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Dipl.-Ing. (FH) Bastian Kuhn, M.Sc.

22.05.2019

Calcul des murs à ossature bois | 1. Détermination de la capacité résistante et de la rigidité

La rigidité des structures en bois est généralement assurée par des panneaux en bois. À cette fin, des composants structuraux constitués de dalles (bois aggloméré, OSB) sont reliés par des barres. Plusieurs articles abordent les principes de base de cette méthode de construction et les calculs associés dans le logiciel RFEM. Le premier article de cette série décrit la détermination des rigidités et le calcul.

Construction en panneaux de bois

Structure d’un mur à ossature bois

L’état limite ultime d’un mur à ossature bois est déterminée selon des normes telles que l’Eurocode 5 ou la NDS 2018. La théorie des panneaux de cisaillement est généralement utilisée dans de nombreux pays pour effectuer les vérifications.

Comme précisé au début de cet article, la vérification des murs à ossature bois ne constitue pas le principal sujet de cette analyse. Elle n’est donc décrite que brièvement dans le texte suivant selon la méthode définie dans l’Eurocode 5. Ces articles ne fourniront en outre pas d'informations approfondies sur les règles géométriques ou les distances minimales des organes d'assemblage.

Un mur à ossature bois se compose des éléments suivants :

Lisse haute
Poutre interne (si utilisée)
Panneau de contreventement
Organe d'assemblage
Poutre de rive
Lisse basse

Une seule ou les deux faces d'un mur en ossature bois peuvent être dotées d'un panneau de contreventement. Les parois extérieures sont généralement calculées avec le panneau de contreventement d’un seul côté pour des raisons structurelles.

Parois en bois

État limite ultime

Le panneau de contreventement en OSB est habituellement fixé aux lisses et aux montants à l'aide d’agrafes.

Capacité résistante d'une agrafe :

Équation 1 :
Moment plastique M_y,Rk = 150 ⋅ d³

Équation 2 :
Résistance pression diamétrale f_h,1,k = 65 ⋅ d^-0,7 ⋅ t^0,1

;f_h,2,k = 0,082⋅ρ_k ⋅ d^-0,3

Équation 3 :

Capacité portante (NA.109 DIN EN 1995-1-1)

F_{v, Rk} = \sqrt{\frac{2 \times β}{1 + β}} \cdot \sqrt{2 \cdot M_{y, R k} \cdot f_{h, 1, k} \cdot d}

Formule 1

où :
d = diamètre d’un organe d'assemblage
t = épaisseur du panneau de contreventement

État limite ultime du mur :

Équation 4 :
Rapport de largeur du voile

c_{i} = \{\begin{cases} 1 pour b_{i} \geq b_{0} \\ \frac{b_{i}}{b_{0}} pour b_{i} \geq b_{0} \end{cases}

Formule 2

Équation 5 :
État limite ultime

F_{v, Rk} = \frac{F_{f, Rk} \cdot b_{1} \cdot c_{1}}{a_{v}}

Formule 3

où :
b_i = largeur du mur
h = hauteur du mur
b₀ =

\frac{h}{2}

Formule 4

a_v = espacement entre organes d’assemblage

D’autres vérifications importantes incluent par exemple la vérification du flambement des poutres de rives, la vérification des ancrages et la vérification du flambement du panneau de contreventement.

Déformation

Tout comme pour la vérification à l'état limite ultime, la prise en compte de la raideur des quatre éléments du mur ossature bois est importante pour le calcul des déformations :

Flexibilité des organes d'assemblage
Flexibilité du panneau de contreventement
Flexibilité des nervures
Flexibilité de l'ancrage

Équation 6 :
Flexibilité des organes d’assemblage (agrafes)

u_{k, inst} = (2 \cdot l 2 \cdot h) \cdot \frac{a_{v}}{k_{ser} \cdot l^{2}} \cdot F

Formule 5

Équation 7 :
Flexibilité du panneau de contreventement

u_{G, inst} = \frac{F \cdot h}{\frac{5}{6} \cdot G \cdot A}

Formule 6

Équation 8 :
Flexibilité des nervures

u_{E, inst} = \frac{2}{3} \cdot \frac{F \cdot h^{3}}{E \cdot A \cdot l^{2}}

Formule 7

Conclusion

Cet article décrit la détermination de capacité résistante et de la rigidité d'un mur à ossature bois. Les articles suivants consacrés aux panneaux en bois expliquent à partir de ces principes de base la prise en compte de cette rigidité dans un calcul bidimensionnel ou tridimensionnel.

Auteur

M. Kuhn est responsable du développement de produits pour les structures en bois et fournit une assistance technique à nos clients.

Liens

Logiciels de calcul de structures bois

Références

Colle, F. Aussteifung von Gebäuden in Holztafelbauart - Grundlagen, Beanspruchungen, Nachweise nach EUROCODE 5, 2. édition. Karlsruhe: Ingenieurbüro Holzbau, 2018

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