03 Nov 2022

Comportement porteur des constructions en bois à plusieurs étages – Comportement porteur et rigidité adaptative des murs à ossature bois pour le contreventement parasismique des bâtiments à plusieurs étages en bois

Projet WHFF 2019.07

Direction du projet : Martin Geiser

 

L’essentiel en bref

  • La faisabilité de l’approche « murs avec ouvertures et rigidité adaptative » a été étudiée à l’aide de simulations FEM (méthode des éléments finis) et d’essais 1/1 sur des murs avec ouvertures afin de permettre des conclusions sur la rigidité, le comportement de la structure porteuse et la ductilité.
  • Il a été constaté que les murs avec ouvertures peuvent être réalisés et qu’il est possible de bien représenter la rigidité de la plaque murale dans un modèle EF.
  • Cependant, la rigidité adaptative s’est avérée irréalisable dans la pratique. La dispersion de la prédiction de la fissure dans le panneau OSB de contreventement est très grande, d’où il résulte que les murs avec renforcement sont la bonne voie pour la prise en compte des zones avec des ouvertures.
  • L’amortissement des bâtiments à ossature bois est un autre point de départ important pour un contreventement sismique rentable dans les constructions en bois.

 

Description du projet

La construction parasismique est une obligation d’un point de vue technique, normatif et juridique. Une étude de la Haute école spécialisée bernoise HESB sur la pertinence de la situation de dimensionnement « séisme » dans la construction en bois suisse a montré « que pour les bâtiments d’habitation en bois, malgré une sismicité faible à moyenne en Suisse, la situation de dimensionnement « séisme » est très souvent déterminante et doit impérativement être prise en compte pour le dimensionnement, comme le prescrivent également les normes SIA sur les structures porteuses ».

Les spectres de réponse nouvellement introduits pour le dimensionnement parasismique dans la norme SIA 261:2020 ainsi que la nouvelle zone sismique Z1b ont pour conséquence que les constructions en bois sont soumises dans de nombreux cas à des forces sismiques encore plus importantes. Avec des pièces spacieuses au rez-de-chaussée et de grandes ouvertures dans les façades, l’architecture contemporaine constitue un défi pour la construction en bois en ce qui concerne le concept de raidissement.

L’objectif du projet était d’acquérir les bases nécessaires pour pouvoir lancer un grand projet largement soutenu par le secteur de la construction en bois. Le présent projet a pour but de démontrer de manière convaincante la faisabilité de l’approche « murs avec ouvertures et rigidité adaptative » grâce à une documentation appropriée, c’est-à-dire des simulations FEM et surtout des essais 1/1 sur des murs avec ouvertures. D’une manière générale, le projet vise à promouvoir l’utilisation du bois comme matériau de construction antisismique et à combler le manque de connaissances en matière de rigidité, de comportement structurel et de ductilité des murs avec ouvertures.

 

Conclusions

Les études ont montré qu’il est possible de réaliser des murs avec des ouvertures. En outre, il est possible de bien représenter la rigidité du panneau mural dans un modèle FE (éléments finis).

Les murs avec des plaques de parement en forme de C en OSB se sont révélés inapplicables dans la pratique pour plusieurs raisons. Ainsi, la performance des murs avec des panneaux en forme de C sans rigidité adaptative n’est pas suffisamment élevée au niveau de la conception, en particulier pour les grandes ouvertures. En outre, la rigidité adaptative s’est avérée irréalisable dans la pratique. La dispersion de la prédiction des fissures dans le panneau OSB est très importante. De ce fait, la capacité portante résiduelle n’est pas suffisamment élevée une fois que le calcul a garanti que la fissure du panneau s’est produite. De ce fait, la capacité portante résiduelle n’est pas suffisamment élevée une fois que le calcul a garanti que la fissure du panneau s’est produite. De plus, il faut tenir compte du fait que la dispersion de la fissure du panneau serait encore plus grande si des panneaux de différents fabricants étaient pris en compte pour déterminer la valeur de la fissure. Il s’ensuit que les murs avec renforcement sont la voie à suivre pour la prise en compte des zones avec des ouvertures. Les renforts peuvent être des bandes de brise-vent ou des bandes de bois de placage stratifié. Pour choisir entre ces deux possibilités, il convient de prendre en compte le dimensionnement en cas d’incendie.

Ancrer les murs avec des ouvertures uniquement dans les poteaux de rive est réalisable en tenant compte de certaines contraintes. En raison de la déformation du seuil, il faut trouver un ancrage de cisaillement qui soit très souple par rapport à la déformation verticale. Pour la suite de la recherche, il convient de noter que tout ancrage doit être installé lors des essais. Pour les murs avec des ouvertures, il n’est pas judicieux de pousser le mur avec le seuil de transmission de l’effort tranchant. La rigidité des tirants doit être déterminée expérimentalement pour tous les modèles de calcul qui sont ajustés par des essais. Il en va de même pour les ancrages de cisaillement à utiliser. En outre, il faut empêcher le glissement dans le raccordement de traction par une précontrainte plus importante ou d’autres mesures appropriées.

L’amortissement des bâtiments à ossature bois est un autre point de départ important pour un renforcement sismique rentable des bâtiments en bois. Les recherches menées dans le cadre de cette étude n’ont pas pu contribuer à définir plus précisément l’amortissement des bâtiments à ossature bois. Néanmoins, cette thématique devrait être étudiée plus avant. Deux recommandations ont pu être formulées pour de nouveaux essais d’oscillation. D’une part, un nouveau mécanisme de déclenchement doit être développé. Pour cela, les boulons de cisaillement et de traction présentent un intérêt particulier. Il faut utiliser un acier fragile, de sorte que la chute de charge se produise sans grand retard. En outre, les montages expérimentaux longs et peu élevés ne semblent pas adaptés à ce type d’étude en raison de la courte durée d’oscillation de base.

Dans les études ultérieures, il faudra accorder une plus grande attention à la prédiction de la défaillance de l’ossature. Il n’a pas été possible de se prononcer sur la validité des modèles EF en ce qui concerne la prédiction des forces de rupture de l’ossature.

 

Le projet a été soutenu par l’Encouragement de la recherche sur les forêts et le bois en Suisse (WHFF-CH) de l’Office fédéral de l’environnement (OFEV).

INFORMATION : Le rapport final n’a pas été rendu public.
Nous vous prions de comprendre que nous ne pouvons pas non plus publier le rapport final ici.
Pour plus d’informations, veuillez consulter la base de données de recherche ARAMIS. 

ARAMIS