctes ou si elles doivent
tre considres comme faisant partie dune mme
file (figure 24). Les attaches sont considres sur une
mme file si la distance entre deux attaches est plus
grande que quatre fois lespacement entre les files.
Dans le cas dun nombre impair de files, le choix du
nombre dattaches par file se fera selon lagencement
ayant la plus faible rsistance pondre.
Dans le cas des connecteurs qui ne traversent pas
toute la pice (clous, vis, rivets, tire-fonds), la profondeur minimale de pntration doit aussi tre respecte.
Nombre pair de files multiples :
Si S > 4a, deux files de six attaches
S > 4a
Si S < 4a, quatre files de trois attaches
S < 4a
Nombre impair de files multiples :
Si S > 4a, on choisit lagencement ayant la plus faible
rsistance pondre :
une file de six attaches et une file de trois attaches
trois files de trois attaches
Si S < 4a, trois files de trois attaches
Grce la ductilit de leurs assemblages, les structures en bois performent assez bien au moment de
secousses sismiques (Frenette, 1997). Leur lgret
ainsi que leur faible frquence naturelle contribuent
aussi leur bon comportement. Les forces horizontales
qui agissent au cours dun tremblement de terre
doivent idalement tre reprises par des systmes
latraux semi-rigides, qui dissipent un maximum
dnergie par une grande dformation plastique afin
de diminuer les risques deffondrement de la structure.
Les murs de cisaillement et les cadres contrevents
sont actuellement les options les plus rpandues.
Lvaluation des dommages la suite de tremblements
de terre a permis dobserver que les dfaillances des
structures taient rarement dues la rupture des
poutres et des poteaux, mais mettaient en cause
les jonctions entre les lments structuraux. Le bon
comportement sismique dune structure en bois
dbute donc par une attention particulire apporte
aux moyens dassemblage.
La ductilit caractrise un systme qui accepte de
grandes dformations plastiques avant datteindre
la rupture. Elle est calcule par le rapport entre
la dformation ultime sur celle mesure au moment
de la plastification. De plus, lenveloppe de la courbe
dhystrsis (figure 26) permet dvaluer le comportement global dun assemblage sous charge cyclique,
telle que les sismes. Dans un assemblage acier-bois,
la ductilit est obtenue par la dformation plastique
du goujon mtallique et par son enfoncement dans
le bois (figure 25). Pour les cycles subsquents, la
rigidit plastique du goujon mtallique permet que la
courbe ne soit pas trop aplatie et continue dissiper
de lnergie.
Lutilisation de clous ou de goujons de faible diamtre
permet de bien rpartir les efforts dans le bois et favorise une grande ductilit de lassemblage. Un autre
type dassemblage, par exemple coll, qui engendrerait
un mode de rupture fragile du bois est plutt viter
puisque peu dnergie est absorbe avant la rupture.
De plus, il est important que le comportement global
de la structure permette aux assemblages datteindre
leur comportement ductile avant quun lment en
bois ne subisse une rupture fragile, que ce soit par
fendage, en traction ou par cisaillement.
1. Au premier chargement, la rsistance provient de la dformation 4. Lorsque le boulon revient dans
la zone endommage,
la rsistance est plus faible.
du boulon et de lcrasement du bois.
2. Lorsque la charge est inverse, elle est reprise principalement
5. Au deuxime cycle,
la rsistance reprend la courbe initiale quand
le boulon retrouve le bois non-endommag.
par la dformation du boulon car le bois est dj cras.
3. De retour au centre, le boulon adhre de nouveau au bois
6. Ainsi, la courbe dhystrisis montre le comportement ductile dun
assemblage acier-bois soumis un chargement cyclique.
non endommag et la rsistance augmente.
FIGURE 25 Courbe dhystrsis reprsentant le comportement ductile dun assemblage acier-bois (adapte de Frenette, 1997)
Comme la dcrit la section 3.5, lhygroscopicit peut
causer des variations dimensionnelles dun lment
en bois en fonction de sa teneur en humidit. Au
contraire, les connecteurs et autres pices mtalliques sont relativement insensibles aux variations
dhumidit, mais pourraient varier selon le changement de temprature.
Une bonne conception devrait respecter certains principes pour prvenir les contraintes parasites dues
au retrait du bois. Premirement, il est prfrable de
scher pralablement les pices de bois une teneur
en humidit la plus prs possible de celle en service.
De plus, les assemblages ne doivent pas entraver
le retrait qui pourrait causer le fendage de llment
en bois. Ceci est particulirement important pour les
assemblages en gros bois duvre ou dingnierie de
grandes dimensions en raison de la grande surface
Charge initiale
Perte de rigidit due
au jeu dassemblage
(adapte de Herzog, Thomas et al., 2005)
Pour soutenir une poutre, par exemple, il est habituellement plus appropri dutiliser un trier qui reprend
les efforts en compression plutt que des cornires
latrales et une file de boulons qui risquent dentraver le mouvement du bois perpendiculairement au fil
FIGURE 27 Dtail dassemblage permettant de limiter limpact
dun ventuel retrait du bois
Rsistance la dgradation
Les lments en bois et les pices mtalliques formant les assemblages peuvent subirent de la dgradation cause par la prsence deau. La faon la plus
facile et la plus efficace de lutter contre la dgradation
consiste limiter, sinon viter compltement, la prsence de leau sur lassemblage.
Si lassemblage se trouve en milieu extrieur, il doit
donc tre bien protg contre la pluie. Il est important
aussi de permettre un bon drainage du systme et
dviter les dtails qui favorisent laccumulation de
leau. La base des poteaux, les triers ferms et tous
les points de jonction susceptibles de recevoir de
leau devront tre vrifis en consquence. Finalement, une bonne circulation de lair est essentielle
afin de permettre le schage rapide du bois en cas
dhumidification. Des cales despacement aux appuis
ou des plaques de transfert insres plutt quextrieures sont des exemples de solutions visant
permettre une bonne ventilation (figure 28). Plusieurs
exemples permettant dassurer une bonne rsistance
la dgradation sont prsents dans le Guide de
bonnes pratiques pour la construction commerciale
en gros bois duvre ou dingnierie de cecobois.
FIGURE 28 Prvoir un assemblage qui facilite lcoulement
de leau et le schage du bois
Pour viter la corrosion des pices mtalliques dun
assemblage soumis des conditions humides, il est
recommand dutiliser des attaches, plaques et quincailleries rsistantes la rouille ou de leur ajouter des
placages ou des couches de finition protectrices. Plusieurs solutions peuvent tre envisages. Les clous, par
exemple, peuvent tre fabriqus en aluminium, en acier
inoxydable ou plaqus dun mtal offrant une couche
de protection. La galvanisation des plaques et attaches
est gnralement le moyen le plus conomique et
rpandu de protger lacier contre la rouille. Lacier est
alors recouvert dune couche de zinc qui, en soxydant, forme une couche rsistante. On pourra ajuster
lpaisseur de cette couche en fonction des conditions
climatiques auxquelles lassemblage sera soumis.
Les environnements corrosifs peuvent galement tre
dommageables aux connecteurs en acier usuel. Il est
important dutiliser de lacier inoxydable ou dautres
mtaux appropris ces milieux. Dans certains cas,
lutilisation de bois trait chimiquement peut crer
un environnement ncessitant lutilisation de tels
connecteurs (Mohammad et Salenikovich, 2010).
Bien que le bois soit un matriau combustible, on
attribue gnralement lapparition et les caractristiques de propagation dun incendie au contenu du
btiment plutt quaux matriaux de structure. Le
comportement des lments structuraux la chaleur
intensive doit cependant tre vrifi afin de prserver la stabilit du btiment au moment dun incendie.
La partie 3 du Code national du btiment du Canada
(CNBC) indique le degr de performance demand
la structure dun btiment en cas dincendie.
Les avantages que procure la construction en gros
bois quant la rsistance au feu des lments porteurs sont reconnus dans le CNBC. En effet, si le btiment est protg par des gicleurs automatiques et
si les dimensions minimales des lments porteurs
sont respectes, le CNBC considre quil est peu
probable quun incendie gagne assez dampleur pour
menacer lintgrit structurale des lments en gros
bois, quils soient en bois duvre ou en bois dingnierie, et autorise donc ce type de construction dans
plusieurs cas o une construction incombustible est
exige (CNBC, article 3.2.2.16).
Le degr de rsistance au feu (DRF) en minutes dune
charpente en gros bois duvre ou en bois lamellcoll est obtenu par ltablissement de dimensions
minimales pour les membrures. Comme dcrit la
section 3.4, lorsquune pice de bois est soumise
un feu, sa surface se carbonise et forme une couche
qui protge lintrieur de la pice et ralentit la progression de la combustion. Les qualits structurales
de la partie intacte du bois sont ainsi prserves et
la section transversale rduite continue de supporter
les charges. On attribue par consquent un DRF de
base de 45 minutes une charpente en gros bois
duvre si ses membrures excdent les dimensions
minimales exiges au tableau 3.1.4.6 du CNBC. Le
CNBC ne traite pas clairement de la rsistance au feu
des attaches dune construction en gros bois duvre. Il
est implicitement prsum que les attaches couramment
utilises dans ce type de construction sont juges acceptables l o un DRF maximale de 45 minutes est exig.
Au-del de ces exigences, le concepteur doit cependant sassurer que les assemblages rsisteront aussi
la chaleur produite en cas dincendie. Bien que le
matriau bois conserve sa capacit structurale en
cas dincendie, les proprits mcaniques des pices
mtalliques composant les assemblages peuvent
tre considrablement rduites sous leffet des hautes
tempratures gnres durant un incendie. De plus,
lacier tant un excellent conducteur thermique, il aura
tendance transmettre la chaleur trs rapidement au
bois qui lentoure et lendommager par lintrieur.
Pour obtenir un DRF adquat, une attention particulire doit donc tre accorde aux lieux de jonctions
On considre comme un assemblage non protg
une jonction comprenant des pices mtalliques apparentes. Lutilisation de plaques mtalliques externes
ou dune plaque mtallique interne avec les ttes
de boulons exposes sont des exemples dassemblages non protgs. On attribue aux assemblages
non protgs conus selon lEurocode 5 : partie 1-2,
similairement la norme CSA O86, une rsistance au
feu de base de 15 minutes. Les mthodes de calcul
suggres dans lEurocode 5 permettront toutefois
daugmenter cette rsistance au feu par lajout dattaches supplmentaires ou laccroissement des distances dextrmit ou de rive et laugmentation des
dimensions des membrures.
Assemblages boulonns non protgs
Une nouvelle mthode de conception a t dveloppe rcemment pour les assemblages boulonns
non protgs (Peng et al., 2010). Cette mthode est
valide pour les assemblages en cisaillement double
comportant trois lments en bois ou une plaque
mtallique insre.
Lpaisseur des lments latraux en bois, le diamtre
des boulons et le taux de sollicitation de lassemblage sont incorpors dans cette nouvelle mthode tel
quindiqu lquation 1. Cette dernire permet aux
concepteurs dvaluer la rsistance au feu (t feu ) de
leurs assemblages en faisant varier trois paramtres.
t feu est la rsistance au feu de lassemblage (minutes)
t1 est lpaisseur des lments latraux en bois (mm)
est la vitesse ajuste de carbonisation du bois (mm/min)
= 0,70 mm / min pour un assemblage
3 lments de bois (pour t 60 min)
= 0,65 mm / min pour un assemblage
3 lments de bois (pour t > 60 min)
= 0,80 mm / min pour un assemblage
plaque mtallique insre (pour t 60 min)
plaque mtallique insre (pour t > 60 min)
est le taux de sollicitation de lassemblage
= Rfeu / 3,3 Rd
Rfeu est le cisaillement appliqu lassemblage en
situation dincendie (kN)
Rd est la rsistance de lassemblage en conditions
ambiantes selon CSA O86 (kN)
Le temps additionnel (tch) que procura une couche
protectrice en bois est obtenue par le quotient de
lpaisseur de la couche protectrice et de sa vitesse
de carbonisation unidimensionnelle ( o est gnralement fix 0,65 pour le bois rsineux). Ainsi, une
planche de bois de 19 mm ( ) retardera de 30 minutes
la combustion des lments porteurs en bois. Lorsque
des bouchons de bois sont utiliss pour protger les
ttes des boulons, lpaisseur minimale du bouchon
(af ) est obtenue partir de lquation 2.
d est le diamtre des boulons (mm)
Les lments mtalliques exposs la chaleur perdent
leur rsistance et risquent dendommager le bois en
lui transmettant la chaleur. Il est donc avantageux
disoler les pices mtalliques afin de prolonger la
rsistance au feu de lassemblage. On parlera alors
dun assemblage protg.
Des matriaux isolants comme le bois ou le gypse
peuvent tre utiliss comme plaque de recouvrement
sur lensemble de lassemblage ou encore comme
bouchon individuel sur chaque connecteur afin que
les lments de lassemblage non protg ne soient
exposs la chaleur, retardant ainsi le dbut de la
carbonisation des pices de bois et la rduction des
rsistances des attaches mtalliques. Cette solution
permet ainsi dobtenir un DRF suprieur celui obtenu
pour les assemblages non protgs. Cette protection
doit toutefois tre bien fixe afin quelle ne se dtache
pas prmaturment de llment quelle doit protger.
t feu, req = rsistance au feu requise,
en minutes (15 60 minutes)
n = taux de carbonisation
(habituellement 0,70 mm / minute,
selon le type de bois utilis)
Une couche protectrice en gypse de Type X peut galement retarder la combustion des lments porteurs
en bois (t ch) laide de lquation 3. Cette mthode est
valide uniquement si les joints sont moins de 2 mm et
quils sont entirement remplis. Lpaisseur quivalente
de 2 couches protectrices en gypse Type X peut tre
considre comme gale lpaisseur de la couche
expose additionne de la moiti de la 2e couche
(hgypse = hexpos + 0,5 hintrieur). Ainsi, un panneau de
gypse Type X de 15,9 mm dpaisseur retardera de 30
minutes la combustion des lments porteurs en bois.
La somme des temps allous aux divers lments,
couches protectrices et assemblage non protg,
donnera la rsistance au feu de lassemblage protg.
TABLEAU 3 Largeur bst minimale en fonction de la rsistance
au feu (EN 1995-1-2:2004)
Rives non protges
sur un ou deux cts
DRF 30 min
DRF 60 min
Plaques insres
Les assemblages utilisant des plaques insres prsentent le meilleur comportement au feu puisque
celles-ci sont isoles par le bois qui les entoure. Ils
permettent dobtenir un DRF au-del de 30 minutes
si les dimensions de la plaque sont suffisantes. Si les
rives ne sont pas protges, la largeur de la plaque
dacier doit tre dau moins bst (tableau 3).
Lorsque les plaques sont protges sur leurs rives, il ny
a pas de largeur bst minimale respecter (tableau 4).
TABLEAU 4 Largeurs minimales pour protger
les plaques mtalliques
paisseur plaque mtallique
a) Plaque dissimule dans interstice
b) Bande colle
c) Panneaux de protection en bois
dg 20 mm
dg 60 mm
dg 10 mm
dg 30 mm
hp 10 mm
hp 30 mm
Plaques externes
Bien que les plaques mtalliques externes soient
incombustibles, cela ne signifie pas pour autant
quelles sont rsistantes au feu. Cependant, il est
possible datteindre un DRF lev laide de plaques
mtalliques externes la condition que lon puisse
dmontrer que leffet des tempratures leves nempche pas lassemblage de rpondre ses fonctions
prvues. La norme CSA S16-09 ainsi que lEurocode 3 :
partie 1-2 procure des lignes directrices pour
dterminer la rsistance des pices mtalliques en
fonction de la temprature.
Si elles sont recouvertes dun panneau de bois ou de
gypse Type X, ces plaques pourront tre considres
comme protges la condition que lpaisseur du
recouvrement dpasse les valeurs minimales dfinies
prcdemment.
FIGURE 29 Exigences dimensionnelles relatives la protection
des plaques dacier (EN 1995-1-2: 2004)
Exemple de calcul de rsistance au feu pour les assemblages
Assemblage en traction : bois lamell-coll pinette-pin 14t-E de 80 mm x 175 mm
9 boulons dun diamtre de 12,7 mm (1/2 po)
rsistance souhaite de lassemblage en situation dincendie Tf = 45,5 kN
rsistance de lassemblage temprature ambiante Tr = 68,8 kN
Mthode 1
Taux de sollicitation ( ) = 45,5 / 68,8 = 0,66
paisseur des lments latraux (t1) = 80 mm
Diamtre des boulons (d) = 12,7 mm
Selon les paramtres de cet exemple, il faudra prvoir protger lassemblage pour une dure de 30 minutes
afin dobtenir un DRF de 45 minutes.
Mthode 2
Protger lassemblage
Il faut protger les ttes de boulons par une plaque ou des bouchons de bois dau moins 31,5 mm afin dobtenir
une rsistance au feu de 45 minutes.
Mthode 3
Utiliser une plaque mtallique interne
Cette solution permet dobtenir une rsistance au feu de 60 minutes tout en conservant les dimensions initiales
des lments en bois, si la plaque interne est protge aux rives par une paisseur dau moins 30 mm de
bois. Lutilisation de plaques mtalliques internes savre la solution la plus conomique, tout en procurant les
meilleures rsistances au feu et temprature ambiante.
Devant la grande diversit des moyens dassemblage, il
peut parfois tre difficile de slectionner celui qui sera
le mieux adapt au type de chargement que lon
dsire transmettre, son intensit ainsi qu lespace disponible. Le concepteur qui veut optimiser un
assemblage et lui assurer un bon comportement doit
connatre les caractristiques gnrales de chaque
type dassemblage et matriser quelques principes
de conception lui permettant la fois de gagner du
temps et dviter les effets nfastes dune disposition
inapproprie.
La premire faon doptimiser un assemblage est de
bien utiliser la surface disponible sur la pice principale. La superficie ncessaire pour transmettre une
charge donne est souvent proportionnelle au diamtre de lattache utilise. Plus on utilise de gros
connecteurs, plus la surface requise sera grande
(figure 30). De plus, la mise en place dun grand
nombre dattaches plus petites augmente gnralement
la rigidit globale de lassemblage. Ces principes
peuvent toutefois varier selon la gomtrie des membrures et de lassemblage. Les cots, limpact visuel
et les consquences de linstallation dun plus grand
nombre dattaches sont aussi considrer.
Le processus de conception est bas sur une comprhension schmatise du mode de transmission des
charges dans un assemblage. Pour que le chargement
puisse se transmettre selon le comportement anticip,
il faut sassurer que la disposition de lassemblage
nengendre pas dexcentricits qui causeraient des
contraintes parasites. Lexcentricit dans un assemblage provoque habituellement des efforts de flexion
qui sajoutent aux charges de dimensionnement.
Cette excentricit peut provenir dune disposition
dcale des membrures ou dune rpartition asymtrique des attaches sur la surface dun assemblage.
De plus, il est important de faire concider les axes
des membrures un seul point dintersection et de
positionner les attaches galement de part et dautre
de ce point (figure 31).
Petits boulons
122 clous
15 boulons
14 boulons
5 disques de
Des connecteurs asymtriques crent de la flexion
Des axes non concourants crent de la flexion
dans la membrure.
Des axes dans des plans diffrents crent de la torsion
dans la membrure
FIGURE 31 Situations viter : diffrentes causes dexcentricits dans un assemblage (adapt de Natterer et al., 2004)
Comme il a t mentionn la section 3.2, le concepteur
doit veiller ce que les dtails dassemblage favorisent la compression plutt que la traction perpendiculaire au fil du bois qui peut causer une rupture
fragile par fendage. Les appuis en porte--faux, les
efforts excentrs ou les charges suspendues sous
une poutre causent de la traction perpendiculaire au
fil et sont viter. Les imprcisions dans les joints,
particulirement dans la construction en bois, peuvent
aussi tre la cause deffets nuisibles et imprvus
Dans lobjectif de raliser des assemblages au comportement prvisible et stable, il est prfrable dviter
de combiner dans un mme joint diffrents moyens
dassemblage. La diffrence de rigidit provoquerait
une rpartition ingale de la charge en raison de la
compatibilit des dformations. Les attaches les plus
rigides seraient sollicites plus rapidement et pourraient
se trouver prs de ltat de rupture alors que les attaches
les plus souples ne supporteraient quune fraction de
leffort. La rsistance totale ne peut donc pas tre
value comme laddition des rsistances respectives.
FIGURE 32 Situations viter : appui en porte--faux, charge sous la poutre ou imprcision dans un joint (adapt de Madsen 2000)
La conception dun assemblage doit tenir compte
des conditions de mise en uvre. Les assemblages
ayant un maximum de composantes prfabriques,
simples mettre en place sur le chantier, permettent
deffectuer un montage rapide. Par exemple, toutes
les oprations de soudure ne devraient pas tre effectues sur le chantier mais en usine, l o les conditions sont mieux contrles. La prfabrication permet
aussi de mieux contrler la qualit de lassemblage.
Il faut toutefois prvoir une certaine capacit dajustement des assemblages pour permettre de rgler la
structure aux alas du chantier et de tenir compte du
possible retrait ou gonflement du bois.
5 Assemblages
Les systmes dassemblage qui font appel des
attaches mtalliques afin de transmettre les charges
sont inclus dans cette section. Les plus rpandus
au Canada, soit les boulons, goujons, tire-fonds, vis,
rivets, clous, pointes et goujons forcs, sont prsents
en dtails, incluant leurs mthodes de calcul. Des
exemples sont proposs afin de faciliter la comprhension de la norme CSA O86 et les tapes de calcul.
Les systmes qui ne sont pas encore inclus dans la
norme canadienne mais qui prsentent un intrt
ont t rassembls dans la section 5.6 Nouveaux
Un assemblage simple et rapidement comprhensible
est profitable plusieurs points de vue. Il permet de
sassurer que le transfert des charges est valu adquatement au moment de sa conception et facilite
une ventuelle valuation de la structure durant la
dure de vie du btiment. De plus, la simplicit de
mise en place rduit le temps de main-duvre et les
complications sur le terrain, lusine ainsi que sur la
planche dessin.
Lune des grandes qualits dune structure en bois
est sa beaut naturelle. Il est avantageux de prserver cet atout par un souci esthtique au moment de
la conception dun assemblage. Plusieurs projets demandent des moyens de connexion invisible qui intgrent les pices dacier lintrieur de la membrure
de bois. Dans dautres cas, les pices mtalliques ou
les attaches peuvent suivre une configuration raffine
pour rpondre aux demandes architecturales.
On estime le cot des assemblages environ de 20
30 % celui dune structure en bois lamell-coll.
Le choix dassemblages simples qui sollicitent le bois
en compression permet gnralement doptimiser les
cots de la structure. De plus, la rptition de configurations dassemblages standards et la prfabrication
des lments en usine peuvent permettre une conomie et limiter la manipulation en chantier. La conception dassemblages performants peut aussi diminuer
le cot global de la structure en permettant de rduire
la dimension des membrures principales.
Les boulons et les goujons sont des tiges dacier qui
servent assembler plusieurs lments en les traversant sur toute leur largeur.
Les boulons sont fixs laide dcrous et utilisent
gnralement des rondelles. Lorsque utiliss dans les
charpentes de bois, ils peuvent tre chargs en traction selon laxe de la tige, latralement ou selon une
combinaison de ces deux types de chargement. Un
boulon soumis un effort latral se comportera comme
une poutre totalement ou partiellement encastre
ses extrmits (figure 33). La dformation de la tige
en flexion et lcrasement du bois procurent un comportement ductile de lassemblage. Il faut cependant
que le diamtre du boulon soit suffisamment petit et que
les distances de rive et dextrmit soient respectes
afin dviter une rupture fragile du bois par fendage ou
par cisaillement.
Les goujons, appels broches en France, sont des
tiges sans ttes ni crous, qui reprennent les charges
latrales selon un mcanisme semblable aux boulons.
Ils ne rsistent cependant pas au chargement axial et
ne peuvent pas profiter du moment rsistant cr aux
extrmits du boulon par les rondelles qui empchent
la rotation de la tige. Les goujons tant assembls sans
jeu entre la tige et le trou, ils prsentent une rigidit suprieure celle des boulons et sont mieux adapts aux
structures exigeant un minimum de dformation initiale
(glissement). Dans certaines situations, la traction de la
plaque interne et la dformation des goujons peuvent
risquer de causer lcartement des lments en bois. Il
est alors recommand dajouter un ou deux boulons
lassemblage par goujons pour prvenir ce phnomne.
Les boulons et goujons de petit diamtre sont gnralement favoriser. Ils offrent un bon comportement
aux sismes et aux chargements cycliques en raison de leur ductilit. De plus, les tiges lances et
de faible diamtre, qui permettent une dformation
combine du bois et de lacier, assurent une meilleure
distribution de la charge et rduisent par le fait mme
leffet de groupe.
Il est possible de raliser des assemblages boulonns ou avec des goujons qui sont trs intressants
du point de vue esthtique, en utilisant des plaques
de transfert internes ou dessines pour rpondre aux
aux extrmits de la tige. Un bon serrage des boulons
doit maintenir les pices de bois en contact, sans trop
comprimer les fibres superficielles du bois. En raison du
retrait du bois, un resserrage est habituellement ncessaire six douze mois aprs la pose ou lorsque le bois
a atteint sa teneur en humidit dquilibre.
Les trous pour les boulons sont prvus de 1 2 mm
plus grands que le diamtre du boulon afin de permettre leur mise en place. Au contraire, les goujons
sont entrs de force dans des trous ne dpassant
pas le diamtre de la tige pour assurer un assemblage sans jeu.
Lorsque des plaques mtalliques sont utilises, celles-ci
devront tre dimensionnes pour rsister la charge
pondre et respecter la norme CSA S16.
La norme CSA O86 requiert lutilisation de boulons ou
de tiges filetes conformes aux exigences de la norme
ASTM A307. Les dimensions des boulons disponibles
varient gnralement de 8 25 mm (5/16 1 po) en
diamtre et de 75 405 mm (3 16 po) en longueur.
Certaines rgles de bonnes pratiques permettent de
profiter dun maximum de rsistance des attaches.
Pour les boulons, lusage de rondelles ou de plaques
de rpartition permet de distribuer la pression sur le
bois et assure la cration dun moment dencastrement
Les distances minimales prescrites doivent tre respectes pour sassurer que lassemblage ait le comportement prvu. Ces exigences touchent lespacement
des connecteurs dans une file, lespacement entre
les files, les distances dextrmits et les distances
de rives. Les distances minimales sont dtermines
en fonction du diamtre des connecteurs, dF, dans
larticle 10.4.3 de la norme CSA O86-09 et varient
selon lorientation du fil du bois et laxe dapplication
des charges (figure 34).
FIGURE 33 Goujon et boulon soumis un chargement latral (adapt de Madsen 2000)
SR > 4dF
Charge parallle au fil
ep > 1,5dF
ou 0,5SC
SC > 3dF
Charge applique sur la membrure
2 files de 3 boulons
aL > 5dF ou 50 mm
a > 4dF ou 50 mm
dF : diamtre des boulons
Charge perpendiculaire au fil
aL : distance de lextrmit charge
eQ > 4dF
eQ : distance de la rive charge
SR > 3dF
eP : distance de la rive non charge
SC : espacement des files
3 files de 2 boulons
a > 4dF
ou 50 mm
SR : espacement des boulons dans une file
Charge applique sur le groupe de boulons
FIGURE 34 Distances et espacements minimaux pour les boulons et les goujons (CSA O86-09, figure 10.4.3.1)
La rsistance pondre de lassemblage doit tre
suprieure ou gale la charge prvue pondre.
La nouvelle norme de calcul CSA O86-09 permet de
prvoir et de contrler le mode de rupture par une
tude plus dtaille du comportement lultime. Le
calcul de rsistance prvoit donc la vrification du
mode de rupture ductile, de trois modes de rupture
fragile pour un chargement parallle au fil du bois, soit
le cisaillement par files, le dchirement de groupe et
la rupture par traction nette, ainsi que dun mode de
rupture fragile pour un chargement perpendiculairement au fil du bois, soit le fendage (figure 35). De
plus, une vrification du cisaillement doit tre effectue si lassemblage cre un effort tranchant tout en
rduisant la section efficace de la poutre.
Cette nouvelle mthode de calcul permet de mieux valuer les rsistances des diffrents modes de rupture. Elle
offre donc la possibilit au concepteur de modifier les
diffrents paramtres de lassemblage pour contrler
son comportement lultime et, ventuellement, dviter
quun mode de rupture fragile soit prdominant.
Cisaillement par file
Dchirement de groupe
Traction nette
FIGURE 35 Modes de ruptures ductile et fragile ncessitant une vrification (adapte de CSA O86-09, figure 10.4.4.1)
La rupture ductile (CSA O86, art.10.4.4.3) survient
lorsque lcrasement local du bois intervient seul ou se
combine la plastification de la tige dacier pour provoquer un dplacement excessif dans lassemblage
(figure 36). On la qualifie de ductile en raison de limportante dformation plastique quelle permet datteindre
avant la rupture. Comme la rsistance lenfoncement
du bois varie selon lorientation de la charge par rapport
au fil, la vrification de la rupture ductile doit tre faite
la fois pour les chargements parallles, perpendiculaires
ou un angle par rapport au fil.
Les modes (a), (b), (d), (e), (f) et (g) doivent tre vrifis
pour un assemblage liant deux membrures en simple
cisaillement, alors que les modes (a), (c), (d) et (g) sont
possibles pour les assemblages liant trois membrures
en cisaillement double. Le mode de dformation le plus
probable dpend de la configuration de lassemblage
et est dtermin par lquation donnant la moins grande
rsistance. La plus faible valeur obtenue peut donc tre
considre comme la rsistance unitaire de lattache en
rupture ductile par plan de cisaillement.
La rsistance lenfoncement des diffrents matriaux utilise dans lassemblage est indique dans la
norme CSA O86, larticle 10.4.4.3.3.1 pour le bois
et larticle 10.4.4.3.3.2 pour les autres matriaux
(acier ou bton).
Les paisseurs t1 et t2 devront tre dtermines,
conformment la figure 10.4.2.2 de la norme CSA O86
(figure 38).
Cisaillement par files
FIGURE 36 Modes de rupture ductile dun assemblage par
goujons reliant trois membrures de bois
Llancement du boulon et la densit du bois jouent un
grand rle dans la dtermination de la rsistance ductile dun assemblage. La norme CSA O86 fournit les
quations qui permettent dvaluer leffort requis pour
obtenir chacun des types de dformation possible
(art. 10.4.4.3.2). Les quations (a), (b), (c) et (f) supposent
que seule la rsistance lenfoncement du bois est
sollicite, alors que les quations (d), (e) et (g) tiennent
aussi compte de la cration d'une ou de plusieurs rotules plastiques dans la tige dacier (figure 37).
Le calcul de la rsistance au cisaillement par files
(CSA O86, art.10.4.4.4) est ncessaire en cas de
chargement en traction parallle au fil. Si un effort
angle est appliqu, seule la composante parallle au
fil sera utilise pour ce calcul. Le cisaillement par files
implique que chaque file de boulons cde de faon
indpendante en se dtachant de la pice principale.
Ce mode de rupture fragile dpend de lessence utilise et de la disposition gomtrique de lassemblage
(nombre de boulons, distances dextrmit, entraxe,
paisseur de llment). Un coefficient K ls est utilis
pour tenir compte du nombre de faces charges
(figure 39). La distance critique a cr est dfinie comme
la plus petite valeur entre la distance dextrmit
charge (a L ) et lespacement entre les connecteurs
dans une file (S R ) (figure 40).
FIGURE 37 Modes de rupture ductile unitaires selon le modle europen (Adapte de CSA O86-09)
t = minimum ( t1a t1b )
FIGURE 38 paisseurs t1 et t2 selon la disposition (adapte de CSA O86-09, figure 10.4.2.2)
KLS = 0,65
KLS = 1,0
FIGURE 39 Coefficient KLS selon les conditions de cisaillement (adapte de CSA O86-09, figure 10.4.4.4)
Files du bord :
File du centre :
FIGURE 40 Valeur de acr
Le dchirement de groupe peut tre considr comme
la combinaison dune rupture en cisaillement de files
et dune rupture en traction nette. Ce type de rupture
fragile ne peut se produire quen cas de chargement
en traction parallle au fil. On calcule la rsistance
dun assemblage au dchirement de groupe en utilisant
la rsistance au cisaillement des deux files dextrmits, ainsi que celle en traction de laire nette (A PGi)
(CSA O86, art.10.4.4.5).
Laire nette (APGi ) est obtenue en multipliant lpaisseur de llment par la longueur du bout de la section
boulonne, rduite en fonction du nombre de boulons
quelle contient (quation 4).
= paisseur de la membrure (en mm)
nR = le nombre de files (en mm)
SC = distance entre les files (en mm)
dF = diamtre du boulon (en mm)
Cisaillement net
Leffort de cisaillement transmis perpendiculairement
une poutre par un assemblage doit tre repris par la
hauteur effective (de ) et non par la hauteur totale (d)
(CSA O86, art.10.2.1.4). La rsistance en cisaillement
doit donc tre revue en fonction de la hauteur effective
(de ) laide des quations des articles 5.5.5 et 6.5.7.
La rsistance la traction dune membrure au niveau
de lassemblage est affaiblie par la prsence des trous
de boulons (CSA O86, art.10.4.4.6). La rsistance
la traction doit tre rvise en fonction de laire nette
laide des quations de larticle 5.5.9 pour le bois de
sciage ou de larticle 6.5.11 pour le bois lamell-coll.
Laire nette ne doit jamais reprsenter une rduction
de plus de 25 % de laire de la section brute. La rupture du bois en traction tant brusque et fragile, il est
souhaitable quelle ne gouverne pas la rsistance de
lassemblage.
La rsistance au cisaillement nette doit tre suprieure
aux efforts de cisaillement prvus pondrs. Ces
efforts de cisaillement dpendent de la position de
lassemblage sur la longueur de la poutre. Par exemple,
comme lindique la figure 41, leffort de cisaillement
maximal sera de P/2 si la charge P est situe au
centre de la poutre, ou 3P/4 si elle est situe au quart
- P/4
- P/2
Lorsquun assemblage sollicite une membrure perpendiculairement au fil du bois, le concepteur doit
sassurer que les attaches soient places de faon
viter une rupture fragile en traction perpendiculaire.
La rsistance au fendage est fonction de la gomtrie de lassemblage car laugmentation du rapport de
la hauteur effective sur la hauteur totale (de /d) diminuera proportionnellement les risques de fendage
(CSA O86, art.10.4.4.7). La rsistance au fendage
doit tre plus grande que la charge pondre applique
perpendiculairement au fil du bois.
FIGURE 41 Effort de cisaillement induit dans une poutre
en fonction de la position de P
Source : Quenneville et Salenikovich, 2010
Boulon charg axialement
Si les boulons sont chargs axialement (ou une composante de la force est parallle laxe du boulon), la rsistance de ces boulons doit tre value en deux tapes :
la rsistance du boulon en traction et la rsistance du
bois lcrasement. Cette dernire vrification est proportionnelle la surface comprime, qui se calcule, par
exemple, comme laire de la rondelle moins celle du trou.
Les rondelles ou les plaques doivent respecter la taille et
lpaisseur spcifie (CSA O86, art.10.4.5).
Les exemples prsents dans ce guide utilisent les formules du CSA O86-09. Dautres exemples de calcul
utilisant des tables simplifies sont prsents dans le Manuel de calcul des charpentes en bois 2012 du
Conseil canadien du bois (Wood Design Manual 2010, CWC).
Exemple 1 Boulons
Un assemblage est constitu de deux pices de 64 x 184 mm et dune pice de 89 x 184 mm en bois duvre
E-P-S no 1/no 2. Les boulons (ASTM A307) ont un diamtre de 12,7 mm ( po) et sont distribus en trois files
de quatre boulons. On cherche la rsistance de cet assemblage en traction parallle au fil.
Les facteurs de modification doivent tre dtermins :
Tableau 4.3.2.2
Le prsent calcul considre la charge totale pondre, calcule selon une combinaison de la charge permanente
et de la charge dutilisation. La charge la plus courte de cette combinaison est utilise pour dterminer KD,
moins que la charge permanente ne soit plus grande que la charge de dure normale (art. 4.3.2.3).
KSF = 1
Tableau 10.2.1.5
Lassemblage est fabriqu laide de bois sec (TH < 19 %) et sera utilis en milieu sec,
cest--dire quil ne sera pas ou rarement expos leau.
Tableau 5.4.3
Le bois utilis nest pas trait avec un produit ignifuge ou chimique, ni incis.
La charge est applique paralllement au fil du bois et sollicite lassemblage en traction. La rsistance ductile
doit tre calcule en tout temps. Comme la charge est parallle au fil, il faudra aussi dterminer la rsistance
au cisaillement des files, au dchirement de groupe et la traction nette.
Distances minimales dF =12,7 mm
Pices latrales
> 51 > 51
> Max (19 ou 0,5Sc )
2 - 64 x 184
Calcul de la rsistance ductile
art. 10.4.4.3.2
dF = 12,7 mm
G = 0,42 (densit du bois) tableau A10.1
art. 10.4.4.3.3.1
art. 10.4.4.3.3.3
Le calcul de la rsistance ductile unitaire (par connecteur), nu, est dtermin par les quations de larticle
10.4.4.3.2. Pour un assemblage trois membrures, quatre modes de rupture sont possibles : a), c), d) et g).
quation a)
= 14,9 kN
quation c)
= 10,4 kN
quation d)
quation g)
= 7,0 kN
Lquation d) gouverne avec une rsistance ductile latrale unitaire de 6,5 kN par plan de cisaillement. Pour ce
mode de rupture, deux rotules plastiques se forment dans le boulon chaque interface entre deux membrures,
les dformations dans le bois apparaissant principalement dans les pices latrales.
Rsistance de lassemblage
(nombre de plans de cisaillement)
(nombre de connecteurs)
La rsistance ductile de lassemblage est donc de 124,6 kN.
Calcul de la rsistance au cisaillement par files
art. 10.4.4.4
La rsistance au cisaillement dune file est fonction de la longueur de la file (laire cisaille) et de la rsistance de
lessence utilise au cisaillement longitudinal. Lorsquune seule face de llment en bois est charge, comme
dans le cas des deux pices latrales, un coefficient K ls vient rduire la rsistance de la file dattaches.
Pour les deux pices latrales (64 x 184 mm)
(rsistance prvue au cisaillement longitudinal)
(pices de ct, charges sur une seule face)
tableau 5.3.1A
figure 10.4.4.4
(paisseur des lments latraux)
(nombre dattaches dans chaque file)
(nombre de files)
La longueur a cri est la plus petite valeur entre a L, la distance dextrmit charge, et SR, la distance entre les
boulons dans une file.
Rsistance dune file dattaches :
Rsistance totale pour chaque pice latrale (rsistance dune file x nombre de files) :
Rsistance totale (rsistance dun lment x nombre dlments) :
(il y a deux pices)
Pour la pice centrale (89 x 184 mm)
(la pice centrale est charge sur les deux faces)
Rsistance totale pour llment (rsistance dune file x nombre de files) :
Rsistance totale :
(il ny a quune seule pice)
Calcul de la rsistance au dchirement de groupe
On additionne la valeur moyenne de rsistance au cisaillement des files extrmes et la rsistance la traction
de la section nette en bout dassemblage.
art. 10.4.4.5
Pour les deux pices latrales
(rsistance prvue la traction de fil)
Laire nette en traction est la distance nette entre deux files de boulons
multiplie par le nombre de
et par lpaisseur (t) de la membrure.
sections qui rsistent au dchirement
(rsistance au cisaillement dune file, calcule ltape 2)
Rsistance au dchirement de groupe pour un lment latral :
Pour la pice centrale
Rsistance au dchirement en groupe pour un lment :
Calcul de la rsistance la traction nette
art. 10.4.4.6
art. 5.5.9
Cette vrification reprend les quations sur la rsistance en traction du chapitre 5 pour les pices en bois duvre
et du chapitre 6 pour celles en lamell-coll.
Laire nette de la section est calcule laide de laire de la section brute moins laire des trous pratiqus pour
les boulons. On considre que le trou du boulon sera 2 mm plus grand que le diamtre de la tige.
h = 184 mm (hauteur de llment)
art. 10.4.4.6.2
Kzt = 1,2 (coefficient de dimension)
tableau 5.4.5
Kzt = 1,3 (coefficient de dimension)
Rsistance ductile
PRr T =
Dchirement en groupe
PGr T =
TNr T =
La rsistance de lassemblage est donc de 50,2 kN
en raison du mode de rupture par dchirement de
groupe dans la pice centrale.
Il est intressant de noter quun calcul selon lancienne
norme CSA O86-01 aurait donn une rsistance de
30,7 kN, soit 39 % plus faible, avec la distance dextrmit minimale de 7d.
La rsistance au dchirement en groupe est plus critique
sur la pice centrale (50,2 kN) que sur les pices latrales (59,8 kN). On pourrait donc aisment amliorer la
capacit globale de lassemblage en augmentant, par
exemple, lpaisseur de la membrure centrale.
On peut toutefois constater que la rsistance de lassemblage en rupture ductile (N r ) est de loin suprieure
aux trois rsistances en rupture fragile. La rsistance
maximale que lon peut obtenir avec 12 boulons de
po est de 124,6 kN. Pour atteindre cette valeur,
il faudrait modifier les distances a L, d F , S R ou SC
jusqu ce que la rsistance ductile gouverne.
Toutefois, la traction nette demeure problmatique.
Pour que lassemblage atteigne un comportement
ductile, il faudrait augmenter laire de la section nette
en diminuant le diamtre des boulons ou diminuer le
nombre de boulons. Deux options sont prsentes.
Exemple 1 Option 1
On utilise des boulons de 9,5 mm ( 3/8 po) au lieu de 12,7 mm ( po) et on augmente SR et a L 80 mm.
Distances minimales dF = 9,5 mm
> Max (15 ou 0,5Sc )
Dans ce cas, la rsistance au dchirement de groupe de
la pice centrale (89 x 184 mm) est toujours infrieure
la rsistance ductile. La performance du systme a tout
de mme t amliore de 27 % (63,6 kN vs 50,2 kN).
Exemple 1 Option 2
On utilise trois files de trois boulons 9,5 mm et lon augmente la distance Sc 60 mm (vrifier la distance de rive),
SR et aL restent 80 mm.
La rsistance globale de loption 2 est rduite par
rapport loption 1 (57,6 kN au lieu de 63,6 kN), mais
la rupture ductile gouverne. Cette configuration utilise
moins de boulons et offre une meilleure rsistance
ultime que la solution de dpart, en augmentant lgrement la longueur de lassemblage (320 mm au lieu
de 305 mm pour la solution de dpart et 400 mm pour
loption 1). Il aurait aussi t possible denvisager un
assemblage de 2 files de 3 boulons de 12,7 mm ( po)
espacs de 100 mm.
Exemple 2 Boulons
Lassemblage est constitu dun tirant supportant
une poutre mi-porte. Les membrures sont en bois
lamell-coll Douglas-mlze. La jonction est assure par une plaque insre de 6,35 mm dpaisseur.
Seize boulons de 12,7 mm ( po) sont utiliss dans
chaque membrure. On cherche connatre la rsistance de cet assemblage en traction.
Lassemblage est en milieu sec, cest--dire quil ne
sera pas ou rarement expos leau ; le bois nest
pas trait avec un produit ignifuge ou chimique, ni
incis, et les charges pondres sont dune dure
dapplication normale.
Cette configuration dassemblage ncessite une vrification en deux tapes : la rsistance du tirant et celle
Distances minimales dF =12,7mm
175 x 228
> Max (19 ou 0,5Sc ) > 39 > 39 > 39 > Max (19 ou 0,5Sc )
> 38 > 38 > 38
175 x 380
Vrification du tirant
D-M 18t-E 175 x 228 mm
Les vrifications du tirant sont semblables celles de
lexemple 1.
art. 10.4.4.3
Pices latrales en bois
Pice centrale en acier
(acier conforme la norme CSA G40.21)
art. 10.4.4.3.3.2
art. 10.4.4.3.3.2a
= 22,8 kN
= 45,6 kN
= 9,9 kN
= 10,6 kN
Lquation d) gouverne. La rsistance ductile unitaire est donc de 9,9 kN/plan de cisaillement.
(nombre de fixations)
art.10.4.4.3.1
art. 10.4.4
(rsistance prvue au cisaillement)
(pice charge sur une seule face)
(nombre dattaches par file)
Rsistance dune file :
Rsistance dun lment :
(le tirant travaille comme deux pices de 84 mm)
Rsistance dun lment
(rsistance prvue en traction)
Rsistance totale
art. 10.4.4.6 et art. 6.5.11
la rduction de laire est trop importante
Vrification de la poutre
D-M 20f-E 175 x 380 mm
La charge est perpendiculaire au fil du bois. On vrifie la
rupture ductile, le fendage et le cisaillement net dans
La rsistance ductile dans la poutre est diffrente de celle du tirant puisque le chargement agit perpendiculairement au fil.
= 10,0 kN
= 5,5 kN
= 7,1 kN
Lquation d) gouverne. La rsistance ductile unitaire est infrieure dans le sens perpendiculaire au fil (5,5 kN
au lieu de 9,9 kN).
art. 10.4.4.3.1
La charge tant applique perpendiculairement au fil dans la poutre, la vrification du cisaillement des files, du
dchirement en groupe et de la traction nette nest pas ncessaire. La rsistance au fendage (et au cisaillement)
de la poutre avec une hauteur effective de doit tre vrifie.
Calcul de la rsistance au fendage
art. 10.4.4.7
(la poutre travaille comme deux pices de 84 mm)
Calcul de la rsistance au cisaillement net
Supposons que lassemblage soit plac mi-porte,
leffort de cisaillement
est gal
art. 10.2.1.4
La rsistance de la poutre au cisaillement net utilise la hauteur effective de pour le calcul de laire brute.
art. 6.5.7.2
(aire efficace pour la rsistance au cisaillement)
(coefficient dentailles)
art. 6.5.7.2.2
(coefficient de partage des charges ne sapplique pas)
art. 6.4.3
(coefficient de condition dutilisation)
art. 6.4.2
La poutre peut donc rsister au cisaillement caus par une force de 112,8 kN applique en son centre.
QSr T =
Cisaillement de la poutre
Exemple 2 Option 1
Utiliser plutt trois files de trois boulons 12,7 mm
( po) pour les deux assemblages et une distance de
rive non charge, ep, de 50 mm pour la poutre.
La rsistance de lassemblage est gouverne par le
fendage dans la poutre. Il est toutefois important de
noter que lassemblage du tirant nest pas adquat
en raison dune trop grande rduction de laire nette.
Pour augmenter la rsistance de la poutre, il est possible daugmenter son paisseur ou de diminuer la
distance de rive non charge son minimum afin
dobtenir un de maximal. Avec e p = 50 mm et d e =
330 mm, on obtient une rsistance au fendage de
82,5 kN. Il sagit de la valeur maximale que lon peut
obtenir avec ces dimensions de poutre.
Le nombre de boulons est trop important pour leffort
que peut supporter la poutre perpendiculairement au
fil selon cette configuration. La rsistance ductile de
la poutre est environ deux fois et demie suprieure
sa rsistance au fendage (140,8 kN contre 53,8 kN).
Il est possible doptimiser lassemblage en diminuant
le nombre de boulons utiliss.
Rsistance de lassemblage Option 1
Cisaillement de la file
Rsistance au fendage
La rsistance ductile dans la poutre gouverne. Cet
assemblage ncessite moins de boulons et offre une
meilleure rsistance que la premire solution envisage
(79,9 kN au lieu de 53,8 kN).
La poutre offre un bon comportement tout en tant
bien proportionne. Les faibles diffrences entre les
valeurs de rsistance indiquent que les espacements,
le dimensionnement et le nombre de boulons sont
de = 330
On remarque cependant que la section du tirant est
nettement surdimensionne par rapport la rsistance
globale de lassemblage (639,5 kN contre 79,9 kN). La
dimension du tirant et le nombre de boulons pourraient
donc tre optimiss.
Exemple 3 Boulons
Lassemblage est constitu dun tirant (175 x 228 mm)
supportant une poutre (175 x 418 mm) mi-porte.
Les membrures sont en bois lamell-coll pinettepin. La jonction est assure par deux plaques insres de 6,35 mm dpaisseur. On utilise des boulons
de 12,7 mm ( po). On cherche connatre la rsistance de cet assemblage en traction.
Afin de simplifier les calculs, on considre deux assemblages bois-acier-bois avec t 1 = 40,1 mm et t 2 =
6,35 mm. Il faudra toutefois prendre cette hypothse
en considration dans le calcul de la rsistance ductile, puisque tous les modes de dformation ne sont
pas compatibles avec une telle configuration. Puisque
lassemblage rel nest pas coup en deux, on devra
tenir compte de la continuit des attaches.
Distances minimales dF = 12,7 mm
175 x 418
de = 368
pinette-pin 14t-E 175 x 228 mm
La charge est applique paralllement au fil du bois.
Les vrifications faire sont donc la rsistance ductile,
la traction nette.
= 9,8 kN
= 10,1 kN
Selon les quations fournies, le mode de rupture d) offre le minimum de rsistance. Ce mode de rupture nest
cependant pas raliste pour un assemblage incluant plusieurs plaques mtalliques car il ne considre pas la formation de rotules plastiques mi-chemin entre les deux plaques mtalliques. Le boulon tant continu, ces rotules
plastiques devront se produire et offriront une rsistance supplmentaire qui nest pas incluse dans lquation d).
On utilisera donc lquation a) avec une rsistance de 9,8 kN/plan de
(pour deux assemblages)
Rupture d)
Rupture a)
(puisquon a deux pices et deux assemblages)
(rsistance prvue la traction)
Calcul de la rsistance en traction nette
art. 4.4.6
art.10.4.4.6.2
pinette-pin 20f-E 175 x 418 mm
La charge est perpendiculaire au fil du bois. On vrifie la rupture ductile, le fendage et le cisaillement dans la poutre.
art.10.4.4.3.3.1
= 4,2 kN
= 6,7 kN
Le mode de rupture d) gouverne mais ce mode de rupture nest pas compatible avec la continuit des boulons
pour un assemblage utilisant 2 plaques. Le mode de rupture a) est utilis avec nu = 4,3 kN
(puisquon a deux assemblages)
(deux pices et deux assemblages)
art. 10.2.1.4 et art .6.5.7.2
(pas dentaille)
(pour une charge mi-porte,
La rsistance de lassemblage est limite par la rupture
ductile dans la poutre (82,6 kN). La rsistance du tirant
en traction nette tant assez leve, il serait probablement possible de rduire sa largeur. Il faut cependant
sassurer que la prsence des deux plaques et des
boulons ne rduit pas trop laire nette de la section.
Cisaillement des files
Les tire-fonds et les vis sont des tiges dacier filetes
avec une tte carre, hexagonale ou rainure et une
pointe effile qui senfonce dans le bois. Leur tige est
constitue de deux parties : une section lisse et une
section filete plus ou moins longue. La prise des filets
dans le bois offre une rsistance latrale, ainsi quune
rsistance larrachement sans que le ct oppos
de la pice ne soit accessible. Ils sont habituellement
utiliss conjointement avec des plaques de jonction
en acier, en bois duvre et en panneau structural.
Quoique leur comportement soit similaire, les tirefonds et les vis se distinguent par le diamtre de leur
tige, les tire-fonds ayant les plus grands diamtres.
La norme de calcul CSA O86 traite des tire-fonds
la section 10.6 et a inclus, dans la version 2009, le
calcul des vis section 10.11 (CSA O86 2009).
Les tire-fonds requirent le perage davant-trous permettant dviter le fendillement du bois. Ces avanttrous ont la mme longueur que la tige et un diamtre
dtermin en fonction de lessence du bois et du diamtre du tire-fond (tableau 5). Les tire-fonds sont utiliss conjointement avec une plaque ou une rondelle
mtallique pour rpartir la pression de la tte sur le bois.
Comme ce type dattache ne traverse pas compltement llment, le calcul de la rsistance latrale
et larrachement est influenc par la profondeur de
pntration. Une longueur de pntration minimale de
5 dF dans la pice principale est requise. La valeur de
la longueur filete utilise pour le calcul de rsistance
ninclut pas la pointe effile du tire-fond.
Les espacements entre les tire-fonds ainsi que les
distances de rive et dextrmit sont spcifis larticle
10.6.2 (CSA O86-09). Pour viter le fendage d au
retrait, la distance totale entre les files extrmes de
tire-fonds installs sur une mme plaque de jonction
en acier ne devrait pas excder 125 mm. Lutilisation
de plusieurs plaques distinctes peut tre envisage
afin de respecter cette condition.
Les tire-fonds disponibles au Canada varient de
1 po (6,4 25 mm) de diamtre et de 3 12 po (75
300 mm) de longueur. Ils sont gnralement commercialiss en dimensions impriales et sont soumis la
norme ASME B18.2.1.
Les vis bois considres dans la norme de calcul
CSA O86 doivent respecter les exigences de la norme
ASME B18.6.1. Elles sont classes selon leur calibre,
qui est fonction de leur diamtre, ainsi que leur limite
dlasticit (CSA O86-09, tableau 10.11.1).
Les avant-trous ne sont exigs que pour les essences
de densit suprieure 0,5. Les rgles de disposition
et de prperage dpendent du diamtre de la tige
dS, de sa partie filete dR et de lextrieur des filets dF
(CSA O86-09, tableau 10.11.2.1).
Pntration
des filets dans
llment principal
de la tige
de jonction
Pntration totale
Les distances de rive et dextrmit, les espacements
ainsi que les profondeurs de pntration requises
sont les mmes que pour les clous et les pointes
(CSA O86-09, tableau 10.9.2.1 et figure 10.9.2.2).
Lutilisation de vis supplmentaires dcales entre les
axes des files est permise (figure 44).
FIGURE 42 Utilisation du tire-fond (adapte de CCB, 2007)
TABLEAU 5 Diamtre des trous (CCB1998)
Section filete
pour tire-fonds
Section lisse
Diamtre de lavant-trou
Mme que la tige
Feuillus denses
Douglas-mlze
Essences moins denses
65 85 % de la tige
60 75 % de la tige
40 70 % de la tige
t 2 gale la profondeur de pntration du tire-fond
dans llment principal. Cette rsistance est ensuite
multiplie par le nombre dattaches, et rduite par les
coefficients JG et JP L pour tenir compte de leffet des
groupes dattaches et de la profondeur rduite. La
rsistance latrale est galement rduite si le tire-fond
est utilis en bout de bois selon larticle 10.6.6.2.
(Quenneville et Salenikovich, 2010)
FIGURE 45 Modes de rupture ductile unitaires selon le modle
europen (CSA O86-09)
> 3dF
> 5dF
> 0,9 mm > 5dF
> 3dF > 8dF > 5dF
FIGURE 44 Profondeur de pntration et paisseur des
lments minimaux (CSA O86-09, figure 10.9.2.2)
Le tire-fond peut tre charg axialement, latralement
ou selon une combinaison de ces deux modes de
chargement. La norme de calcul CSA O86 permet de
calculer la rsistance larrachement et la rsistance
latrale pour les assemblages reliant au maximum
deux lments.
La rsistance larrachement des tire-fonds est dtermine en fonction de la longueur de pntration
de la partie filete, de son diamtre, de sa direction
denfoncement (en bois de bout ou perpendiculaire
au fil) et de lessence de bois utilise (CSA O86-09,
art. 10.6.5).
La rsistance latrale est calcule selon le modle
europen de rupture ductile (CSA O86-09, art. 10.6.6).
Les rsistances unitaires parallle (pu ) et perpendiculaire
(qu ) au fil du bois sont calcules selon les six modes
de rupture ductile pour un assemblage de deux
membrures (figure 45), en considrant une paisseur
La vis peut aussi tre charge axialement, latralement ou selon une combinaison de ces deux modes
de chargement. La norme de calcul CSA O86 permet
de calculer la rsistance larrachement, ainsi que
la rsistance latrale pour les assemblages reliant
deux ou trois lments. Les grosses vis dun calibre
suprieur 12 doivent toutefois tre calcules comme
tant des tire-fonds.
La rsistance latrale unitaire des vis bois peut tre
calcule pour des assemblages de deux ou trois lments selon le modle de rupture ductile. Cette rsistance est ensuite multiplie par le nombre dattaches,
et rduite par les coefficients JA et JE qui tiennent
compte respectivement des vis insres en biais ou
en bout de bois (CSA O86-09, art. 10.11.4)
La rsistance larrachement des vis ne peut tre
sollicite que pour des charges de vents ou sismiques. Le calcul de la rsistance larrachement inclut
deux parties : larrachement de la vis de llment
principal et le poinonnement de la tte travers llment latral. La rsistance larrachement dune vis
utilise en bout de bois est considre comme nulle
(CSA O86-09, art. 10.11.5).
Les exemples prsents dans ce guide utilisent les
formules du CSA O86-09. Dautres exemples de
calcul utilisant des tables simplifies sont prsents
dans le Manuel de calcul des charpentes en bois
2012 du Conseil canadien du bois (Wood Design
Manual 2010, CWC).
Distances minimales dF = 16 mm
Exemple 1 Tire-fonds
Un trier soutenant une panne est fix sur une poutre
laide de six tire-fonds de 16 mm (5/8 po) de diamtre et de 140 mm (5 po) de long. La longueur de
la pointe effile est de 9,5 mm. La panne et la poutre
sont en bois lamell-coll pinette-pin. On cherche la
rsistance latrale de cet assemblage.
130 x 266
315 x 608
Lassemblage se retrouve en milieu sec, le bois nest
ni trait ni incis et les charges sont dune dure
Profondeur de pntration
paisseur de ltrier = 6,35 mm
(longueur de la pointe effile)
art. 10.6.3.3
Les tire-fonds qui traversent la poutre seront sollicits latralement. Le moment qui pourrait tre caus par une
force P excentre par rapport ltrier est nglig ; on considre donc quil ny a aucun effort axial dans les
tire-fonds. Le chargement tant appliqu perpendiculairement au fil du bois de la poutre, la rsistance latrale
calculer sera donc Qr.
Rsistance latrale de lassemblage
art. 10.6.6
Calcul de qu
art. 10.6.6.1.2
Pice latrale en acier
Pice centrale en bois
G = 0,44 (densit du bois)
tableau A10.4
Rsistance latrale unitaire des tire-fonds, qu :
= 153,2 kN
quation b)
= 16,1 kN
= 35,9 kN
= 603,6 kN
quation e)
= 33,9 kN
quation f)
Lquation f) gouverne. Selon ce mode de dformation, le tire-fond se plastifie en deux points alors que le bois
et lacier se dforment. La rsistance qu est de 10,4 kN par tire-fond.
(nb de fixations)
Coefficient JG
Le coefficient JG tient compte de leffet de groupe. Dans notre
cas, on a deux files de trois tire-fonds.
A m = aire de la section brute, lment principal
= 315 x 608 = 191 520 mm2
A s = somme des aires de section des lments latraux
= (6,35 x 50) x 2 = 635 mm2
Nombre dattaches dans une file = 3
tableau 10.2.2.3.4B
art. 10.6.6.1.1
Coefficient JPL
Le coefficient JPL tient compte de la profondeur de pntration. Il intervient essentiellement pour les valeurs de
pntration entre 5dF et 8dF. Pour des valeurs intermdiaires, linterpolation linaire est accepte.
Interpolation linaire :
Ltrier peut rsister une charge pondre maximale de 36,3 kN.
Il faut aussi calculer la rsistance de la poutre au cisaillement en tenant compte de la hauteur effective, de.
Exemple 2 Tire-fonds
Calculer la rsistance au soulvement de lassemblage 1
lorsquune charge est applique sur le porte--faux. La
poutre (140 x 191 mm) et les poteaux (140 x 140 mm)
sont en bois duvre E-P-S.
Lassemblage dans le poteau est constitu de deux tirefonds de 9,5 mm (3/8 po) de diamtre et de 75 mm
(3 po) de long pour assembler une cornire mtallique
de 6,35 mm dpaisseur de chaque ct du poteau.
Les tire-fonds sont sollicits latralement.
Lassemblage sous la poutre est constitu de deux
tire-fonds de 9,5 mm (3/8 po) de diamtre et de
125 mm (5 po) de long avec une cornire mtallique
de 6,35 mm dpaisseur de chaque cot du poteau.
Les tire-fonds sont sollicits en arrachement lorsque
la poutre tend se soulever.
Note : Cet assemblage en arrachement nest pas recommand
pour transmettre dimportants efforts car il sollicite la poutre en
traction perpendiculaire au fil. Il est toutefois utilis dans cet
exemple pour dmontrer un calcul de rsistance larrachement dun tire-fond.
E-P-S 140 x 191
K SF = K T = K D = 1,0
Assemblage lextrmit du poteau
15 ou 0,5 Sc
Distances minimales dF=9,5 mm
6,548mm
= 60 mm 5 Ed F= =
mm -longueur de la pointe effile (MCCB tableau 7,15)
60=mm
LP = L 6,L35
75 65,35
6,548=mm
LP = 60 mm 5 d F = 48 mm
art.10.6.3.3
Pr = pu (K D K SF K T )n f J G J PL
art.10.6.6
Calcul de pu	art.10.6.6.1.2
G = 0,42 (densit du bois)
art.10.4.4.3.3.3
= 90,9 kN
= 11,2 kN
= 21,0 kN
= 180,4 kN
= 20,4 kN
= 5,6 kN
La rsistance est gouverne par lquation f) qui considre la plastification du tire-fond en deux points, ainsi
que la dformation du bois et de lacier. La rsistance pu est de 5,6 kN par tire-fond.
(nombre de tire-fonds)
Le coefficient JG tient compte de leffet de groupe. Dans notre cas, on a 2 files de 1 tire-fond.
art.10.6.6.1.1
(une cornire de chaque cot du poteau)
Lassemblage sur le poteau peut rsister un effort de soulvement de 10,4 kN.
Assemblage sous la poutre
Longueur effective de la partie filete
E = 6,4 mm = Longueur de la pointe effile
MCCB tableau 7,15
Rsistance larrachement
art.10.6.5
La rsistance de base larrachement dun tire-fond est donne par mm de pntration de la partie filete
(celle qui rsiste larrachement). Elle est fonction du diamtre du tire-fond (9,5 mm) et de lessence (E-P-S).
tableau 10.6.5.1
(le tire-fond est positionn perpendiculairement au fil)
Lassemblage en arrachement sous la poutre peut rsister un effort de soulvement de 10,0 kN.
Rsistance de lassemblage poteau-poutre
La rsistance de lassemblage poteau-poutre est le minimum entre la rsistance latrale des tire-fonds sur le
poteau et la rsistance en arrachement des tire-fonds sous la poutre. Lassemblage poteau-poutre peut donc
rsister une charge de soulvement de 10,0 kN.
Exemple 3 Vis bois
Calculer la rsistance de lassemblage entre le poteau
et la diagonale de contreventement lorsque sollicit
par une charge latrale due au vent. Lassemblage
est constitu de deux contreplaqus de rsineux canadiens de 12,5 mm (1/2 po) visses de chaque cot
des pices en bois E-P-S no 1/no 2 de 89 x 184 mm.
Les vis sont de calibre 6 (3,5 mm) et ont une longueur
de 50 mm (2 po).
Les plaques et les connecteurs doivent tre disposs
symtriquement pour ne pas causer dexcentricit
dans lassemblage.
La structure est en milieu sec, le bois nest ni trait ni
incis et lassemblage est soumis des charges de
courte dure (vent).
Des plaques en contreplaqu ont t choisies car,
dans la pratique, la mise en uvre de vis relativement
courtes avec des plaques mtalliques abime gnralement le bois en raison de la difficult darrter le
vissage prcisment lorsque la tte de la vis atteint la
plaque mtallique.
figure 10.9.2.2
12,5 37,5 14 37,5 12,5
Distances minimales dF = 3,5 mm
14 28 28 2814
57 57 57 77
vis supplmentaires
23 vis de chaque ct
56 56 56 42
32 40 40 40 32
25 vis de chaque ct
Calcul de la rsistance latrale
art. 10.11.4.1
Calcul de nu
Pice latrale en contreplaqu
G = 0,42 (E-P-S)
tableau 10.11.1
Rsistance latrale unitaire :
Comme chaque vis traverse deux lments, nous utiliserons les quations a), b), d), e), f) et g).
= 1,24 kN
= 2,66 kN
= 0,713 kN
= 1,21 kN
= 0,780 kN
= 0,828 kN
Lquation d) gouverne avec une rsistance latrale de 0,713 kN par vis.
Rsistance unitaire latrale pondre :
(coefficient de vissage en biais)
(coefficient relatif au fil de bout)
Assemblage sur la diagonale
puisquil y a une plaque de chaque ct
Assemblage sur le poteau
La rsistance de lassemblage est donc gouverne par lassemblage sur la diagonale. Une force maximale de
30,2 kN peut tre applique selon laxe du contreventement. Les rsistances en traction des lments en bois
et en contreplaqu doivent cependant tre vrifies.
Exemple 4 Vis bois
Calculer la rsistance la pression ngative du vent sur un mur en contreplaqu de 16 mm (5/8 po). On utilise
36 vis de calibre 8 de 50,8 mm (2 po) de long. Les vis sont sollicites en arrachement. Lossature du mur est
faite de poteaux de 38 x 140 mm en E-P-S no 1/no 2 placs aux 406 mm (16 po).
. Comme les seules charges en
Lassemblage est en milieu sec et le bois nest ni trait ni incis
arrachement permises sont de courte dure (vents, sismes), le coefficient K D ne varie pas et est inclus dans
les quations de la norme.
Les vis qui sont soumises une traction axiale ont deux modes de rupture possibles : larrachement de la pice
principale et le tirage de la tte travers le contreplaqu.
Rsistance larrachement de llment principal
art. 10.11.5.2
La rsistance larrachement dpend de la longueur de pntration de la partie filete (L pt), en mm, dans llment principal. Elle dpend de la grosseur de vis et de
lessence de bois utilise. La rsistance unitaire larrachement est multiplie par le
nombre de vis utilises (nF).
(calibre 8)
tableau A10.1
Rsistance unitaire larrachement par mm :
Longueur de la partie filete :
Les vis sont espaces aux 305 mm (12 po), il y a donc neuf vis par file, donc par montant.
Rsistance totale larrachement
Rsistance au poinonnent de la tte travers llment latral
On calcule la rsistance quoffre llment latral au passage de la tte de vis selon
sil sagit dune plaque dacier, dune pice en bois ou dun panneau structural. La
rsistance dpend de lpaisseur de llment latral (t1) et du nombre dattaches (nF).
(pour un panneau structural)
art. 10.11.5.3
Prw = 8,4 kN
Rsistance au tirage de la tte travers llment latral
Ppt = 4,32 kN
La rsistance larrachement de cet assemblage sera donc de 4,32 kN pour chaque file de vis, en raison de
la rsistance au poinonnement de la tte de vis travers le contreplaqu. Comme chaque file a une largeur
tributaire de 406 mm (16 po), laire tributaire de chaque file est :
Rsistance la pression ngative
Le mur pourra rsister une pression ngative du vent de 4,36 kPa.
12,7 mm (1/2 po)
FIGURE 46 Rivets (Quenneville et Salenikovich, 2010)
FIGURE 48 Fibres comprimes dans une membrure aprs
linsertion des rivets (Madsen, 2000)
Les rivets pour gros bois, appels aussi rivets pour
bois lamell-coll, sont de gros clous ayant une tte
conique et une tige aplatie qui sont fabriqus dun
acier trs rsistant. Ce type de connecteur procure
un assemblage trs rigide tout en permettant dobtenir
un bon comportement ductile la rupture (Mohammad
et Salenikovich, 2010).
Sa grande rigidit est obtenue par lenfoncement de
la tige sans prperage, ainsi que par lencastrement
de la tte du rivet de forme oblongue conique dans
le trou rond de la plaque de jonction. Ce type dattache
permet dliminer le glissement initial (figure 47).
De plus, la tige oblongue, qui glisse entre les fibres
du bois sans les sectionner, ne cause pas de perte
de rsistance de la section brute de la membrure en
bois (figure 48). Le positionnement relativement serr
des rivets cre une zone de bois comprime qui assure une friction importante entre le bois et le rivet, et
rduit les risques de fendage du bois.
Un assemblage avec rivets se comporte comme un
bloc, combinant les caractristiques des connecteurs
de surface et celles des connecteurs de type tige. Selon
sa configuration, lassemblage peut tre gouvern
soit par une rupture ductile (plastification des rivets
et enfoncement du bois), soit par une rupture fragile
(arrachement en bloc). Des tudes ont par ailleurs
dmontr que les assemblages rivets soumis un
chargement cyclique prsentaient un comportement
stable et ductile avant la rupture, ainsi quune courbe
dhystrsis allonge, ce qui laisse prsager une
raction favorable aux sismes (Madsen, 2000).
Quoique lassemblage avec rivets requiert une plaque
de jonction et un grand nombre dattaches, le temps
de pose est relativement rapide et peut se faire
laide de marteaux ou de systmes pneumatiques. La
pose est facilite par labsence de prperage ou de
dcoupes prliminaires, permettant un ajustement au
chantier. Les rivets peuvent en outre transmettre de
plus grandes charges que les autres types dassemblages pour une mme surface de contact. Ils sont
aussi plus rigides et sont facilement accessibles pour
les vrifications dusage. Leur efficacit a t dmontre dans plusieurs structures en bois lamell-coll de
grandes dimensions (CCB, 2007).
(Madsen, 2000)
Les rivets pour gros bois duvre doivent avoir une
duret Rockwell C32-39, une contrainte de rupture en
traction dau moins 1 000 MPa et un fini de galvanisation
chaud. Les rivets sont offerts en longueurs de 40, 65
et 90 mm. La longueur de pntration dans la membrure
en bois (LP) est obtenue en soustrayant de la longueur
totale du rivet lpaisseur de la plaque et lpaisseur de
la tte dpassant la plaque (environ 3,2 mm). La profondeur de pntration des rivets ne doit pas dpasser
70 % de lpaisseur de llment en bois, mme si une
seule face est rivete (CSA O86-09, art. 10.7.1).
Les rivets sont habituellement soumis une charge
latrale, quoi quil soit aussi possible de les solliciter
larrachement pour des charges de dure courte ou
normale, dans un milieu sec (CSA O86-09).
Les plaques de jonction en acier doivent tre conformes
aux normes CSA CAN3-G40.21 ou ASTM A36. Ces
plaques sont calcules selon les efforts de chaque
assemblage, mais doivent avoir une paisseur minimale de 3,2 mm (1/8 po). De surcrot, les plaques utilises en milieu humide requirent une galvanisation
par immersion chaud (CSA O86-09, art. 10.7.1).
Les trous percs dans la plaque de jonction ont un
diamtre prcis entre 6,7 et 7 mm, permettant la
tte conique du rivet de sy coincer fermement au
moment de la pose. Les espacements minimaux ainsi
que les distances de rive et dextrmit respecter sont
prsents la figure 10.7.1.1 de la norme CSA O86
pour les plaques dacier, et au tableau 10.7.1.7 de la
norme CSA O86 pour la membrure en bois.
Certaines rgles doivent tre respectes pour la pose
dun assemblage avec rivets :
La tige du rivet doit tre enfonce pour que sa direction allonge soit paralllement au fil du bois afin
dempcher le sectionnement des fibres qui rduirait la capacit de la pice en traction (figure 48) ;
Chaque rivet doit tre enfonc sa pleine capacit pour assurer un bon encastrement de la tte
dans la plaque dacier ;
Linsertion des rivets doit dbuter par la priphrie
pour se diriger selon une spirale vers lintrieur de
lassemblage (figure 49). Cette procdure permet dassurer la compression des fibres du bois
qui limine les risques de fendage et augmente la
rigidit de lassemblage.
Rsistance latrale
La rsistance latrale dun assemblage rivet peut
tre gouverne par deux modes de rupture : une rupture ductile impliquant la dformation simultane du
bois et des rivets, ou une rupture fragile cre par
larrachement en bloc de la section rivete. Pour chaque direction de chargement, parallle ou perpendiculaire au fil, le mode de rupture prsentant la plus
petite rsistance gouverne. La rsistance obtenue
est alors multiplie par le coefficient de rsistance, ,
et le coefficient relatif au matriau, H, avant dtre
compare la charge prvue pondre (Pf ou Q f ).
Dans le cas dun chargement angle, lquation
dHankinson sera utilise pour dterminer la rsistance Nr (CSA O86-09, art. 10.7.2.6).
Le calcul de la rsistance est bas sur le rsultat dun
grand nombre de donnes exprimentales et inclut
implicitement leffet de groupe (Madsen, 2000).
Il est noter que les quations de la norme donnent
la rsistance pour une plaque dacier, soit un plan de
cisaillement. La rsistance obtenue peut tre multiplie
par le nombre de plaques pour obtenir la rsistance
La rsistance pour une rupture ductile parallle (Py ) et
perpendiculaire au fil (Qy ) est fonction du nombre de files,
du nombre de rivets par file, de la profondeur de pntration, L p et du coefficient relatif lpaisseur de la
plaque, JY (CSA O86-09, art. 10.7.2). Le nombre limit
de formes et de dimensions offertes pour les rivets
simplifie les quations de calcul.
La rsistance latrale des rivets enfoncs en bout de
bois est considre comme la moiti de celle perpendiculaire au fil (CSA O86-09, art. 10.7.2.7).
La rsistance pour une rupture fragile parallle (Pw )
et perpendiculaire au fil (Qw ) est dpendante de la
direction de chargement par rapport au fil du bois
(CSA O86-09, art. 10.7.2).
10.7.2.3). Dans ce tableau, la dimension b est lpaisseur de llment lorsque deux plaques de jonction
sont prsentes sur les faces opposes, ou le double
de lpaisseur si une seule plaque de jonction est utilise. On peut galement calculer pw laide dune
quation (CSA O86-09, art. A.10.7.2.3.1).
Dans le cas dun chargement perpendiculaire au fil, la
rupture fragile se fait par traction perpendiculaire au fil du
bois. La rsistance de lassemblage est fonction de la
rsistance latrale, q w (CSA O86-09, tableau 10.7.2.5A),
de la longueur de pntration, Lp, et du coefficient Ct,
qui tient compte de la distance de rive non charge, du
nombre de rivets par file et de la distance perpendiculaire
entre les rivets (CSA O86-09, tableau 10.7.2.5B).
Dans le cas dun chargement parallle au fil, larrachement en bloc de la section rivete se produit par
cisaillement du bois sur trois faces et par traction en
bout dassemblage. La gomtrie de lassemblage
ainsi que la longueur des rivets jouent un rle prpondrant. La rsistance latrale de lassemblage, pw,
dpend donc de sa gomtrie (CSA O86-09, tableau
Lemploi de rivets pour gros bois chargs en arrachement nest permis que dans des conditions dutilisation
en milieu sec et pour des dures dapplication de charge
courtes ou normales. La rsistance larrachement, Prw,
des rivets dpend de la friction entre le bois et la tige
mtallique (CSA O86-09, art. 10.7.3). La rsistance de
base larrachement yw, en N/mm, est fonction du type
de bois utilis, et doit tre multiplie par la longueur de
pntration, L p, et le nombre de rivets.
Exemple 1 Rivets
Dterminer le nombre de rivets ncessaires dans la
poutre et dans les membrures obliques pour supporter la
charge applique. Les membrures forment un angle de
45 avec lhorizontal. Toutes les pices sont en bois
lamell-coll Douglas-mlze.
Lassemblage est en milieu sec, il nest ni trait ni incis et les charges sont dune dure dapplication normale.
On choisit des rivets de 90 mm espacs aux 25 mm dans les deux sens (SP = SQ = 25mm) et des plaques
dacier de 6,35 mm.
Poutre - DM 215 x 342
Diagonales - DM 215 x 266
Configuration choisie (8 files de 8 rivets)
a min = 75 mm, eP min = 25 mm et eQ min = 50 mm
Configuration choisie (6 files de 4 rivets)
12 25 25 25 12
On doit sassurer que
(charge perpendiculaire au fil)
art. 10.7.2.5
(nombre de files de rivets parallles au sens dapplication de la charge)
(nombre de rivets par file)
(coefficient relatif lpaisseur de la plaque)
Rsistance fragile
tableau 10.7.2.5A
tableau 10.7.2.5B
La rsistance ductile gouverne.
Rsistance latrale pondre
art. 10.7.2.4
(minimum entre Qy et Q w)
(bois lamell-coll en Douglas-mlze)
Rsistance de lassemblage comprenant deux plaques de jonction
La rsistance obtenue dpasse la charge applique et favorise la rupture ductile. La rsistance de lassemblage
dans la poutre sera donc de 193,9 kN.
Calcul de Vr avec de plutt que d :
Supposons que lassemblage se trouve mi-porte de la poutre :
La membrure a les dimensions suffisantes pour reprendre leffort de cisaillement de 77,8 kN.
(charge parallle au fil)
art. 10.7.2.3
nR = 6 (nombre de files de rivets parallles au sens dapplication de la charge)
nC = 4 (nombre de rivets par file)
(car on a une plaque de chaque ct)
tableau 10.7.2.3
art. 10.7.2.2
(minimum entre Py et Pw)
La rsistance est suffisante pour reprendre la charge. De plus, le mode de rupture ductile est favoris.
Le clou est le type de connecteur le plus rpandu dans
la construction traditionnelle en bois. Il est fabriqu
par ltirage froid de lacier, un mode de production
assurant une grande efficacit du matriau. Les clous
sont conomiques, simples poser, ncessitent peu
dusinage des pices assembles et ne rduisent
pas la capacit de la section nette. Leur pose sans
prpercage permet de sajuster aux imprcisions du
chantier, mais leur utilisation est souvent restreinte
aux jonctions o lapparence a peu dimportance.
Les clous et les pointes sont offerts en dimensions
trs varies, selon plusieurs profils. Les pointes sont
des tiges mtalliques de plus grande dimension que
Les clous et les pointes tant des connecteurs de type
tige, la rsistance latrale est obtenue par la rsistance lenfoncement du bois ainsi que la rsistance
en flexion et en cisaillement de la tige du connecteur.
Grce son lancement, le clou se dforme de faon
considrable avant la rupture du bois. Des essais de
chargement cyclique sur les assemblages clous ont
ainsi dmontr une grande ductilit. La bonne performance aux sismes des constructions ossature
lgre en bois dmontre aussi le bon comportement
sismique des assemblages clous (Madsen, 2000).
En raison de leur petit diamtre, la rsistance latrale des
clous est beaucoup plus faible que celle des boulons
ou des goujons. Un plus grand nombre dattaches
est donc ncessaire pour atteindre une rsistance
quivalente celle dun assemblage boulonn. Ce
nombre important de petits connecteurs permet une
meilleure rpartition des efforts dans le bois et une
plus grande rigidit de lassemblage.
> 2 dN
Les valeurs de rsistance indiques par la norme
CSA O86-09 sappliquent aux clous et pointes ronds
ordinaires en fil dacier et aux clous ordinaires vrills
jusqu la tte, comme le dfinit la norme CSA B111.
La longueur des clous disponibles varie de po 6 po
et celle des pointes, de 4 po 14 po. Les espacements ainsi que les distances de rive et dextrmit
respecter dpendent du diamtre des clous utiliss,
de lorientation des membrures et de langle dapplication de la charge (CSA O86-09, art. 10.9.2.1).
Comme pour les vis, lajout de clous sur les diagonales
entre les files est permis. Une profondeur de pntration minimale est aussi respecter selon la configuration
de lassemblage (CSA O86-09, art. 10.9.2.2).
Le prperage nest habituellement pas requis. Il est
toutefois recommand pour les clous ou pointes de
plus de 4,88 mm de diamtre afin de diminuer les
risques de fendage du bois. Le trou de prparcage
est denviron 75 % du diamtre du clou (CCB, 2007).
Les distances et espacements indiqus prvoient une
teneur en humidit de 10 % et plus au moment de la
pose. Si la teneur en humidit du bois est infrieure
10 % au cours du clouage, les espacements minimaux et les distances de rive et dextrmit devraient
tre augments et les trous devraient tre prpercs
pour empcher le fendillement du bois (CSA O86-09,
art. 10.9.2.1).
(a) Clou lisse.
(b) Clou stri.
(c) Clou torsad.
La rsistance latrale, N r , dun assemblage clou est
calcule selon le modle europen de rupture ductile
qui permet de connatre le mode de dformation et la
rsistance unitaire de lattache. Celle-ci est calcule
en fonction de la rsistance lenfoncement de llment principal et de la plaque de jonction, du diamtre
de lattache et de sa limite lastique (CSA O86-09,
art. 10.9.4).
Un coefficient JF intervient pour tenir compte des diffrentes dispositions et caractristiques du clouage.
tant donn le faible diamtre des connecteurs, la
rsistance dun assemblage clou est calcule de la
mme faon que la charge, soit applique paralllement ou perpendiculairement au fil. De plus, aucun
mode de rupture fragile nest considr dans le calcul
Manuel 2010, CWC).
Exemple 1 Clous
Calculer et disposer le nombre de clous ncessaires
pour rsister aux charges appliques. La structure est
faite de bois de sciage E-P-S no 1/no 2.
Les clous et pointes ne peuvent tre utiliss en arrachement que pour les charges sismiques et les charges
de vent. La rsistance unitaire larrachement, yw, en
N/mm dpend du diamtre de lattache et de lessence
de bois utilise. Elle est multiplie par la longueur de
pntration, le nombre dattaches et les coefficients
JA et JB pour le clouage de biais et le rivetage des
clous, pour obtenir la rsistance totale larrachement,
Prw (CSA O86-09, art. 10.9.5).
Le calcul de rsistance est le mme pour les clous
lisses et vrills, mme si ces derniers permettent habituellement un plus grand frottement entre lacier et le
bois. Si des clous vrills sont utiliss, on considre
que le calcul de rsistance est conservateur.
Le bois est expos aux intempries, il est trait sans
incision et le chargement comprend le poids propre
et les surcharges dues lusage.
Chaque membrure doit donc rsister
5,66 kN / 2 = 2,83 kN
Choisissons des clous de 76 mm (3 po)
avec un diamtre de 3,66 mm.
Vrification des longueurs minimales de pntration
art. 10.9.2.2
paisseur de llment latral
Pntration du clou dans llment principal
art. 10.9.4
art.10.6.6.1.2
Rsistance lenfoncement :
Comme les clous ne traversent que deux membrures, on calculera la rsistance unitaire nu avec les quations
a), b), d), e), f) et g).
Rsistance latrale unitaire nu :
art. 10.9.4.2
= 2 809 N
= 1 004 N
= 1 124 N
= 884 N
Lquation g) gouverne. La rsistance latrale unitaire est donc de 884 N.
Calcul du nombre ncessaire de clous
On ne connat pas encore le nombre de clous nF. On sait par contre que :
(charge pondre)
(nombre de plans de cisaillement dun clou)
(les clous sont perpendiculaires au fil)
(les clous ne sont pas placs de biais)
(non rivet)
(relatif aux diaphragmes)
on utilisera sept clous par membrure
Distances minimales dF = 3,66 mm
Clous sur le
ct oppos
Ajout de clous
Exemple 2 Clous
On reprend lexemple du mur viss rsistant une charge de vent ngative, mais avec des clous de 64 mm
(2 po). Calculer la rsistance larrachement dun mur en contreplaqu de 16 mm clou sur des montants
en bois E-P-S no 1/no 2 de 38 x 140 mm. Le diamtre des clous est de 3,25 mm. Lassemblage est en milieu
sec et le bois nest ni trait ni incis
Pour calculer la pression de vent maximale laquelle le systme peut rsister, la rsistance larrachement
des neuf clous positionns sur un montant est divise par laire tributaire supporte.
Rsistance larrachement des clous
art. 10.9.5
(rsistance unitaire larrachement)
tableau 10.9.5.2
(le clouage est perpendiculaire au fil)
La rsistance larrachement est donc de 1,66 kN par file de clous. Chaque file a une largeur tributaire de 406 mm
(16 po). Laire considrer sera :
Rsistance la pression ngative =
Le mur pourra rsister une pression ngative du vent de 1,68 kPa (environ deux fois et demie moindre
quavec les vis).
Les goujons forcs sont gnralement faits dacier,
bien quon puisse en trouver en bois ou mme en
plastique. Les utilisations typiques de ce genre de
connecteur sont les murs de soutnement en claire-voie
avec joints chevauchs (CCB, 2007). Les assemblages
goujons forcs ne doivent tre utiliss que dans les
cas o le poids de louvrage ou un moyen dancrage
empche les goujons de subir des contraintes axiales
(CSA O86-09, art. 10.5.4).
Les goujons forcs tant peu utiliss dans les
constructions commerciales en bois, ils ne sont dcrits que brivement dans le prsent guide.
Les calculs de la norme CSA O86-09 sont bass sur
lutilisation de goujons en acier doux allant de 16
25 mm en diamtre qui respectent les exigences de
la norme CSA G40.21 ou ASTM A 307 (CSA O86-09,
art. 10.5.1).
Les goujons forcs doivent tre enfoncs dans des trous
qui sont de 0,8 1,0 mm plus petits que le diamtre de
la tige. Ils sont donc tenus en place par la friction entre le
bois et lacier. Afin dviter les dommages causs au bois
au moment de la pose, le bout des goujons est lgrement chanfrein. On recommande aussi dutiliser des
goujons dont la longueur est 15 mm infrieure lpaisseur des deux pices de bois combines.
Barre dacier arrondie
FIGURE 51 Goujon forc (Madsen, 2000)
Les distances de rives et dextrmits doivent tre
de 2,5dF et lespacement entre les goujons, de 4dF
(CSA O86-09, art. 10.5.5). Les rgles de bonnes
pratiques spcifient en outre que le diamtre dune
attache ne devrait jamais tre suprieur 10 % de la
largeur des pices de bois assembles.
La rsistance latrale dun goujon forc est gale 60 %
de la rsistance aux modes de rupture fragiles dun
boulon de mme diamtre (CSA O86-09, art. 10.5.6).
Les faibles distances dextrmit admises et le fait
que les goujons soient forcs en place peuvent en
effet entraner des problmes de rtrcissement et de
fendillement qui rduisent la rsistance.
En plus des moyens dassemblage traditionnels,
il existe de nouveaux connecteurs ou systmes
dattache utiliss pour les structures en bois. Ces
nouveauts ont t dveloppes dans le but damliorer certaines proprits de lassemblage, comme
la rsistance, la rigidit ou la ductilit. Dans dautres
cas, ces attaches permettent une pose plus rapide,
sont plus simples ou plus conomiques, ou offrent
une apparence plus discrte. Quelques exemples
sont prsents dans ce guide.
La vis double filetage comporte deux sections filetes spares par une section lisse au centre. Le pas
de filetage tant diffrent entre les deux sections, ces
vis permettent de serrer plus efficacement les pices
de bois et dobtenir une bonne rsistance en traction.
Leur utilisation peut tre trs diverse. Elles sont performantes et peuvent remplacer avantageusement
plusieurs types dattaches classiques.
FIGURE 53 Vis auto-taraudeuses (SFS Intec)
Les vis et goujons auto-taraudeurs permettent dassembler des lments en bois et des plaques dacier sans
ncessiter de prpercage. Ces connecteurs peuvent
tre installs aprs que les diffrents lments de
lassemblage soient mis en place.
Plusieurs types de vis auto-taraudeuses sont offertes
par diffrentes compagnies (SFS Intec, Wurth, Spax,
Eurotec, etc.) pour rpondre diffrents usages.
Les goujons auto-taraudeurs peuvent tre utiliss
pour obtenir des assemblages avec plaques mtalliques internes. Ils permettent des assemblages sans
jeu car les diffrents lments de lassemblage sont
percs dans une mme opration.
Des appareils de pose manuels ou avec assistance
pneumatique sont disponibles auprs des fournisseurs
pour assurer une mise en place adquate des vis et
goujons auto-taraudeurs. Ces outils sont particulirement utiles lorsque les connecteurs sont trs lancs.
FIGURE 52 Usages des vis double filetage (SFS Intec)
FIGURE 54 Goujons auto-taraudeurs (SFS Intec)
FIGURE 55 Appareils de pose pour vis auto-taraudeuses (SFS Intec)
Systme Bertsche BS
Le systme Bertsche BS permet de transmettre
dimportants efforts en traction aux lments de bois.
Lassemblage est compos dun corps dancrage en
acier, insr lextrmit de la membrure et travers
perpendiculairement par plusieurs tiges de petits diamtres qui rpartissent leffort dans le bois (figure 56).
Lensemble est coul dans un mortier de scellement
qui permet dliminer tout jeu dassemblage. Ce systme dancrage est mis en place en atelier pour tre
fix sur le chantier laide dun gros boulon haute
rsistance. La figure 57 prsente des ralisations en
bois utilisant ce systme dassemblage.
FIGURE 56 Systme Bertsche BS (Bertsche System)
FIGURE 57 Application du systme Bertsche BS Pont dAvoudray (Arborescence s.a.r.l.) et Expo-Dach Hanovre
(Bertsche Bur)
Systme In-duo
Le systme dassemblage In-duo permet aussi de
transmettre les efforts au bois par de petites tiges
(figure 58). Il requiert cependant un usinage prcis
des pices de bois.
NHT, STF, TRI-Z et IdeFix
Plusieurs autres types de connecteurs ont t dvelopps pour obtenir des assemblages invisibles ou
pour faciliter la mise en uvre sur le chantier. Les
systmes NHT, STF, TRI-Z ou IdeFix en sont des
exemples (www.holzverbindung.de). Ces assemblages
utilisent des vis positionnes angle pour fixer une
pice mtallique dans le bois. Ils peuvent servir pour
raccorder une solive une poutre, un poteau un
pied ou servir dancrage de retenue.
Le connecteur NHT permet de fixer une poutre avec
un assemblage invisible (figure 59). Le montage et
la pose de ce systme performant sont simples et
rapides. De plus, il offre une bonne rsistance au
feu en raison de labsence de pices mtalliques
FIGURE 58 Connecteur In-duo (www.induo.de)
Le connecteur SIHGA IdeFix a aussi t dvelopp
pour faciliter les assemblages en bois du bout. Cette
fixation vissage invisible garantit une protection
constructive du bois et permet un assemblage sans
pice mtallique apparente (figure 60).
FIGURE 59 Connecteur NHT (www.holzverbindung.de)
FIGURE 60 Systme IdeFix (www.sihga.com)
La technique dassemblage laide de barres insres colles (glued-in rods) permet de transfrer des
efforts axiaux importants avec un impact visuel limit.
Les efforts sont transmis au bois par de longues tiges
filetes fixes laide de rsine dans des trous prpercs. Ces assemblages sont souvent utiliss en
Europe pour obtenir des connexions invisibles transmettant des efforts de traction (figure 61). La performance de cet assemblage est, bien sr, tributaire du
bon comportement long terme de la rsine utilise.
Les barres insres colles firent aussi lobjet dtudes
en Scandinavie, en Russie, en Nouvelle-Zlande et
au Canada, dans le but dlargir les possibilits dutilisation du bois lamell-coll dans les constructions
exigeant des assemblages rigides (Madsen, 2000).
Lassemblage est principalement fait de barres dacier
intgres aux membrures de bois laide dune colle
lpoxy. Ces barres sont ensuite soudes une
plaque dappui qui, elle-mme, est fixe une plaque
de jonction qui transmet les charges dune membrure
lautre (figure 62). Il a t observ lors dessais sur
ce type dassemblage que le critre gouvernant la
conception tait plutt le comportement en service
(dformations, courbures) que la solidit.
Barres darmature #20
FIGURE 61 Assemblages par tiges insres colles
Pont de Crest
FIGURE 62 Assemblage rigide par barre insre colle (Madsen, 2000)
6 Assemblages
Les assemblages par contact permettent de joindre
des lments en bois sans avoir recours lutilisation
de connecteurs mtalliques. Ces techniques dassemblage sont utilises depuis des sicles par les
artisans charpentiers dans la ralisation de charpentes traditionnelles en bois. Elles sont principalement
bases sur la bonne capacit du bois transmettre
des forces en compression, mais utilisent aussi des
moyens, tels les goujons en bois, pour supporter un
inversement des charges. Ces assemblages peuvent
ainsi transmettre des efforts allant de faibles modrs.
Comme elles ncessitent habituellement lenlvement
dune quantit assez importante de bois au joint, ces
mthodes peuvent exiger lutilisation de pices de
charpente plus grosses (CCB, 1997).
La bonne performance des assemblages par contact
est assure par un travail de charpenterie prcis, ainsi
que par une comprhension pousse des proprits
mcaniques du matriau bois. De nos jours, les machines de taille commande numrique facilitent la
rintgration de ce type dassemblages en permettant
la production rapide de faonnage prcis des pices
Embrvements
Les embrvements sont des configurations dassemblage qui transmettent des efforts par compression
entre deux membrures qui sappuient lune sur lautre.
Les embrvements peuvent comporter plusieurs angles
pour augmenter les surfaces de contact. Une distribution uniforme des charges sur les surfaces de contact
dpend dune bonne conception et dune ralisation
soigne. La rsistance relle de ce type dassemblage
est donc tributaire des dfauts de fabrication et des
variations dimensionnelles possibles. Une conception
adapte doit aussi viter de crer des efforts en traction
perpendiculaire au fil.
Lembrvement simple est le plus courant, mais
lembrvement arrire peut tre utilis si la distance
dextrmit est trop courte. Lembrvement double
combine les deux pour permettre daugmenter la
surface dappui totale (figure 64).
La norme de calcul canadienne ne traite pas directement de ces techniques dassemblage. Les hypothses
de calcul proposes par les normes europennes
peuvent cependant aider lingnieur concevoir ces
joints. Des hypothses conservatrices doivent tre
favorises afin de pallier les imprcisions possibles au
moment de la fabrication.
(Charpentes Montmorency)
(adapte de Natterer et al., 2004)
Le calcul de la rsistance dun embrvement fait appel
aux rsistances du bois en compression parallle,
perpendiculaire et angle par rapport au fil. La rsistance au cisaillement parallle au fil est aussi sollicite lorsque lembrvement est prs de lextrmit de
llment principal.
La norme de calcul canadienne ne traite pas directement de ces techniques dassemblage. Quoi que le
calcul des embrvements soit trait dans lEurocode 5
(EN 1995-1-2:2004), il savre difficile pour les
concepteurs canadiens dutiliser les hypothses de
calcul proposes par la norme europenne en raison
dune grande diffrence dans les rgles dvaluation
de la rsistance en compression perpendiculaire au fil
du bois. Lutilisation des rsistances donnes par la
norme CSA O86 avec les quations proposes par
lEurocode 5 occasionnerait une importante surestimation de la rsistance de ces assemblages. Le prsent
chapitre traite donc uniquement de concepts gnraux
portant sur la rsistance de ce type dassemblage
(Natterer et al., 2004).
Le phnomne dinterpntration des fibres de bois
peut rduire la rsistance dun assemblage par embrvement et augmenter les dformations. Ce phnomne est caus par lenfoncement du bois plus dur
(cernes de bois dt) dans les cernes plus tendres
Pice secondaire
(bois de printemps), lorsque deux pices de bois sont
mises bout bout ou avec un angle faible. Ce phnomne touche peu les membrures qui se rencontrent
avec un angle lev, sapprochant de 90.
Embrvement simple
Selon le modle de calcul prsent dans la norme
suisse SIA pour un embrvement simple, toute la
charge axiale est reprise par la surface de contact du
bout de lentaille. La rsistance de lembrvement est
donc base sur la rsistance en compression oblique
transfre bois sur bois. La rsistance relle de lembrvement est dpendante de la prcision de lassemblage car une surface de contact ingale pourrait
modifier le cheminement des forces.
Comme la rsistance en compression du bois parallle au fil est suprieure celle perpendiculaire, langle
de coupe influence la rsistance de lembrvement
(figure 65). Si la pice secondaire est coupe
90, elle offrira une rsistance maximale, mais la
rsistance sera rduite sur llment principal (a). Si
la coupe est perpendiculaire au fil de la pice principale, cest la rsistance de la pice secondaire qui
sera rduite (b). On obtient une rsistance optimale
lorsque langle est gal sur les deux membrures (c).
Langle de coupe ( ) optimal est donc la bissectrice
entre les deux membrures.
Dans les cas o lembrvement se trouve prs de lextrmit, une longueur minimale v est tablie pour rsister
leffort de cisaillement. (figure 66)
La composante verticale de la charge est reprise par
la surface arrire de lembrvement. La profondeur
de llment secondaire, d, doit tre suffisante pour
assurer une rsistance adquate. Cette restriction est
rarement contraignante pour des angles infrieurs
Finalement, une dernire attention doit tre apporte
llment embrev pour sassurer que la section
rduite rsiste aux efforts appliqus.
Embrvement arrire
Dans un embrvement arrire, langle de coupe est
gnralement perpendiculaire laxe de la membrure
secondaire. Cette configuration permet dviter un
transfert de charge sur la partie avant de lembrvement,
ce qui induirait des efforts en traction perpendiculaire
au fil (figure 68).
Seul le talon peut donc servir dappui et rsister
la force applique. La rsistance en compression
oblique dans la pice principale et la rsistance en
compression parallle de la pice secondaire doivent
tre vrifies. Si les deux membrures ont les mmes
valeurs de rsistance unitaire, la membrure principale
contrle le calcul car la rsistance oblique est plus
faible que la rsistance parallle au fil.
Une telle disposition diminue lefficacit du transfert
des charges puisque langle de contact nest pas
identique sur les deux pices, mais elle permet daugmenter la distance entre lembrvement et lextrmit
de la membrure principale pour rsister au cisaillement longitudinal.
La profondeur dentaille est plus importante pour ce
type dembrvement. La longueur de bout pour rsister au cisaillement est calcule de la mme faon que
pour un embrvement simple.
Afin dviter la fissuration, on laisse gnralement un
espace de 1 2 mm entre la partie avant de lembrvement et la pice principale (figure 69).
FIGURE 69 Traction perpendiculaire au fil
dans un embrvement arrire mal conu
Embrvement double
Lembrvement double combine les avantages de
lembrvement simple et arrire, cest--dire que
langle de coupe est optimis et que la longueur de
cisaillement est maximale. La partie avant est configure comme un embrvement simple avec une profondeur t1 et larrire est coup 90 sur une profondeur
t2. Ce type dassemblage est plus complexe raliser
que les deux prcdents. Pour que les hypothses
de calcul soient valides, il faut toutefois que le contact
entre les surfaces soit assur par un dcoupage prcis ou par linsertion de cales dajustement lavant.
Lembrvement double est la mthode qui affaiblit le
moins la section principale car les profondeurs dentaille sont plus faibles. La quantit de travail quil ncessite est toutefois beaucoup plus importante que
La profondeur t1 doit tre plus petite que t2 afin de
bien sparer les plans de cisaillement.
La longueur de bout pour rsister au cisaillement et
la reprise de la composante verticale de la charge par
le fond de lembrvement sont calcules de la mme
faon que pour un embrvement simple.
7 Exemple de calcul
Cet exemple vise dtailler les tapes dun calcul
complet dun assemblage. Dans les exemples prcdents, seules les vrifications propres chaque
catgorie dattache taient prsentes. Tous les lments composant un assemblage doivent toutefois
tre vrifis selon la norme de calcul applicable et le
matriau utilis.
Exemple 1 Calcul complet
On dsire calculer et configurer un assemblage supportant une solive sur une poutre principale. Leffort
transmettre est de 60 kN. Un trier avec raidisseur
interne et six boulons 19 mm (3/4 po) ASTM A307
sont utiliss pour transfrer la charge de la solive vers
la poutre. La poutre et la solive sont en bois lamellcoll Douglas-mlze 20f-E.
Le prsent calcul considre la
charge totale pondre, calcule
selon une combinaison de la
charge permanente et de la charge
dutilisation. La charge la plus
courte de cette combinaison est
utilise pour dtermin KD, moins
que la charge permanente ne soit
plus grande que la charge de dure
normale (art. 4.3.2.3).
Lassemblage, fabriqu laide de
bois sec (TH < 19 %), sera utilis en
milieu sec, cest--dire quil ne sera
pas ou rarement expos leau.
Le bois utilis nest pas trait avec
un produit ignifuge ou chimique,
ni incis.
Les distances entre les boulons, de rive et dextrmit,
ont t calcules pour satisfaire les distances minimales. De plus, comme les deux files de boulons sont
perpendiculaires au fil du bois de la poutre principale,
la longueur totale des files ne devrait pas dpasser
125 mm afin dviter les effets indsirables du retrait
du bois sur lassemblage. Des files de boulons trop
longues pourraient faire fendre la poutre.
Les vrifications faire sont :
la rsistance de lassemblage boulonn,
le calcul de la longueur dappui de la solive,
le systme de rsistance au soulvement de la solive,
la rsistance des boulons,
la rsistance la compression du bois sous les
rondelles (boulons en traction),
la rsistance des soudures,
la rsistance du mtal de ltrier.
Rsistance de lassemblage boulonn
Le calcul de rsistance se fait selon la section 5.1
Boulons et goujons. Dans ce cas, il faut vrifier la
rsistance ductile de lassemblage ainsi que la rsistance au fendage de la poutre.
N r = 73,3 kN (mode de rupture g) deux rotules plastiques)
N r Pf = 60 kN
QS rt == 169
169,,55 kN
QS rtrt Pff = 60
Calcul de la longueur dappui de la solive
Lappui de la solive sur ltrier doit tre dune longueur suffisante pour que la contrainte ne dpasse pas la
rsistance perpendiculaire du bois (Qr Q f ).
Qr = Fcp Ab K B K Zcp
art. 6.5.9
Fcp = f cp (K D K Scp K T ) = 7 MPa
Ab = 84,3 2 Lb = 168,6 mm Lb
art. 5.5.7.6
Comme on ne respecte pas la condition a), lappui se trouve lextrmit de llment, on ne peut pas augmenter
la rsistance dappui par un coefficient KB.
K Zcp = 1
(Le rapport largeur/hauteur est infrieur 1,0)
tableau 5.5.7.5
Qr = 0,8 7 MPa 168,6 mm Lb 1 1 = 945,3 N / mm Lb
0,9453 kN / mm Lb 60 kN
Lb 63,5 mm Choix:Lb=70mm
Qr = 66,1 kN Q f = 60 kN
Systme de rsistance au soulvement de la solive
Un boulon de 9,5 mm (3/8 po) est install afin de rsister une force de soulvement de 5 kN. Ce boulon
doit tre positionn dans le bas de la solive afin dviter
quun retrait ventuel dans le bois ne fasse perdre
le contact entre la solive et lappui de ltrier, ce qui
pourrait crer de la fissuration.
Rsistance des boulons
La rsistance des boulons eux-mmes doit tre vrifie. Pour cet assemblage, la situation la plus critique
est celle des boulons suprieurs, qui rsistent un
chargement combin en traction-cisaillement en raison
de lexcentricit de la charge. On doit dans ce cas
utiliser lquation dinteraction suivante :
CSA S-16-01, art. 13.12.1.3
Boulons ASTM A307
Fy = 310 MPa
Fu = 414 MPa
Plaques dacier (G40.21M 300W)
Fy = 300 MPa
Fu = 450 MPa
Puisque le cisaillement est concentrique, il est rparti
galement entre les six boulons.
Calcul de la rsistance au cisaillement (filets exclus du plan de cisaillement) :
CSA S-16-01, art. 13.12.1.1
Les deux boulons suprieurs sont soumis un effort en traction Tf en raison de lexcentricit ex. Cette excentricit produit un moment sur lassemblage :
Leffort Tf dans les boulons suprieurs peut tre calcul comme suit (Picard et Beaulieu, 1991) :
Q tant leffort supplmentaire caus par un effet de levier ventuel.
Considrons en premier lieu que Q = 0.
Les deux boulons suprieurs sont sollicits par un effort de traction de 3,2 kN (sans tenir compte de leffet de levier).
Calcul de leffet de levier :
Au-del dune paisseur tmax, la plaque est suffisamment rigide pour que leffet de levier soit nul.
Comme lpaisseur de la plaque (6,35 mm) excde lpaisseur pour laquelle = 0 (4,91 mm), leffet de levier
est nul et il ny a pas daccroissement de leffort en traction. Tf demeure gale 3,2 kN.
Calcul de Tr :
CSA S-16-01, art. 13.12.1.2
On doit finalement vrifier la rsistance au cisaillement et la traction combins avec lquation dinteraction :
La rsistance des boulons est donc largement suffisante.
Rsistance la compression du bois sous les rondelles
Comme certains boulons sont sollicits en traction, la surface dappui des
rondelles sur le ct oppos de la poutre doit tre assez grande pour que le
bois puisse rsister leffort de compression.
Laire dappui est gale laire de la rondelle moins celle du trou de boulon.
Pour des rondelles de 38 mm :
La charge est perpendiculaire au fil. On doit vrifier que
art. 6.5.9.2
Rsistance des soudures
Les plaques dacier perpendiculaires entre elles seront fixes laide de soudures dangle. Il faut vrifier la
rsistance des soudures sous les charges appliques.
Soudures verticales
Lassemblage soud est concentrique en cisaillement et
excentrique en flexion. On utilise des cordons de soudure de 6 mm.
En raison de lexcentricit, la rsistance de lassemblage soud est infrieure celle dun assemblage
sans excentricit. Comme celle-ci nest toutefois pas
trs grande, on utilise lquation dinterpolation parabolique prsente dans Picard et Beaulieu (1991).
lectrode E480
Xu = 480 MPa
quation 5.56
= rsistance des soudures sans excentricit
a = rapport dexcentricit = ex/L
= rsistance des soudures avec une excentricit thorique de 0,4 (a = 0,4) :
Interpolation parabolique (avec a = 0,115) :
Soudures horizontales
Pour ces soudures, lexcentricit est nglige. On vrifie la
rsistance au cisaillement du mtal de base, la rsistance
au cisaillement de la soudure et la rsistance la traction
du mtal de base.
Cisaillement du mtal de base :
CSA S-16-01, art. 13.13.2.1
Cisaillement de la soudure :
Traction du mtal de base (Xu Fu) :
CSA S-16-01, art. 13.13.3.2
Rsistance du mtal de ltrier
Deux modes de mise hors service sont possibles pour lacier en traction : la plastification de la section brute
et la rupture de laire nette. Une rupture en traction et cisaillement combins par arrachement des deux coins
de ltrier peut aussi survenir. Finalement, la rsistance la pression diamtrale des boulons doit tre calcule.
Plastification de la section brute
Aire brute juste au-dessous des boulons du bas :
(CSA S-16-01, art. 13.2)
Rupture de la section nette
Aire nette vis--vis des boulons du bas :
Rupture en traction et cisaillement combins (CSA S-16-01, art. 13.11a)
Rupture de la section nette :
Plastification de la section brute :
Rupture en cisaillement des files
Rupture de la section nette (CSA S-16-01, art. 13.11a)ii) :
Plastification de la section brute (CSA S-16-01, art. 13.11a)i) :
Rsistance la pression diamtrale
(CSA S-16-01, art. 13.10(c))
Toutes les vrifications sont concluantes.
Lassemblage est donc gouvern par la rsistance perpendiculaire du bois
sur lappui. La rsistance de lassemblage est ainsi de 66,1 kN.
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