Nouvelle norme de calcul du bois CSA...

Présentation de la nouvelle norme de calcul du bois CSA O86-2009 26 janvier 2011

Bureau de promotion des produits du bois du Québec /

Centre d’expertise sur la construction commerciale en bois 1

Nouvelle norme de calcul du bois

CSA O86-09Ingénieurs en structures de Montréal – 26 janvier 2011

François Chaurette, ing.Conseiller technique


Centre d’expertise sur la construction commerciale en bois

979 Ave de Bourgogne, bureau 520Québec, Qc, G1W 2L4Tél: (450) 413-2607Fax: (418) [email protected]

Ingénieurs en Structures de MontréalMontréal, 26 janvier 2011





Plan de la présentation

1. Attaches (chapitre 10)

2. Structures résistantes aux charges latérales (Murs de refend et diaphragmes – chapitre 9)

3. Autres changements

4. Futures publications à venir


1. Attaches

• 10.3 Anneaux fendus et disques de cisaillement

• 10.4 Boulons et goujons

• 10.5 Goujons forcés

• 10.6 Tire-fond

• 10.7 Rivets pour bois d’œuvre

• 10.8 Connecteurs métalliques

• 10.9 Clous et pointes

• 10.10 Étriers à solives

• 10.11 Vis à bois





1. Attaches

• 10.3 Anneaux fendus et disques de cisaillement

• 10.4 Boulons et goujons

• 10.5 Goujons forcés

• 10.6 Tire-fond

• 10.7 Rivets pour bois d’œuvre

• 10.8 Connecteurs métalliques

• 10.9 Clous et pointes

• 10.10 Étriers à solives

• 10.11 Vis à bois (nouveauté)


1. Attaches (Boulons et goujons)

Image: Alexander Salenikovich, Université Laval









• Version 2001 (S1-05)

Extrait CSA O86-01 S1-05






• Version 2001 (S1-05)




• Version 2001 (S1-05)







• Limites de la version 2001 (S1-05)

– JG, JL, JR – Basés sur une approche prescriptive

– Le nombre de rangées et de boulons par rangée est limité

– Résultats souvent conservateurs

– Difficulté d’optimiser les designs

– Ne nous permet pas d’identifier les mécanisme de rupture (ductile ou fragile)



• Changements apportées avec la version 2009

– Approche basée sur les mécanismes de rupture des assemblages

– Permet de déterminer si la limite de résistance de l’assemblage est de type ductile ou fragile

– Permet de concevoir un assemblage dont la résistance ultime sera de type ductile ou fragile






• La version 2009 conserve les équations de résistance latérale ductile des boulons

Extrait CSA O86-09



• Version 2009

Extrait CSA O86-09

Mode de rupture ductile




Rupture ductile

Mode gMode c Mode d

Source: Université Laval, 2009

Source: Université Laval 2009



• Version 2009 Modes de rupture fragile

Extrait CSA O86-09




Cisaillement de file

Source: FPInnovations - Forintek


aL

SR

Cisaillement de file Extrait CSA O86-09




Déchirement de groupe



Déchirement de groupeExtrait CSA O86-09




Rupture perpendiculaire au fil



Rupture perpendiculaire au filExtrait CSA O86-09

de

ep

d





Exemple de calcul

• Assemblage bois-bois

– Assemblage 3 - 2 x 8 (38x184) SPF No 2

– 12 boulons ½’’ , distance d’extrémité 7d, espacement des boulons 5d, espacement des rangées 5d

– Conditions sèches, pièce non-traitée, durée normale de chargement


Exemple de calcul

• Résistance pondérée selon O86-01 S1-05

= 4,46 x (1x1x1) = 4,46 kN

= 2

= 0,52

= 0,75

= 0,6

Pr = 17,5 kN

0,23





Exemple de calcul

• Résistance pondérée selon O86-09

– Résistance ductile

Nr = 84,9 kN

Extrait CSA O86-09

= 4,42 x (1x1x1) = 4,42 kN

= 2

= 12


Exemple de calcul


– Résistance fragile (cisaillement de file)

– Résistance fragile (déchirement de groupe)

PRrT = 36,5 kN

PGrT = 27,0 kN





Exemple de calcul


– Résistance fragile (Traction nette)

TNr T = 32,9 kN

Résistance de l’assemblage = 27,0 kN (O86-09) vs 17,5 kN (O86-01)

+ 54 %


Exemple de calcul

• Si on augmente la distance d’extrémité à 10d au lieu de 7d

• Si on augmente la distance entre les boulons et la distance d’extrémité à 10d


Rupture fragile de groupe


Rupture fragile en traction nette

+ 15 %

+ 23 %





Exemple de calcul

• Assemblage acier-bois-acier

– Lamellé-collé D-Fir, 20f-EX, 130 x 190

– Plaque d’acier de 6.4 mm

– 6 boulons ¾’’ , distance d’extrémité 7d, espacement des boulons 5d, espacement des rangées 5d



Exemple de calcul


= 20.7 x (1x1x1) = 20.7 kN

= 2

= 0.855

= 0.75

= 0.8

Pr = 89,2 kN





Exemple de calcul


– Résistance ductile

Nr = 221,1 kNExtrait CSA O86-09


Exemple de calcul


– Résistance fragile (cisaillement de file)

– Résistance fragile (déchirement de groupe)

– Résistance fragile (Traction nette)

PRrT = 124,5 kN

PGrT = 203,2 kN

TNr T = 362,6 kN


+ 40 %





Exemple de calcul

• Si on augmente la distance d’extrémité à 10d au lieu de 7d

• Si on augmente la distance entre les boulons et la distance d’extrémité à 10d


Rupture fragile


Rupture ductile

+ 5 %

+ 62 %


1. Attaches (Clous et pointes)






• Version 2001 (S1-05)




• Version 2001 (S1-05)







• Version 2009

Extrait CSA O86-09

ns



• Version 2009

– Résistances latérales de nu basées sur les équations

Extrait CSA O86-09





Exemple de calcul

• Effet de la longueur de pénétration dans les pièces

Extrait CSA O86-09


Exemple de calcul


– 38 x 140, SPF no 2

– Simple cisaillement

– 10 clous 3’’ , distance d’extrémité 12d, espacement des clous 16d, espacement des rangées 8d, distance du rebord 4d






Exemple de calcul


= 1000 x (1x1x1) = 1 kN

JS = 1

Nr = 0.6 x 1 kN x 10 x 1 = 6 kN

JE = 1

JY = 1

JA = 1JB = 1

JD = 1


Exemple de calcul


= 884 x (1x1x1) = 0.88 kN

nS = 1

Nr = 0.8 x 88 kN x 10 x 1 = 7 kN vs 6 kN (CSA O86-01)

JE = 1

JA = 1JB = 1

JD = 1 + 17 %

ns





1. Attaches (Vis à bois)

• Version 2009 (nouveauté)









Extrait CSA O86-09




• Version 2009 (nouveauté)

Extrait CSA O86-09






Extrait CSA O86-09



• Résistances latérales de nu basées sur les équations

Extrait CSA O86-09





Exemple de calcul


– 38 x 140, SPF no 2

– Simple cisaillement

– 10 vis à bois 3’’, #8 , distance d’extrémité 12d, espacement des clous 16d, espacement des rangées 8d, distance du rebord 4d



Exemple de calcul

Extrait CSA O86-09

707

855

914

1151

1074

1140

161

175





2. Structures résistantes aux charges latérales

Holiday Inn de 4 étages en murs à colombages/refend (St-Hyacinthe)

Usine Cascades (Lachute)



• 9.1 Domaine d’application

• 9.2 Matériaux

• 9.3 Calcul des murs de refend et des diaphragmes

• 9.4 Coefficients de correction

• 9.5 Résistance

• 9.6 Exigences relatives aux détails

• 9.7 Flèches des segments de mur de refend et des diaphragmes

• 9.8 Considérations relatives au calcul parasismique des murs de refend et des diaphragmes






• 9.1 Domaine d’application

• 9.2 Matériaux

• 9.3 Calcul des murs de refend et des diaphragmes

• 9.4 Coefficients de correction

• 9.5 Résistance

• 9.6 Exigences relatives aux détails

• 9.7 Flèches des segments de mur de refend et des diaphragmes

• 9.8 Considérations relatives au calcul parasismique des murs de refend et des diaphragmes



2,4 m (O86-01)

Extrait CSA O86-09






Figure 9.4.4

Configurations des murs de refend sans entremises

Extrait CSA O86-09



24 kN/m (O86-01)

Extrait CSA O86-09






Extrait CSA O86-09



Extrait CSA O86-09






Extrait CSA O86-09



• Principe de calcul :

– Prévenir un effondrement de la structure en s’assurant que l’énergie sismique sera confiner aux éléments structuraux qui pourront dissiper cette énergie de façon inélastique sans perte significative de résistance.






• Les essais réels et les expériences passées ont démontrés que les murs de refend et les diaphragmes avec panneaux de bois cloués résistent aux forces latérales jusqu’à la rupture ductile des clous.



• Les essais réels et les expériences passées ont démontrés que les murs de refend et les diaphragmes avec panneaux de bois cloués résistent aux forces latérales jusqu’à la rupture ductile des clous.

• Pour s’assurer que l’énergie se dissipera dans ces assemblages cloués et ductiles, les autres éléments structuraux plus rigides seront renforcés pour permettre à ce mécanisme de se développer






Extrait CSA O86-09



• Pour les bâtiments de 3 étages et plus :

– Dissipation de l’énergie principalement dans les 2 premiers étages






Extrait CSA O86-09 Extrait CSA O86-09



• 9.8.4 et 9.8.5 : Exigences concernant le calcul des diaphragmes

1. Diaphragmes supportés par murs de refend en bois (9.8.4)

2. Diaphragmes supportés par autres systèmes (9.8.5)• Le diaphragme conçu pour céder (9.8.5.2.1)

• Le diaphragme conçu pour ne pas céder (9.8.5.2.2)






1. Diaphragmes supportés par murs de refend en bois (9.8.4)

Extrait CSA O86-09



2. Diaphragmes supportés par autres systèmes (9.8.5)

Extrait CSA O86-09







Extrait CSA O86-09




Extrait CSA O86-09






Membrures et autres éléments de transfert des diaphragmes conçus pour des forces qui dépassent d’au moins 20% la charge de calcul parasismique (9.8.6)

Extrait CSA O86-09



• 9.8.7: zone sismique faible où IE Fa Sa(0.2) < 0.35

Extrait CSA O86-09





3. Autres changements dans O86-09

• Les valeurs de fc (compression de fil) ont changé pour les classes no 3/Stud (Tableau 5.3.1.A)



4.6

7.0

7.0

4.5Extrait CSA O86-09






• Équation d’interaction Flexion/Compression (5.5.10)

O86-01 O86-09

Extrait CSA O86-09



• Module d’élasticité pour le lamellé-collé en Douglas - mélèze (Tableau 6.3)

Douglas - mélèze

24f-E et 24f-EX

Module d'élasticité, E (MPa) 13 100 O86 - 01

Module d'élasticité, E (MPa) 12 800 O86 - 09






• Panneaux contreplaqué et OSB (Tableau 7.3A, 7.3B, 7.3C, 7.3D)

– Quelques ajustements aux valeurs du contreplaqué

– Élimination des OSB Type 1, classe A, B, C

– 1 seul OSB => CSA O325 (revêtement de construction)

=> Quelques ajustements aux valeurs



• Produits propriétaires en bois de charpente (produits brevetés tels que: solives en I, produits de bois de charpente composite, connecteurs métalliques, étriers à solives)

– Chapitre 13: Règles de calcul pour le concepteur

– Chapitre 14: Marche à suivre pour établir les propriétés mécaniques par le fabricants






• Manuel de calcul des charpentes en bois du CCB

– En conformité avec CSA O86-09 et CNBC 2010

Prévu pour mars 2011

(version anglaise) et fin

2011 (version française)



• Guide technique de la construction à ossature de bois du CCB (édition 2010)

Prévu pour février 2011

(version anglaise) et fin

2011 (version française)






• Logiciels de calcul du CCB

– Sizer

– Shearwall

– Connections

Prévu pour été 2011

(version anglaise)

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