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Connexions bois : grands principes et préconisations

Résistance design

  • formulerd

Lors de la sélection d’un produit il est très souvent nécessaire de vérifier que sa résistance est supérieur aux charges qui seront appliquées.

La résistance de calcul (Rdesign) d’un produit s’obtient à partir de la valeur caractéristique Rk (publiées dans les tableaux du catalogue et du site web) en la multipliant par les facteurs kmod du γM.

Les valeurs caractéristiques sont exprimées en kilo newton (kN) et les dimensions en millimètres (mm), sauf indication contraire.

Le coefficient kmod donné dans le tableau ci-dessous (extrait de l’Eurocode 5 §3.1.4) est fonction de la classe de durée de
chargement, de la classe de service et du type de matériau utilisé.

Classes de durée de chargement

Au nombre de cinq, les classes de durée de chargement dépendent de la durée de l’action caractéristique prépondérante. Les tableaux suivants définissent ces classes et donnent des exemples d’actions.

Classe Ordre de grandeur de la durée Exemples
Permanente Plus de 10 ans Poids propre
Long Terme 6 mois à 10 ans Stockage
Moyen Terme 1 semaine à 6 mois Charge d'occupation. Neige H>1000m
Court Terme Moins d'une semaine Charge d'occupation. Neige H<1000m
Instantanée Quelques minutes Action accidentelle. Neige exceptionnelle. Vent

Valeurs de kmod suivant la norme EN 1995-1-1
Matériau Classe de service Actions
Permanente Long terme Moyen terme Court terme Instatanée
Bois massif 1 0.6 0.7 0.8 0.9 1.1
2 0.6 0.7 0.8 0.9 1.1
3 0.5 0.55 0.65 0.7 0.9


Coefficient partiel pour le matériau considéré (γM) :

  • En France, 1.3 pour les assemblages.
  • En Espagne, 1.35 pour les assemblages.
  • En Belgique, 1.3 pour les assemblages.
  • Au Portugal, 1.3 pour les assemblages.

Pour plus de précision, merci de vous reporter à vos annexes nationales de l’Eurocode.

Classes de résistance du bois

  • formulekd

Les résistances Rk données dans les tableaux correspondent à l’utilisation d’un bois de classe C24 exigé pour les applications structurelles.

  • Pour des bois de classe supérieure, les valeurs tabulées restent inchangées.
  • Pour des bois de classe inférieure, les valeurs tabulées doivent être multipliées par le coefficient Kdens calculé selon la formule exprimée ci-contre

Où :

  • 350 kg/m3 : densité caractéristique du bois de classe C24 conformément à la norme NF EN 338
  • ρK : densité caractéristique du bois utilisé conformément à la norme NF EN 338

Charges combinées

En cas de combinaison de charges, les formules données par familles de produits doivent être vérifiées.

  • Charges combinées

Résistance au feu des sabots suivant Eurocodes

  • feu 1

A compter du 1er avril 2014, la règle Bois Feu 88 (extrait : NF P 92-703 - § 5.33 - Février 1988) n'est plus applicable. Aujourd'hui, seuls les Eurocodes et leurs annexes nationales sont applicables pour le dimensionnement des assemblages en situation d'incendie.

Simpson Strong-Tie a réalisé des tests de résistance au feu et s'engage à communiquer les valeurs caractéristiques en situation d'incendie pour une durée de 30 minutes. Celles-ci ont été intégrées aux fiches techniques des produits GLE et GSE en 4mm et sont données pour une fixation avec les pointes CNAØ4,0x75. Les essais ont été réalisés en collaboration avec le laboratoire Building Test Center (UK) selon la norme EN 13501-2 et l'ETAG 015.

Les coefficients de calcul à l'Eurocode (kmod, γM, γG, γQ, ...) sont différents dans ce cas en comparaison à un calcul standard.

  • Picto feu R30

Exemple de calcul d'un sabot après 30min en condition de feu

Le principe consiste en la vérification suivante : Sollicitation Calculée Ed,fi < Capacité Résistante Rd,fi

Hypothèses :

  1. Poutre sur 2 appuis pour plancher habitable
  2. Classe de bois C24
  3. Actions permanentes : G = 75 kg/m² (charges permanentes)
  4. Actions variables : Q = 160 kg/m² (charges d’exploitation)
  5. Section : 100 x 300 mm (attention la section doit être dimensionnée sous condition de feu)
  6. Portée : 4,00 m
  7. Entraxe : 0,60 m

Calcul des sollicitations :

  • Sollicitation en situation de feu après 30min : Ed,fi = ηfi Ed ≈ 0.6 Ed
  • Combinaison de charges : Ed = 1,35 G + 1,5 Q
  • Actions permanentes : coefficient partiel de sécurité γG = 1,35. Soit, 75 x 1,35 = 101,25 kg/m2
  • Actions variables : coefficient partiel de sécurité γQ = 1,50. Soit, 160 x 1,5 = 240,00 kg/m2
  • Total charges pondérées : Ed=101,25 + 240 = 341,25 kg/m2
  • Charge par mètre linéaire : 341,25 x 0,60 (entraxe) = 204,75 kg/ml
  • Charge totale sur la poutre : 204,75 x 4,00 (portée) = 820 kg
  • Charge appliquée sur un sabot : 820 / 2 = 410 Kg ≈ 4,1 kN
  • Sous condition d’incendie : Ed,fi ≈ 0.6 Ed

d’où sous situation de feu la charge appliquée sur un sabot est de : 0.6 ×4.1 ≈ 2,5 kN

Calcul de la capacité résistante d'un sabot

  1. Détermination du coefficient γM,fi
  2. Sous condition de feu, aucun kmod n’est utilisé dans le cas des assemblages.
  3. Le γM,fi pour les assemblages est égale à 1.
  4. On a donc Rd,fi = Rk,fi / γM,fi
  5. Capacité résistante du sabot : la valeur caractéristique après 30min d’incendie Rk,fi en cisaillement d’un sabot GSE500/100/4 fixé sur support en bois massif C24 avec un clouage total (CNA4.0x75) est égale à 3,55kN : voir fiche technique de cette référence.

La capacité résistante du sabot est Rd,fi= 3,55 / 1 = 3,55 kN

Vérification

  • Sollicitation Calculée Ed,fi = 2,5 kN < Capacité Résistante Rd,fi= 3,55 kN
  • Le GSE500/100/4 est donc SATISFAISANT pour une tenue au feu de 30min.

Pour rappel, les sabots doivent être installés avec des pointes CNA4.0x75 pour garantir les charges dans le cadre d’une tenue au feu de 30min.

REMARQUE : Nos gammes de sabots de charpente GSE et GLE permettent une résistance au feu de 30 minutes selon l'Eurocode 5.

Comment choisir son sabot ?

  • Schéma règle 2/3 sabot

Cas général : la règle des 2/3

Section du bois dans l'exemple : madrier 75 x 220 mm

Les différents types de sabot :

  • SAE : sabot ailes extérieures / SAI : sabot ailes intérieures
  • GLE : grand sabot ailes extérieures / GLI : grand sabot ailes intérieures
  • GSE : grand sabot ailes extérieures / GSI : grand sabot ailes intérieures

Développé :

Le flanc du sabot doit couvrir au minimum les 2/3 de la hauteur de l’élément porté.

  • Bois 75 x 220 mm, le sabot  correspondant sera de largeur 76 mm.
  • La hauteur mini du sabot 2/3 de 220 mm = 146,66 mm.
  • Soit : 146,66 + 76 + 146,66 = 369,3 mm d’où le choix d’un type 380 (développé supérieur le plus approchant.)

Largeur :

En plus de la largeur intérieure, il faut prévoir un jeu de 2 mm maximum.

Epaisseur :

Pour l'épaisseur du sabot, plusieurs choix sont possibles dans la gamme Simpson Strong-Tie. Dans cet exemple, nous avons sélectionné un SAE380/76/2.

  • Règle des 3/4 sabot de fermette

Cas particulier : Fermette (DTU31.3)

Fermes porteuses

Les fermettes porteuses sont spécialement étudiées, justifiées par calcul et définies sur plans. La reprise des fermes portées est réalisée par des boîtiers adaptés et de hauteur au moins égale aux 3/4 du bois porteur en recouvrement.
Les sections de bois doivent être choisies de manière à assurer la mise en oeuvre et le fonctionnement corrects des boîtiers (ou de tout autre type d’assemblage utilisé).
Dans le cas de fermes porteuses réalisées par des fermes multiples, on doit solidariser par clouage ou boulonnage sur l’ensemble des membrures.
Il est recommandé que cette solidarisation soit effectuée en atelier

Remarques

Dans le cadre d’une sollicitation latérale, la hauteur du sabot doit couvrir au minimum 3/4 de la hauteur de la solive.

Exemple de calcul d'un sabot aux états limites

  • Calcul d'un sabot aux états limites

Le principe consiste en la vérification suivante :

Sollicitation Calculée < Capacité Résistante

Hypothèses

  • Poutre sur 2 appuis pour plancher habitable
  • Classe de bois C24
  • Actions permanentes : G = 75 kg/m² (charges permanentes)
  • Actions variables : Q = 160 kg/m² (charges d’exploitation)
  • Section : 75 x 225 mm
  • Portée : 4,00 m
  • Entraxe : 0,60 m

Calcul des sollicitations

  • Combinaison de charges : 1,35 G + 1,5 Q
  • Actions permanentes : coefficient partiel de sécurité γG = 1,35
    75 x 1,35 = 101,25 kg/m2
  • Actions variables : coefficient partiel de sécurité γQ = 1,50
    160 x 1,5 = 240,00 kg/m2
  • Total charges pondérées : 101,25 + 240 = 341,25 kg/m2
  • Charge par mètre linéaire : 341,25 x 0,60 (entraxe) = 204,75 kg/ml
  • Charge totale sur la poutre : 204,75 x 4,00 (portée) = 820 kg
  • Charge appliquée sur un sabot : 820 / 2 = 410 Kg = 4,1 kN environ

Calcul de la capacité résistante d'un sabot

Détermination des coefficients kmod et γM

  1. La classe de service à considérer est la classe de service 1.
  2. La sollicitation pondérée la plus importante est due aux charges d’exploitation (240 kg/m²), la classe de durée est donc de moyen terme et le kmod correspondant est donc égal à 0,8 (voir tableau ci-dessus).
  3. Le γM pour les assemblages est de 1,3.

Capacité resistante du sabot

  1. la Valeur caractéristique Rk en cisaillement d’un sabot SAE 380/76/2 fixé sur support en bois massif C24 avec un clouage total est égale à 30,5 kN.
  2. La capacité résistante du sabot est = 30,5 x 0,8 / 1,3 = 18,8 kN

Vérification

Sollicitation Calculée = 4,1 kN < Capacité Résistante = 18,8 kN
Le SAE 380/76/2 est donc SATISFAISANT.


Les vérifications peuvent être faites à l'aide du logiciel Connector Selector