Guide de conception des assemblages pour les charpentes en bois
Ce guide technique a pour but d'assister les ingénieurs et les architectes dans la conception d'assemblages pour le gros bois d'œuvre le bois de charpente
Guide de conception des assemblages pour les charpentes en bois
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LES ASSEMBLAGES
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N ° 2
Fiche pratiqueCharpente
en boisProfessionnels
Fiche pratique Charpente en bois
3Sommaire
Avant-propos ........................................................................................................................ 4
Modes de rupture sous l"effet du vent et du séisme .............................................................5
Choix des matériaux .............................................................................................................10
Éléments principaux d"une charpente ..................................................................................12
Renforcement des fi xations de la charpente ........................................................................16
Contreventement par des plaques à base de bois ..............................................................23
Contreventement par des diagonales en bois .....................................................................25
Entretien ................................................................................................................................27
Stockage ...............................................................................................................................28
Lexique ..................................................................................................................................29
Références ............................................................................................................................29
Fiche pratique Charpente en bois
4AVANT-PROPOS
La présente fi che pratique fournit des indications de mise en uvre des charpentes en bois. Elle présente les points singuliers qui ont une infl uence directe sur la résistance de la charpente face aux effets du vent et aux effets sismiques. Les détails de mise en uvre vis-à-vis des autres exigences d"une charpente en bois ne sont pas traités. Figure 1 : Charpentes en site exposé ayant résistéFiche pratique Charpente en bois
5 MODES DE RUPTURE SOUS L"EFFET DU VENT ET DU SÉISME Si elles ne sont pas correctement conçues, les charpentes en bois présentent trois modes de rupture possibles sous l"effet du vent et du séisme. ■Rupture des éléments structuraux affaiblis ou trop sollicitésLes éléments structuraux sont cassés. Cela peut être dû à une conception inadaptée, une
utilisation des matériaux non résistants ou un mauvais dimensionnement.✓Veiller à choisir une conception adaptée, notamment le dimen-sionnement des éléments.
Figure 2 : Section insuffi sante
Figure 3 : Espacement des pannes trop important
Figure 4 : Absence de contreventement
Fiche pratique Charpente en bois
6 ■Arrachement ou rupture des assemblagesLes éléments d"assemblage sont arrachés ou déchirés. Cela peut être dû à un mode
d"assemblage inadapté ou un défaut de mise en uvre.✓Veiller à choisir un élément d"assemblage adapté et contrôler la mise en oeuvre.
Figure 5 : Mauvais assemblage
Figure 6 : Mauvaise fi xation des tôles aux pannesFiche pratique Charpente en bois
7Pannes
Jonction
Figure 7 : Jonction hors appuis à éviter
Jonction
simplement clouée Figure 8 : Jonction simplement clouée à éviterFigure 9 : Jonction vissée
Fiche pratique Charpente en bois
8 ■Arrachement ou rupture des ancrages Lorsque la fi xation n"est pas adaptée au support, il est possible qu"elle soit arrachée en même temps que les éléments d"ossature. ✓Choisir une fixation adaptée au support. Figure 10 : Mauvaise fi xation de la charpente au chaînage Figure 11 : Mauvaise fi xation (plats mal ancrés)Fiche pratique Charpente en bois
9Figure 12 : Mauvais entretien
Figure 13 : Mauvais assemblage à la maçonnerie et absence de contreventement pour une charpente à 4 versantsFiche pratique Charpente en bois
10CHOIX DES MATÉRIAUX
Le choix des matériaux et produits de construction a une importance essentielle pour lasécurité et la durabilité des bâtiments. La présente fi che indique des critères de choix qui
permettent de sélectionner les produits. Les performances répondant aux critères doiventêtre indiquées par le fabricant et se retrouvent directement sur le produit ou sur l"étiquette
qui l"accompagne. Pour que ces informations soient utilisables, il est nécessaire qu"elles soient indiquées dans un format bien précis : celui lié au marquage CE. Figure 14 : Logo devant apparaître sur un produit marqué CE ■Bois Compte tenu de l"ambiance marine de l"île de Saint-Martin, pour les éléments structuraux, on utilisera exclusivement : des bois résineux ;
des bois feuillus tropicaux,
dont la limite d"humidité est inférieure ou égale à 20 %. Ce choix a une infl uence
considérable sur la durabilité de la charpente. Les bois utilisés pour des éléments structuraux doivent répondre aux exigences d"un classement 4 (selon NF EN 1995-1 et AN) et disposer d"une protection anti-termites. Les bois utilisés pour des éléments non structuraux doivent répondre aux exigences d"un classement 3 (selon NF EN 1995-1 et AN) (par durabilité naturelle ou par traitement). L"utilisation de panneaux contreplaqués type EN 636-2, de panneaux de particules type P5 et P7 et de panneaux de fi bres n"est pas acceptée pour une fonction structurale. ■CouvertureLa couverture est constituée de tôle métallique (voir la fi che " couverture métallique »).
■Assemblages métalliques Les systèmes d"assemblage et de fi xation de la structure bois sont en acier avec revêtementzingué validé pour une utilisation en classe de service 2 : revêtement de type Z275. Il est à
noter que l"utilisation d"assemblages en acier inoxydable permet une meilleure durabilité.Fiche pratique Charpente en bois
11Choix des matériaux
Boulon tête hexagonale
Domaines d"application : sabots
de charpente, équerres mixtes renforcées, pieds de poteau.Goujon d"ancrage
Domaines d"utilisation :
fi xation dans un chaînage. VisDomaine d"utilisation :
sabot de charpente.Vis à bois structurale
Domaine d"application :
assemblage d"éléments en bois.Sabot à ailes extérieures inox
Domaines d"utilisation : solives,
pannes, poutres lisses, butées de chevrons.Équerre structurale
Domaines d"utilisation :
pannes, chevrons.Fiche pratique Charpente en bois
12ÉLÉMENTS PRINCIPAUX D"UNE CHARPENTE
L"ossature de charpente est constituée de :
fermes ;
chevrons ou pannes.
Pour assurer une rigidité suffi sante à la charpente, il est nécessaire de respecter les
caractéristiques suivantes : Les fermes ont une portée maximale de 10 m et sont espacées de 3 m maximum. Les éléments constituant une ferme respectent les dimensions suivantes : -les poinçons sont de section 15 x 15 cm minimum ; -les arbalétriers sont de section 8 x 25 cm minimum ; -les contrefi ches sont de section 8 x 15 cm minimum ; -les entraits sont de section 2*5 x 15 cm minimum ; -les contrefi ches font un angle de 45° maximum par rapport au poinçon.Poinçon 15 x 15 cm
Max.45°
Arbalétrier 8 x 25 cm
Entrait 2* 5 x 15 cm
Contre-fiche 8 x 15 cm
Figure 15 : Composants d"une ferme courante
La distance entre l"assemblage entrait-arbalétrier et l"appui est inférieure ou égale à un tiers de celle entre l"assemblage poinçon-arbalétrier et l"appui.Poinçon
Arbalétrier
Entrait
l1Figure 16 : Exemple d"une ferme retroussée
Fiche pratique Charpente en bois
13 Les pannes sont espacées de 0,8 m maximum. L"espacement est réduit de moitié aux extrémités pour les 4 premières pannes.Pannes espacées 0,8 m
Figure 17 : Espacement des pannes courantes
4 pannes d"extrémité
espacées 0,4 m4 pannes d"extrémité
espacées 0,4 m Figure 18 : Espacement des 4 premières pannes d"extrémitéFiche pratique Charpente en bois
14 Les chevrons sont espacés de 0,6 m maximum. L"espacement est réduit de moitié aux extrémités pour les 4 premiers chevrons.Chevrons espacés 0,6 m
Figure 19 : Espacement des chevrons courants d"extrémité4 chevrons d"extrémité
espacés 0,3 m4 chevrons d"extrémité
espacés 0,3 m Figure 20 : Espacement des 4 premiers chevrons d"extrémitéFiche pratique Charpente en bois
15Les charpentes à 4 versants sont généralement plus stables, mais plus chers à bâtir que
celles à deux versants.Panne faîtière
8 x 25 cmChevrons
espacés 0,6 mArêtier8 x 15 cm
Chevrons
espacés 0,6 m Figure 21 : Exemple d"une charpente à 4 versantsFiche pratique Charpente en bois
16RENFORCEMENT DES FIXATIONS DE LA CHARPENTE
Généralité
Les assemblages structuraux réalisés par des organes métalliques doivent faire l"objet d"un marquage CE, d"une évaluation technique européenne et d"un cahier des charges techniques du fournisseur.L"utilisation de clous, même torsadés, travaillant en traction est à proscrire. Les assemblages
travaillant à la traction peuvent être réalisés avec des tire-fonds ou boulons éventuellement
combinés avec des plats ou cornières. Les assemblages de charpentiers (embrèvements, enfourchements, tenons-mortaises, etc.), qui fonctionnent essentiellement par contact, sont interdits pour assembler des éléments principaux participant au contreventement. Ces assemblages doivent être associés à desassemblages métalliques complémentaires. Il pourra s"agir de tiges métalliques (éclisses,
boulons, vis, etc.), éventuellement associées à des équerres et sabots. EI Q /R411 Do /R412 Do /R413 Do /R416 Do /R417 Do /R420 Do /R424 Do /R425 Do /R428 Do /R429 Do /R433 Do /R434 Do /R439 Do /R442 Do /R439 Do /R450 Do /R454 Do /R459 Do /R460 Do /R465 Do /R466 Do /R468 Do /R469 Do /R470 Do /R472 Do /R476 Do /R479 Do /R480 Do /R484 Do /R486 Do /R487 Do /R488 Do /R489 Do /R493 Do /R494 Do /R497 Do /R499 Do /R500 Do /R505 Do /R494 Do /R512 Do /R513 Do /R500 Do /R517 Do /R518 Do /R521 Do /R522 Do /R523 Do /R527 Do /R530 Do /R531 Do /R535 Do /R541 Do /R542 Do /R543 Do BT /R548 8 Tf1 0 0 1 231.21 346.594 Tm
(Cl "de"JupiterQueue d"arronde
Enfourchement Mi-bois
Mi-bois perpendiculaire Tenon et mortaise
Figure 22 : Exemples d"assemblages de charpentiers nécessitant des dispositifs assurant leur maintien
en position, même avec une inversion des effortsFiche pratique Charpente en bois
17 ■Assemblage des éléments de la ferme Les assemblages nécessaires pour constituer une ferme courante sont :Poinçon
Max.45°
Arbalétrier
Entrait
Contre-fiche
1 234
Assemblage arbalétrier - poinçon
Assemblage contrefiche - poinçon
Assemblage entrait moisé - arbalétrier
Assemblage entrait moisé - poinçon
1 2 3 4 Figure 23 : Assemblages des éléments de la fermeL"assemblage arbalétrier - poinçon est réalisé par un embrèvement avec tenon, renforcé
par un boulon horizontal de diamètre de 10 mmPoinçon
Arbalétrier
Figure 24 : Fiabilisation d"assemblage poinçon-arbalétrier par un boulonFiche pratique Charpente en bois
18 L"assemblage contrefi che - poinçon est réalisé par un embrèvement, renforcé par un boulon de diamètre de 8 mm.Poinçon
Contre-fiche
Figure 25 : Fiabilisation d"assemblage contre-fi che - poinçon par un boulon L"assemblage entrait moisé - arbalétrier est réalisé par un embrèvement avec tenon, renforcé par un boulon vertical de diamètre de 10 mm, ou dans le cas d"un entrait moisé par assemblage avec 2 boulons de diamètre de 8 mm.Entrait
Arbalétrier
Figure 26 : Fiabilisation d"assemblage entrait - arbalétrier par un boulonArbalétrier
Entrait
Figure 27 : Fiabilisation d"assemblage entrait moisé - arbalétrier par 2 boulons L"assemblage entrait moisé - poinçon est assuré par réalisation d"un embrèvement simple, renforcé par 2 boulons de diamètre de 8 mm.Fiche pratique Charpente en bois
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