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L’ensoleillée
-Trouver les limites aux bâtiments bois en zone sismique
(Comparaison avec les ossatures bois)
Bainier Etudes
Journée Technique régionale : Construction Bois en zone sismique – 6 octobre 2015
-Perspectives de mixité pour des bâtiments de grande hauteur
-Détailler le comportement des bâtiments bois en zone sismique
Avec pour exemple
2 Bâtiments similaires simples, mais aux comportements différents.
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Le Projet
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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 2013.
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Rappel : les matériaux acier / béton
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235 MPa
25 MPa
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Rappel : le matériau bois
Facteur 10 !
� Une des limites de l’OB : compression perpendiculaire sur la lisse basse
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� Anisotrope : ses caractéristiques sont différentes selon les directions
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σ = F / S � F < σ * S = 25daN/cm² * 4.5x12cm² = 1350 daNSans tenir compte de kc,90 : Facteur tenant compte de la configuration de chargement (1 ≤ kc,90 ≤ 4).
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1T3
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Rappel : RDM
Relation entre poids et masse :
P = mg
P : poids (= Force - Newton)
M : masse (kg)
g : gravité (accélération : 9.81m/s²)
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Un séisme
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Accélérations horizontales
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Source : Milan Zacek – Paris 2009
Un séisme
Forces horizontalesSéisme
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Ancienne carte : PS92 Nouvelle carte : EC8
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Source : Wikipedia
1313
le cheminement des efforts horizontaux
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Source : CNDB Soulèvement
Pression
Effort en tête
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Pour une ossature boisBainier Etudes
Source : Guide Aqcen JF Bocquet
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Application numérique
100daN/m²
7m15m
3m
3m
S = 15m x 6m = 90m²
F = 100daN/m² x 90m² /2 = 4T5
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Source : Guide Aqcen JF Bocquet
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Pour une ossature bois
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Source : Guide Aqcen JF Bocquet
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Pour une ossature bois
Pour reprendre 4T5, il faut 15 panneaux de 1m20 de large, soit 18m de mur … on a 7m !
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Souce : KronoFrance
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La résistance d’un MOB dépend :
1/ Section des montants
2/ Assemblages
3/ Épaisseurs du panneaux
4/ Fixation panneaux / montants
5/ Fixation murs / dalle
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Tend vers du poteau / poutre
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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
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Les HypothèsesLa 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 (350 + 80 de cloisons)• En plancher R+2 : 430 kg/m²
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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 ?
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Eurocode 8 : Zones de sismicité
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Bainier Etudes
Eurocode 8 : Catégorie d’importance
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Eurocode 8 : Catégorie d’importance
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Eurocode 8 : Classe de sol
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Eurocode 8 : Classe de sol
33% d’écart
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Eurocode 8 : Spectre de réponse
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Eurocode 8 : Spectre de réponse
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Ductilité
Capacité d’un matériau à se déformer et s’étirer.
Ductile = souple
Acier Ductile
BA Ductilité limitée
Maçonnerie : Ductilité faible
Bois : Ductilité faible à moyenne (fonction des assemblages)
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Eurocode 8 : Coefficient de comportement q
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q pour le béton
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q pour le métal
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q pour le bois
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q pour les panneaux Binder
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• 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 horizontauxpour les spectres verticaux
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Les Hypothèses pour le calcul sismique : bilan
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• Longueur : 32m50
• Largeur : 12m20
• Hauteur : 10m40
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Description des bâtiments : Le petit (bât 1)
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Bainier Etudes
Description des bâtiments : Le petit (bât 1)
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Bainier Etudes
Description des bâtiments : Le petit (bât 1)
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• Longueur : 45m
• Largeur : 16m
• Hauteur : 10m40
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Description des bâtiments : Le grand (bât 3)
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Bainier Etudes
Description des bâtiments : Le grand (bât 3)
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Bainier Etudes
Description des bâtiments : Le grand (bât 3)
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Masse du toit
Masse du R+2
Masse du R+1
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Décomposition des sollicitations induites par un séisme sur un bâtiment :
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FyFx
Fz
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Décomposition des sollicitations induites par un séisme sur un bâtiment :
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Fy
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Fonctionnement d’un bâtiment :Fy seule
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Fonctionnement d’un bâtiment :Les planchers
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DIAPHRAGMESLes 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°
Mf
ET
Cis
ail
lem
en
t
p/ml
Mf maxi : p.l²/8
Traction compression
sur les pièces de rive : Mf/b
ET maxi : pl/2
Effort de glissement : g = T.Ms/I
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
L’effort de glissement devra être repris par le
clouage des plaques
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Source : CNDB
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Fh (Murs/plancher)
Fh (Plancher/plancher)
Fh (Murs/sol)
Fv (Murs/sol)
Fv
(Murs R+1/Murs RDC)
Fv
(Murs/Murs)
Bainier Etudes
Source : Follesa Maurizio
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Calculs aux éléments finisBainier Etudes
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Clous 3.1x90 Espacement : 15cmQuantité : 163 sur 12m20 de longueur de panneaux de plancher
Bainier Etudes
Performance des assemblages :Panneaux de planchers entre eux
Source : Binder
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Bainier Etudes
Fonctionnement d’un bâtiment : La traction dans les planchers
52
Bainier Etudes
Fonctionnement d’un bâtiment : La traction dans les planchers
5T
53
Bainier Etudes
Assemblage requis : plaque perforée
Source : Rothoblaas
54
Bainier Etudes
Assemblage des panneaux de planchers
Source : Tangram
55
Bainier Etudes
Assemblage retenu : équerres WVS et Titan
Source : Rothoblaas
56
Bainier Etudes
Assemblage des murs
Source : Tangram
57
Bainier Etudes
Assemblage des murs
Source : Tangram
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Extrait plan de pose Alti-bois
Bainier Etudes
Source : ALTIBOIS
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Bainier Etudes
Extrait Note De Calculs
60
Bainier Etudes
assemblage entre niveaux
Source : Binder
61
Bainier Etudes Source : Altibois
62
Rh
Rh
Ft Fc
Bainier Etudes
Fonctionnement d’un bâtiment :Les murs
63
Bainier Etudes
Fonctionnement d’un bâtiment :Les murs ossatures bois
Source : EC5
64
Bainier Etudes
Fonctionnement d’un bâtiment :Assemblage des murs au sol
Source : Follesa Maurizio
65
Effort repris 5T Effort repris 1T4
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Assemblage des murs au sol :équerres du commerce : WHT et WVS
Source : Rothoblaas
66
Assemblages extérieurs
Bainier Etudes
Source : Rothoblaas
67
90cm
Effort repris 11T
Bainier Etudes
Source : Altibois
6820T de soulèvement
25T de soulèvement
Résultats : Petit bâtiment
Bainier Etudes
69
Bainier Etudes
Efforts de soulèvement à reprendre
70
Résultats : Grand bâtiment cage bois
33T de soulèvement
55T de soulèvement
Bainier Etudes
71
Résultats : Grand bâtiment cage béton
85T de soulèvement
18T de soulèvement
Bainier Etudes
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Fonctionnement d’un bâtiment : Assemblage des panneaux de murs entre eux
Bainier Etudes
Source : Follesa Maurizio
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Assemblages : Panneaux de murs entre eux
Bainier Etudes
Source : Follesa Maurizio
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Assemblages : calcul d’une vis
Vis HBS 8x80 (Rothoblaas)Espacement : 10cmQuantité : 28 sur la hauteur des murs (3m)
Une vis reprend 4.8KN28 vis : 13 T
Bainier Etudes
Source : EC5
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Liaisons d’angles
Vis HBS 12x200 (Rothoblaas)Espacement : 20 cmQuantité : 14
Une vis reprend 5.1 KN 14 vis : 7 T
Bainier Etudes
Source : Binder
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12T
Bainier Etudes
liaison particulière : plancher / cage béton
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liaison particulière : plancher bois / cage béton
Bainier Etudes
Source : Altibois
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Bainier Etudes
Bien répartir les contreventements
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Autre exemple : un R+8
Bainier Etudes
80
Immeuble de bureaux à Londres
Vaugh-Thistleton architectes
80
Bainier Etudes
Source : CNDB
8181
Immeuble de bureaux à Londres
Vaugh-Thistleton architectes
Bainier Etudes
Source : CNDB
8282
Immeuble de bureaux à Londres
Vaugh-Thistleton architectes
Bainier Etudes
Source : CNDB
83
Bainier Etudes
Source : Techniker.co.uk
8484
Immeuble de bureaux à Londres
Vaugh-Thistleton architectes
Bainier Etudes
Source : CNDB
8585
Immeuble de bureaux à Londres
Vaugh-Thistleton architectes
Bainier Etudes
Source : CNDB
86
Jonctions de panneaux
Principe mur de façade
Composition du plancher :
86Immeuble de bureaux à Londres
Vaugh-Thistleton architectes
Bainier Etudes
Source : CNDB
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Conclusion
� L’Ossature Bois « à panneaux » atteint rapidement ses limites :
R+2 en zone sismique … éventuellement R+4 selon les configurations
Bainier Etudes
� Mixité bois / Métal : Deux matériaux à comportement similaire
� 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)
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Exemple :Bois / béton
Bainier Etudes
Source : CNDB
89
Exemple :Bois / Métal
Bainier Etudes
90
Exemple :Bois / Métal
Bainier Etudes
91
Vidéos
92
Amortisseurs
93
Bainier Etudes
Source : Simpson Strong
94
Bainier Etudes
Source : Guide du SETRA
95
Bainier Etudes
Source : Guide du SETRA
96
Bainier Etudes
Source : Wikimédia
97
Remerciements
�Binder
Bainier Etudes
�FCBA
�Nexity / Ywood
�Tangram
�Alti bois
�Qualiconsult
�Et en particulier Dedalegno : Mr Follesa Maurizio pour ces recherches
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