Défi
La structure à ossature bois se distingue par un degré élevé de préfabrication, des temps de construction courts et une utilisation des ressources comparativement faible. Cependant, son application se concentre jusqu’à présent principalement sur des bâtiments de faible hauteur. Un défi pour la construction en bois multi-étages consiste à augmenter efficacement la capacité portante et la rigidité des panneaux de contreventement sans avoir à prévoir des couches ou des connecteurs supplémentaires.
Dans le projet de recherche HELEPOLIS, des chercheurs de l’Université RWTH d’Aix-la-Chapelle (nord-ouest de l’Allemagne) a donc étudié dans quelle mesure les revêtements ignifuges, indispensables dans une structure bois à plusieurs étages, peuvent être utilisés conjointement avec le revêtement structurel pour le contreventement horizontal. Pour cela, l’interaction complexe des nervures en bois, des multiples couches, des organes d’assemblage non linéaires et des ancrages a dû être représentée de manière expérimentale, analytique et numérique.
Solution
Pour les études numériques, un modèle EF a été développé dans RFEM. Les nervures en bois ont été modélisées avec des éléments de barre et les couches de revêtement et d’habillage avec des éléments de surface. Le comportement non linéaire force-déformation des connecteurs entre les plaques et l’ossature bois a été pris en compte à l’aide de libérations linéiques ou de ressorts continus. Les données d'entrée étaient des courbes force-déformation déterminées expérimentalement à partir d’essais sur les organes d’assemblage.
RFEM a été utilisé en particulier en raison de la définition simple des libérations linéiques non linéaires et de la génération automatique du maillage. Cela a permis d’étudier efficacement différentes compositions de mur et configurations de connecteurs et de comparer les résultats numériques avec des essais sur des unités d'assemblage, des panneaux de contreventement et des structures complètes en ossature bois.
Les études montrent que des couches de plaques supplémentaires et leurs connecteurs influencent considérablement la rigidité et la capacité portante des murs à ossature bois. Cette contribution est fondamentale pour la sécurité dans le cadre de l’analyse sismique, elle ne doit être ni négligée de manière générale ni utilisée sans modèles de calcul appropriés. Les résultats de la recherche ont été transposés dans un guide de calcul pratique avec un outil de calcul complémentaire.
Avantages grâce à l'utilisation du logiciel Dlubal
- Modélisation non linéaire efficace — Les articulations linéiques et les ressorts distribués reproduisent le comportement des organes d’assemblage directement sur la base de courbes force-déformation expérimentales
- Études paramétriques flexibles — La génération automatique du maillage permet l’étude rapide de différentes configurations de mur et dispositions de panneau de contreventement
- Résultats numériques validés — Les résultats de RFEM ont été confirmés expérimentalement au niveau de chaque connecteur, du diaphragme de mur et de la structure portante globale
- Transfert vers la pratique — Les résultats de la modélisation ont directement alimenté un guide de calcul publié pour la pratique de la structure en bois
- Plateforme compatible avec l’API — L’API Dlubal permet l’intégration dans des processus automatisés de planification structurelle, ce qui s’inscrit parfaitement dans le cadre de la mise en œuvre des futurs outils de calcul basés sur l’IA
