Thème :
Calcul de poteaux en bois selon la norme NDS 2018
Commentaire :
Le module additionnel RF-TIMBER CSA permet de calculer des poutres en bois selon la méthode ASD de la norme CSA O86-14. La précision du calcul de la résistance en flexion et des facteurs d’ajustement des barres en bois est importante pour la conception des composants et pour des raisons de sécurité. Cet article traite de la vérification de la résistance au moment fléchissant dans le module additionnel RF-TIMBER CSA de RFEM à l'aide d'équations analytiques pas à pas selon la norme CSA O86-14, y compris les facteurs de modification de la flexion, la résistance au moment fléchissant et le rapport de calcul final.
Description :
Analyse d'une poutre en bois
Un poteau en douglas taxifolié-mélèze (DF-L, Douglas Fir-Larch) de 10 pieds (304,8 cm) de long et de 89 x 89 mm avec une charge ponctuelle de mi-portée de 1 250 kips est calculé. Le but de ce calcul est de déterminer les facteurs de flexion ajustés et la résistance de la poutre. Une durée de charge à long terme est supposée. Les critères de chargement sont simplifiés pour cet exemple. Des combinaisons de charges types sont disponibles dans la section 5.2.4 [1]. Un diagramme de la poutre simple avec des charges et dimensions définies est visible sur la Figure 01.
Propriétés de la poutre
La section utilisée dans cet exemple est un bois de dimension nominale de 89 mm x 184 mm. Les calculs réels des propriétés de section de la poutre en bois de sciage sont décrits ci-dessous :
b = 3,50 pouces, d = 7,24 pouces, L = 10 pieds
Aire de la section brute :
Ag = b ⋅ d = (3,50 po.) ⋅ (7,24 po.) = 25,34 po.²
Module de section :
Moment d'inertie :
Le matériau utilisé pour cet exemple est le DF-L SS. Ses propriétés sont les suivantes :
Valeur de calcul de référence en flexion :
fb = 2 393,12 psi
Module d'élasticité :
E = 1 812 970 psi
Facteurs de modification de la poutre
Pour la vérification des barres en bois selon la norme canadienne CSA 086-14, des facteurs de modification doivent être appliqués à la valeur de référence de la flexion (fb). On obtient ainsi la valeur de calcul ajustée en flexion (Fb) ainsi que la résistance de calcul au moment fléchissant (Mr).
Fb = fb ⋅ (KD ⋅ KH ⋅ Ks ⋅ KT)
Voici la liste des différents facteurs de modification utilisés pour cet exemple et la manière dont ils sont déterminés.
KD : le facteur de durée de charge, qui correspond aux différentes périodes de charge. Les charges de neige, de vent et de sismicité sont considérées avec KD. KD dépend donc du cas de charge. KD est ici défini sur 0,65 selon le Tableau 5.3.2.2 [1] en supposant une charge à long terme.
KS - Le facteur de service humide considère les conditions de service sec ou humide du bois de sciage ainsi que les dimensions de section. Pour cet exemple, on suppose une flexion aux conditions des fibres et de service extrêmes. D'après le tableau 6.4.2 [1], Ks = 0,84.
KT : le facteur de traitement, qui permet de considérer le bois traité avec des produits chimiques ignifuges ou réduisant sa résistance. Ce facteur est déterminé à partir des capacités de résistance et de rigidité basées sur des essais documentés prenant en compte les effets du temps, de la température et de l'humidité. La section 6.4.3 [1] sert de référence pour ce facteur. Dans cet exemple, la valeur 0,95 est multipliée par le module d'élasticité et 0,85 pour toutes les autres propriétés en cas de conditions de service humides.
KZ : le facteur de taille tient compte des différentes tailles de bois et de la manière dont la charge est appliquée à la poutre. De plus amples informations sur ce facteur sont disponibles dans la section section 6.4.5 [1]. Pour cet exemple, KZ est égal à 1,30, basé sur les dimensions, la flexion et le cisaillement ainsi que le tableau 6.4.5 [1].
KH : le facteur de système, qui prend en compte les barres en bois d'œuvre scié composées de trois barres parallèles ou plus. Ces barres ne peuvent pas être espacées de plus de 610 mm et supportent mutuellement la charge. Ce critère est défini comme le cas 1 de la section 6.4.4 [1]. Pour cet exemple, KH est égal à 1,10 selon le Tableau 6.4.4, car nous le supposons comme une barre en flexion et dans le cas 1.
KL : le facteur de stabilité latérale permet de considérer les appuis latéraux le long de la barre et empêchent la rotation ainsi que les déplacements latéraux. Le facteur de stabilité latérale (KL) est calculé ci-dessous.
Résistance à la flexion de calcul spécifiée (FB)
La résistance à la flexion de calcul spécifiée (Fb) est déterminée dans la section suivante. Fb est calculé en multipliant la résistance à la flexion de calcul spécifiée (fb) par les valeurs de modification suivantes.
KD = 0,65
KH = 1,10
Ks = 0,84
KT = 0,85
Nous pouvons maintenant utiliser Fb à l'aide de l'équation suivante issue de la section 6.5.4.1 [1].
Fb = fb ⋅ (KD ⋅ KH ⋅ Ks ⋅ KT)
Fb = 1 221,71 psi
Facteur de stabilité latérale, KL
Le facteur de stabilité (KL) est calculé selon la section 6.5.4.2 [1]. Avant de déterminer KL, le ratio d'élancement doit être calculé. La longueur efficace (Le) est d'abord extraite du tableau 7.5.6.4.3 [1]. Dans cet exemple de poutre, une charge concentrée est appliquée au centre sans appuis intermédiaires. La longueur non supportée (lu) est supposé à 10 pieds.
Le = 1,61 (lu)
Le = 16,10 pi
Puis, le ratio d'élancement (CB) peut être calculé sur la base de la section 7.5.6.4.3 [1].
CB = 10,69
Étant donné que t ...
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