Intro Cheb

CONSTRUIRE EN BOIS

EUROCODE 5

Gilles DUCHANOIS

Ingnieur

CRAI / ENSA Nancy

Consommation nergtique lchelle plantaire

La consommation annuelle dnergie, lchelle mondiale, par habitant et par an, correspondant aux cinq grands vecteurs nergtiques

Charbon, Ptrole, Gaz, Hydraulique et nuclaireest reste depuis plus dune trentaine dannes sensiblement constante :

1,5 Tep / Hab / an

Comme 1 Tep / an est quivalente 1,4 kWNous avons besoin dune puissance de :

18,5 MWh / Hab / an

Chaque anne, lhumanit consomme environ :

10 Milliard de Tonnes quivalant ptrole

La Grande Constante nergtique

Disponibilit matire premire bois en France

55 Millions de m3Consommation intrieure franaise :

47 Millions de m3Rcolte annuelle :

85 Millions de m3

232 000 m3 / jour2,5 m3 / s

Accroissement biologique annuel :Production de lusine bois

2 000 Millions de m3Volume sur pied

Le BOIS Matriau Naturel Renouvelable

Equivalences nergtiques :

2,5 m3 bois 2 Baril Ptrole Brut

Anne 2004 : Bilan Energtique franaisProduction dnergie primaire : 275 MTep

Consommation dnergie primaire : 276 MTep

Production dnergie primaire dorigine renouvelable : 18 MTep soit 6,5 %

Consommation franaise en chauffage :

Moyenne : 250 kWh/m/an

Habitat passif : 30 kWh/m/an

BREGENZ Autriche

Autrefois : Les constructions en bois

Atelier de fabrication FrasneMatre dOeuvre : Paillard Philippe

Matre dOuvrage : Pro Lignum

Pont routier sur A 89Matre dOeuvre : Spielmann

Matre dOuvrage : A 89

Petits ponts de bois

Pont de Merle - France

Les Dfis du Bois2005

Un observatoire pour regarder la terre et le ciel

Extrait de Zara

DfisLe bois, un dfi relever

Les dfis du bois 2005, projet La La La Equipe : Brunod, Le Quang, Mathis, Piatti, Poirier


Un nid dans la ville

Connextion skin

DfisLe bois, un dfi relever

Les dfis du bois 2006, projet Pie voleuse

Equipe : De Laage, Hammer-Bernold, Nanseret, Tonnerieux, Toro-Pineineros


Une vigie dafft environnementale

Extrait de Zara

Hliospirale

www.defisbois..fr

Arum@

www.defisbois..fr

Les 14 cibles de la HQEQualit de leauCible 14Qualit de lairCible 13Conditions sanitairesCible 12

Cible de sant

Confort olfactifCible 11

Confort visuelCible 10

Confort acoustiqueCible 9

Confort hygrothermiqueCible 8

Cibles de confortCration dun environnement intrieur satisfaisant

Gestion de lentretien et de la maintenanceCible 7

Gestion des dchets lis lactivitCible 6

Gestion de leauCible 5

Gestion de lnergieCible 4

Cibles dcogestion

Chantier faibles nuisancesCible 3

Choix intgr des procds et produits de constructionCible 2

Relation harmonieuse des btiments avec leur environnement immdiatCible 1

Cibles dcoconstruction

Cibles de matrise des impacts sur lenvironnement extrieur

ECOCONCEPTION DANS LA

CONSTRUCTION

Approche HQE

Effet CO2 de diffrents matriaux de construction

1.830,28Bois

00,89ciment

00,64Acier

Fixation de CO2 (kg)Dgagement de CO2 (kg)Matriau

Process de fabrication et mise en uvreEffet CO2 pour 1 kg

Impact sur leffet de serre des matriaux de construction

Bois : C=50% , O=43% , H=6% , N=1%

Exemple dimpact environnemental : Cible 2

0,05Laine de roche

0.054Balsa

0,14Epica

0,23Chne

0,50Pltre

1,75Bton

3,50Granit

52Acier

230Aluminium

: W / m / CMatriau :

Conductibilit thermique des matriaux

ISOLATION THERMIQUE

Structure anatomique (rsineux)



Mur ossature bois traditionnel

Vapeur deau

stoppe

Peau ext.

Peau int.

Isolation

Diffusion croissante de

la vapeur deau

Force motrice : Pvapeur

absorption

stockage

restitution

Mur transpirant


Plancher : bois - Bton

Confort acoustique

Composants en bois

Lassemblage de deux pices de bois passe en gnral et de manire classique par le collage (ici en haut, exemple de laboutage). A droite, exemple de soudage du bois obtenu par fusion localise de la lignine, le soudage du bois devient une ralit

A.PIZZI (ENSTIB) & ESIB (Suisse)

Ligne de soudure

Matriaux /ELU

Valeur de calcul d une proprit

Effet d chelle

modkd

M

X kX

=

max

Min

0,2ref

h

h,

( /h )h = . k

k

VALEUR DE CALCUL DES RESISTANCESRsistance de Calcul dun lment :

Etats limites ultimes Bois lamell coll 1,25

1,3Etats limites de service 1 Bois massif

1 et 2 3permanente plus de 10 ans poids propre 0,6 0,5Long terme 6 mois - 10 ans stock age 0,7 0,55

Moyen terme 1 semaine - 6 mois exploitation 0,8 0,65Court terme moins dune semaine Neige 2 et vent 0,9 0,7

Classe de dure de charge Dure 1 Exemples dactionsk mod selon classes de service

M

kd

RkR mod

=

Coefficient de modification de rsistances: dure de chargement taux dhumidit des pices.

Coefficient partiel de scurit pour le matriau, incertitudes du modle variations dimensionnelles.

Rsistance caractristique du matriau considr

A / Classes de rsistance BOIS MASSIF: C18 C24 C30

C = Rsineux ou peuplierC24

D = Feuillu

Pour le C30 en Douglas et pour les classes suprieures C30 dans les autres essences rsineuses, classement par machine obligatoire.

B / Classes de rsistance BOIS LAMELLE-COLLE : GL24 GL28

(C24) (C30)

GL = Lamell-coll GL 24 h

Rsistance caractristique en flexion (seules 5% des pices cassent en dessous) = 24 Mpa

Rsistance caractristique en flexion 24 Mpa

h = homogne, c = panach

Etats limites de service

Fluage

Glissement d assemblages

Vibrations

( )1fin inst defu u k= +d

ser

ser

Fu

K=

112

t

t

20

ILLUSTRATION DES CLASSES DE SERVICE

2

Le bois ne dpasse que rarement 12 % d' humidit. classe de service 1

H% bois (charpente)

Le bois ne dpasse que rarement 20 % d' humidit. classe de service 2

% bois (charpente)H

20

t

10

30

3

Le bois peut tre amen des humiditssuprieures 20 % pour des dures non ngligeables

classe de service 3

H% bois expos (des poutres de la passerelle)

Le matriau bois :30000 espces de vgtaux ligneux donnant du bois

Plan ligneux

Rsineux (gymnospermes) "Softwood"

SapinEpicaDouglasPin maritimePin sylvestreMlze

Feuillus (angiospermes)"Hardwood"

ChneHtre

ChtaignierPeuplier

Bois tropicaux

Coupe transversale de chne

Duramen(ou bois parfait)

Ecorce

Liber

Cambium

Aubier

Le matriau bois :

Coupes transversales (rsineux)

Rsineux coupe axiale (au microscope)

Le bois : matriau anisotrope

Plan LT (dosse) Plan LR (quartier)sur quartier sur faux quartier

sur maillesur dosse

Dbits :

Plan TR (section transversale)

Le bois : matriau composite naturel

L

RT

MICROFLAMBAGE

RC

COMPRESSION

"DUCTILE"

TRAC

TION

"FRAGILE"

50 MPa

Dformation plastique C

Dformation plastique T

eC

eC

cT

cT

RT

RT

RC

RC

Elments du plan ligneux des bois rsineux

Epica Douglas

Elments du plan ligneux des bois feuillus

Feuillus

A zone initiale poreuse A pores diffus

Feuillus zone initiale poreuse A zone semi-poreuse A pores diffus

Frne BouleauNoyer

Htre Chne

Densit

Ecorce

Rayonsligneux

Duramen

Densit relative de 0,1 1,2 Densit relative de la matire

ligneuse : 1,53

Densit

Bois de printemps Bois d t

Mlze

Le bois et leau

RETRAIT

Eau libre Eau lie

e5e4e3e2e1

30 %AUCUN RETRAIT

e1 = e2 > e3 > e4 > e5

Humidit du bois ( H % = x 100 ) PH POPO

Le bois et leau

Retrait radial (5%)

Retrait tangentiel fort (10%)

Retrait axial (

Le bois et leau

Le bois et leau

90

85

80

75

70

65

60

55

50

45

40

35

30

20

18

16 15

14

13

12

11

10

9

8

7

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90

56 4

quilibre hygroscopique des bois

Humidit relative de lair ( en %)

Temprature (en C)

Cette courbe permet de dterminer le taux dhumidit en fonction de la temprature et du taux dhumidit de lair ambiant.

Le bois et leauquilibre hygroscopique des bois

LILLE14-23

REIMS15-22

ROUEN17-20

CAEN16-20 PARIS

13-20

BREST18-20

RENNES14-22

NANTES14-22

BOURGES12-20

STRASBOURG13-20

TOURS12-20 BELFORT14-21

LYON11-20CLERMONT-

FERRAND13-18

AVIGNON10-15

NICE15-17

ANGOULEME12-20

BORDEAUX14-21

TOULOUSE12-21 MARSEILLE

11-16

PERPIGNAN11-16

Valeurs moyennes de lquilibre hygroscopique des bois placs lextrieur.

Les chiffres indiquent les deux valeurs moyennes extrmes sur une anne.

Le bois et leau

DEFORMATIONS :

Anisotropie du retrait

Flche de face

Flche de chant

Gauchissement

Tuilage

DEFAUTS DE SECHAGE

Fissuration interne Dformations

Schage naturel

Schage artificiel

Tri des sciages

Collge de DuttlenheimMatre dOeuvre : Krummenacker-Dreysse-Cittadini

Matre dOuvrage : Conseil Gnral

structures ossatures bois


CROZERY Vosges

Passerelle MelunMatre dOeuvre : Lavigne

Matre dOuvrage : Commune

Les nuds sont des anomalies fatales et invitables dans les grumes, puisquelles sont lies la prsence de branches.

Les nuds

- Influence "en gnral" dfavorable sur les proprits mcaniques(concentration de contraintes, variation locale du repre danisotropie )

- Difficults dusinage(variation locale de la densit)

- Les nuds ont une importance considrable dans les rgles de classements des bois

Branche vivantenud clair

Branche mortenud non adhrentBranche pourrienud altrElagagenud recouvert

GourmandsCheville

Les nuds

Exemples de mesurage

Les nuds

Dimensions prendre en compte :

Sur les faces : entre les tangentes

nud A = dimension d

nud B = d1+d2+...+dn parallles aux rives


sur les faces (Noeuds A; B) = (a+b)/2

sur les rives ( Noeud A) = entre les tangentes parallles aux rives

sur les rives (noeud B) = prsence


sur les faces (nuds A, B, C) = entre les tangentes parallles aux rives

sur les rives (nuds D, E, F) = entre les tangentes parallles aux rives

Classement daspect des bois rsineux

Le classement daspect

Principaux critres de classement en structure( Pour les autres critres, se reporter au texte de la norme qui seule fait foi ).

Classes C 18 C 22 C 30

Largeur des cernesd'accroissement (mm) sans objet

infrieure ou gale 6mm

infrieure ou gale 3 mm

L 100 mm 1/2 de L L 100 mm 1/2 de L

100 mm < L< 150 mm 1/2 de L 100 mm< L

Les diffrentes essences de bois

Avec une conductibilit thermique () trs faible, le bois est un bon isolant thermique.

(w/mC)

0.040Laine minrale 0.054Balsa0.10Lige0.12Sapin, pica0.23Chne0.5Pltre1.75Bton3.5Granite52Acier230Aluminium

Valeur moyenne pour le bois :

= 0.12 W/mCComparaison avec dautres matriaux de construction courants.

BOIS / ACIER / Temprature

Simon Velez

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