L ensoleillée. -Trouver les limites aux bâtiments bois en zone sismique (Comparaison avec les ossatures bois)

Transcription

1 L ensoleillée -Détailler le comportement des bâtiments bois en zone sismique Avec pour exemple 2 Bâtiments similaires simples, mais aux comportements différents. -Trouver les limites aux bâtiments bois en zone sismique (Comparaison avec les ossatures bois) -Perspectives de mixité pour des bâtiments de grande hauteur Journée Technique régionale : Construction Bois en zone sismique 6 octobre

2 Le Projet 2

3 Les intervenants Maîtrise d ouvrage : NEXITY Ywood Business Architecte : TANGRAM Ets de charpente : ALTIBOIS 5 immeubles de bureaux en structure bois à énergie positive 6650 m² SHON Livraison prévue en

4 Rappel : les matériaux acier / béton 235 MPa 25 MPa 4

5 Rappel : le matériau bois Facteur 10! Anisotrope : ses caractéristiques sont différentes selon les directions Une des limites de l OB : compression perpendiculaire sur la lisse basse 5

6 σ = F / S F < σ * S = 25daN/cm² * 4.5x12cm² = 1350 dan Sans tenir compte de kc,90 : Facteur tenant compte de la configuration de chargement (1 kc,90 4). 1T3 6

7 Rappel : RDM Relation entre poids et masse : P = mg P : poids (= Force - Newton) M : masse (kg) g : gravité (accélération : 9.81m/s²) 7

8 Un séisme 8

9 Un séisme Séisme Accélérations horizontales Forces horizontales Source : Milan Zacek Paris

10 10

11 Ancienne carte : PS92 Nouvelle carte : EC8 11

12 Source : Wikipedia 12

13 le cheminement des efforts horizontaux Effort en tête Pression Source : CNDB Soulèvement 13

14 Pour une ossature bois Source : Guide Aqcen JF Bocquet 14

15 Application numérique 3m S = 15m x 6m = 90m² 3m F = 100daN/m² x 90m² /2 = 4T5 100daN/m² 7m 15m Source : Guide Aqcen JF Bocquet 15

16 Pour une ossature bois Source : Guide Aqcen JF Bocquet 16

17 Pour une ossature bois Pour reprendre 4T5, il faut 15 panneaux de 1m20 de large, soit 18m de mur on a 7m! Souce : KronoFrance 17

18 La résistance d un MOB dépend : 1/ Section des montants 2/ Assemblages 3/ Épaisseurs du panneaux 4/ Fixation panneaux / montants 5/ Fixation murs / dalle 18

19 Tend vers du poteau / poutre 19

20 SYSTEMES DE CONTREVENTEMENTS VERTICAUX Portique Poteau encastré Palée Voile béton ou O.Bois Pour qu un bâtiment soit contreventé, il faut au minimum 3 plans de contreventement non concourants Si les plans de contreventement sont concourants, l ensemble peut tourner La stabilité n est plus assurée 20

21 Les Hypothèses La structure est composée de panneaux contre collés BINDER en murs et planchers. Lieu et site Lieu : Aix En Provence (13) Altitude : < 200m Neige : A2 : sans objet pour le séisme Vent : Zone 3 : sans objet pour le séisme Séisme : aléa moyen : ag = 1.6m/s² Charges permanentes (Selon les éléments transmis par la Sté Arbosphère) En Toiture : 176 kg/m² En plancher R+1 : 285 kg/m² En plancher R+2 : 285 kg/m² En murs extérieurs : 89 kg/m² En murs intérieurs : 68 kg/m² Surcharges d exploitations En Toiture : 80 kg/m² En plancher R+1 : 430 kg/m² ( de cloisons) En plancher R+2 : 430 kg/m² 21

22 Les Hypothèses : pour le calcul sismique Caractéristiques de l'analyse sismique (EC8): Sol : Classe de sol S =? Catégorie d importance pour les bâtiments : γi =? Zone de la construction : type d aléa? ag =? m/s² Coefficient topographique :? Coefficient de comportement q =? Type de spectre? : Valeurs de S, TB, TC, TD pour les spectres horizontaux? pour les spectres verticaux? 22

23 Eurocode 8 : Zones de sismicité 23

24 Eurocode 8 : Catégorie d importance 24

25 Eurocode 8 : Catégorie d importance 25

26 Eurocode 8 : Classe de sol 26

27 Eurocode 8 : Classe de sol 33% d écart 27

28 Eurocode 8 : Spectre de réponse 28

29 Eurocode 8 : Spectre de réponse 29

30 Eurocode 8 : Coefficient de comportement q Ductilité Capacité d un matériau à se déformer et s étirer. Ductile = souple Acier BA Maçonnerie : Bois : Ductile Ductilité limitée Ductilité faible Ductilité faible à moyenne (fonction des assemblages) 30

31 q pour le béton 31

32 q pour le métal 32

33 q pour le bois 33

34 q pour les panneaux Binder 34

35 Les Hypothèses pour le calcul sismique : bilan Caractéristiques de l'analyse sismique (EC8): Sol : Classe de sol S = 1.35 Catégorie d importance pour les bâtiments : II γi = 1 Zone de la construction : type d aléa? ag = 1.6 m/s² Coefficient topographique : 1 Type de spectre 2 (métropole) Coefficient de comportement q = 2 Valeurs de S, TB, TC, TD pour les spectres horizontaux pour les spectres verticaux 35

36 Description des bâtiments : Le petit (bât 1) Longueur : 32m50 Largeur : 12m20 Hauteur : 10m40 36

37 Description des bâtiments : Le petit (bât 1) 37

38 Description des bâtiments : Le petit (bât 1) 38

39 Description des bâtiments : Le grand (bât 3) Longueur : 45m Largeur : 16m Hauteur : 10m40 39

40 Description des bâtiments : Le grand (bât 3) 40

41 Description des bâtiments : Le grand (bât 3) 41

42 Décomposition des sollicitations induites par un séisme sur un bâtiment : Masse du toit Masse du R+2 Masse du R+1 42

43 Décomposition des sollicitations induites par un séisme sur un bâtiment : Fy Fz Fx 43

44 Fonctionnement d un bâtiment : Fy seule Fy 44

45 Fonctionnement d un bâtiment : Les planchers 45

46 DIAPHRAGMES Les planchers, et les plans de toiture assemblés à partir de plaques à base de bois, peuvent constituer des plans de contreventement. On peut également réaliser un platelage en volige sous réserve que celle-ci soit posée à 45 p/ml Cisaillement Mf maxi : p.l²/8 Traction compression sur les pièces de rive : Mf/b ET maxi : Effort de glissement : pl/2 g = T.Ms/I Mf G : effort de glissement par cm T : effort tranchant en dan Ms : Moment statique par rapport à l axe neutre I :Inertie de la section ET L effort de glissement devra être repris par le clouage des plaques Source : CNDB 46

47 47

48 F v (Murs/Murs) F h (Plancher/plancher) F v (Murs R+1/Murs RDC) F h (Murs/plancher) F h (Murs/sol) F v (Murs/sol) Source : Follesa Maurizio 48

49 Calculs aux éléments finis 49

50 Performance des assemblages : Panneaux de planchers entre eux Clous 3.1x90 Espacement : 15cm Quantité : 163 sur 12m20 de longueur de panneaux de plancher Source : Binder 50

51 Fonctionnement d un bâtiment : La traction dans les planchers 51

52 Fonctionnement d un bâtiment : La traction dans les planchers 5T 52

53 Assemblage requis : plaque perforée Source : Rothoblaas 53

54 Assemblage des panneaux de planchers Source : Tangram 54

55 Assemblage retenu : équerres WVS et Titan Source : Rothoblaas 55

56 Assemblage des murs Source : Tangram 56

57 Assemblage des murs Source : Tangram 57

58 Extrait plan de pose Alti-bois Source : ALTIBOIS 58

59 Extrait Note De Calculs 59

60 assemblage entre niveaux Source : Binder 60

61 Source : Altibois 61

62 Fonctionnement d un bâtiment : Les murs Rh Rh Ft Fc 62

63 Fonctionnement d un bâtiment : Les murs ossatures bois Source : EC5 63

64 Fonctionnement d un bâtiment : Assemblage des murs au sol Source : Follesa Maurizio 64

65 Assemblage des murs au sol : équerres du commerce : WHT et WVS Effort repris 5T Effort repris 1T4 Source : Rothoblaas 65

66 Assemblages extérieurs Source : Rothoblaas 66

67 90cm Effort repris 11T Source : Altibois 67

68 Résultats : Petit bâtiment 25T de soulèvement 20T de soulèvement 68

69 Efforts de soulèvement à reprendre 69

70 Résultats : Grand bâtiment cage bois 55T de soulèvement 33T de soulèvement 70

71 Résultats : Grand bâtiment cage béton 85T de soulèvement 18T de soulèvement 71

72 Fonctionnement d un bâtiment : Assemblage des panneaux de murs entre eux Source : Follesa Maurizio 72

73 Assemblages : Panneaux de murs entre eux Source : Follesa Maurizio 73

74 Source : EC5 Assemblages : calcul d une vis Vis HBS 8x80 (Rothoblaas) Espacement : 10cm Quantité : 28 sur la hauteur des murs (3m) Une vis reprend 4.8KN 28 vis : 13 T 74

75 Liaisons d angles Vis HBS 12x200 (Rothoblaas) Espacement : 20 cm Quantité : 14 Une vis reprend 5.1 KN 14 vis : 7 T Source : Binder 75

76 liaison particulière : plancher / cage béton 12T 76

77 liaison particulière : plancher bois / cage béton Source : Altibois 77

78 Bien répartir les contreventements 78

79 Autre exemple : un R+8 79

80 Immeuble de bureaux à Londres Vaugh-Thistleton architectes Source : CNDB 80

81 Immeuble de bureaux à Londres Vaugh-Thistleton architectes 81 Source : CNDB

82 Immeuble de bureaux à Londres Vaugh-Thistleton architectes 82 Source : CNDB

83 Source : Techniker.co.uk 83

84 Immeuble de bureaux à Londres Vaugh-Thistleton architectes 84 Source : CNDB

85 Immeuble de bureaux à Londres Vaugh-Thistleton architectes 85 Source : CNDB

86 Jonctions de panneaux Principe mur de façade Composition du plancher : Immeuble de bureaux à Londres Vaugh-Thistleton architectes Source : CNDB 86

87 Conclusion L Ossature Bois «à panneaux» atteint rapidement ses limites : R+2 en zone sismique éventuellement R+4 selon les configurations Les panneaux bois contre collés assurent un meilleur comportement la limite se situe dans les capacités d assemblages Mixité bois / Béton : Le bois n est plus structurel (Murs rideaux) Mixité bois / Métal : Deux matériaux à comportement similaire 87

88 Exemple :Bois / béton Source : CNDB 88

89 Exemple :Bois / Métal 89

90 Exemple :Bois / Métal 90

91 Vidéos 91

92 Amortisseurs 92

93 Source : Simpson Strong 93

94 Source : Guide du SETRA 94

95 Source : Guide du SETRA 95

96 Source : Wikimédia 96

97 Remerciements Binder Nexity / Ywood Tangram Alti bois Qualiconsult Et en particulier Dedalegno : Mr Follesa Maurizio pour ces recherches FCBA 97