Lecture given during the Wood2Build International Tradeshow in the framework of the Innov'Action "Bois". Conférence donnée lors de l'Innov'Action "Bois" dans le cadre du salon Wood2Build.

1. Défis et points d’attention pour la
stabilité structurale des bâtiments
multi-étages en bois
ir. B. Parmentier
Division Structures
CSTC
06/06/2013

2. 1 Contexte 2 Principes Stabilité 3 Contreventement 4 Multi-étagé 5 Perspectives
Haesley Nine Bridges Golf Clubhouse (Yeoju, KR)
http://www.solidform.co.uk

3. 1 Contexte 2 Principes Stabilité 3 Contreventement 4 Multi-étagé 5 Perspectives
1 Contexte

4. 1 Contexte 2 Principes Stabilité 3 Contreventement 4 Multi-étagé 5 Perspectives
4/16
Stadhaus (London)
9 étages
Fondaction (Québec)
6 étages
Vancouver (?)
30 étages
Forté (Melbourne)
10 étages
s haut

5. 1 Contexte 2 Principes Stabilité 3 Contreventement 4 Multi-étagé 5 Perspectives
Certaines règlementations nationales limitent
le # étages en bois
5
6 6
8
9

6. 1 Contexte 2 Principes Stabilité 3 Contreventement 4 Multi-étagé 5 Perspectives
6/16
2 Principes Stabilité

7. 1 Contexte 2 Principes Stabilité 3 Contreventement 4 Multi-étagé 5 Perspectives
Principes Stabilité
Stabilité globale
Stabilité locale
7/16
Glissement Renversement CisaillementSoulèvement

8. 1 Contexte 2 Principes Stabilité 3 Contreventement 4 Multi-étagé 5 Perspectives
La stabilisation horizontale sert 2 principes…
 La mise en parallélogramme amenant une ruine potentielle
 Des déformations trop grandes hors du plan de longs voiles
8/16
Murs non stabilisés Déformation globale en Blocage plancher
ou entraits toiture
+ contreventer les murs
Long pan de mur Déformation au vent Stabilisation avec un mur
de refend porteur

9. 1 Contexte 2 Principes Stabilité 3 Contreventement 4 Multi-étagé 5 Perspectives
Principes Stabilité
A partir d’un certain nombre d’étages, le
renversement devient significatif…
9/16
1
kN/m²
1
kN/m²
10
10
18
10
10
9
n = 6 n = 3
Kolb (2010)

10. 1 Contexte 2 Principes Stabilité 3 Contreventement 4 Multi-étagé 5 Perspectives
Principes Stabilité
10/16
10
18
10
9
90 kN
45 kN
T2n = 4 x Tn
T
C
t
cR = -7,6 kN/m R = +5,3 kN/m
5 kN/m
5 kN/m
A partir d’un certain nombre d’étages, le
renversement devient significatif…

11. 1 Contexte 2 Principes Stabilité 3 Contreventement 4 Multi-étagé 5 Perspectives
12/16
3 Contreventement
Systèmes constructifs

12. 1 Contexte 2 Principes Stabilité 3 Contreventement 4 Multi-étagé 5 Perspectives
Contreventement & Syst. constructifs bois
Par voiles uniquement et planchers localement
13/16
Par voiles et plancher globalement
Kolb (2010)

13. 1 Contexte 2 Principes Stabilité 3 Contreventement 4 Multi-étagé 5 Perspectives
Contreventement & Syst. constructifs bois
Systèmes de contreventement
14/16
voile
Jambe de force diagonale bois diagonale acier
Kolb (2010)

14. 1 Contexte 2 Principes Stabilité 3 Contreventement 4 Multi-étagé 5 Perspectives
Contreventement & Syst. constructifs bois
15/16
MassifPoteaux-poutresOssature légère

15. 1 Contexte 2 Principes Stabilité 3 Contreventement 4 Multi-étagé 5 Perspectives
Contreventement & Syst. constructifs bois
Structures hybrides
16/16
 PP + CLT + LSL

16. 1 Contexte 2 Principes Stabilité 3 Contreventement 4 Multi-étagé 5 Perspectives
Contreventement & Syst. constructifs bois
Système de structure <> transfert de charge verticales
17/16
 Ossature bois
 PP
 BM - CLT
 PP
 BM - CLT
# étages
Low/mid-rise [ 2-6 ] High rise [ >6 ]

17. 1 Contexte 2 Principes Stabilité 3 Contreventement 4 Multi-étagé 5 Perspectives
Contreventement & Syst. constructifs bois
Dissociation du noyau
18/16
Entièrement en bois
Structure dissociée & matériaux différents
Structure mixte non dissociée
Kolb (2010)

18. Objectifs
Applications1 Contexte 2 Principes Stabilité 3 Contreventement 4 Multi-étagé 5 Perspectives
19/16
4 Points d’attention
multi-étagé

19. Objectifs
Applications1 Contexte 2 Principes Stabilité 3 Contreventement 4 Multi-étagé 5 Perspectives
Points particuliers pour le multi-étagé
1. Retrait
20/16
0
2
4
6
8
10
0 10 20 30
Retrait [%]
Teneur humidité [%]
Tangentiel (Ct = 0,28%)
Radial
Longitudinal
Inspiré de
Martin (2013)

20. Objectifs
Applications1 Contexte 2 Principes Stabilité 3 Contreventement 4 Multi-étagé 5 Perspectives
Points particuliers pour le multi-étagé
Déformation verticale due au retrait
radial/tangentiel des pièces horizontales
21/16

21. Objectifs
Applications1 Contexte 2 Principes Stabilité 3 Contreventement 4 Multi-étagé 5 Perspectives
Points particuliers pour le multi-étagé
22/16
 RH = 6%
 340 mm de bois de travers
 Ct = 0,28% et Cl = 0,01%
 D = 7,2 mm / étage
 D = 36 mm pour 5 étages
Déformation verticale due au retrait
radial/tangentiel des pièces horizontales
Inspiré de
Kolb (2010)

22. Objectifs
Applications1 Contexte 2 Principes Stabilité 3 Contreventement 4 Multi-étagé 5 Perspectives
Points particuliers pour le multi-étagé
L’incompatibilité des mouvements de la structure avec
l’enveloppe peut causer des dégâts importants.
23/16
Tassement
structure bois
Expansion
maçonnerie
Traditionnel
Super sec
Poutres
d’ingéniérieStable
Moins stable
[mm]
BRE(2003)

23. Objectifs
Applications1 Contexte 2 Principes Stabilité 3 Contreventement 4 Multi-étagé 5 Perspectives
Points particuliers pour le multi-étagé
Solutions
 Utiliser du bois sec ~12%
 Utiliser du bois d’ingéniérie (plus sec)
 Réduire le bois sollicité perp au grain
• Porter le plancher sur la paroi
• Utiliser du bois sollicité dans le sens de la fibre
 Veiller aux mouvements du second œuvre
(voire recommander une enveloppe alternative)
24/16

24. Objectifs
Applications1 Contexte 2 Principes Stabilité 3 Contreventement 4 Multi-étagé 5 Perspectives
Points particuliers pour le multi-étagé
Protéger la structure des intempéries
pendant le chantier
25/16
© Lend Lease

25. Objectifs
Applications1 Contexte 2 Principes Stabilité 3 Contreventement 4 Multi-étagé 5 Perspectives
Points particuliers pour le multi-étagé
2. Fluage
 Epicéa/sapin tangentiel
 Epicéa/sapin longitudinal
26/16
~7,0 ‰
~0,4 ‰
…sous chargement max. en compression
kdef (EC5)

26. Objectifs
Applications1 Contexte 2 Principes Stabilité 3 Contreventement 4 Multi-étagé 5 Perspectives
Points particuliers pour le multi-étagé
3. Compression perpendiculaire au grain
 Cfr. NBN EN 1995-1-1…
 Rapport de ~10 sur résistances
en compression
27/16

27. Objectifs
Applications1 Contexte 2 Principes Stabilité 3 Contreventement 4 Multi-étagé 5 Perspectives
Points particuliers pour le multi-étagé
3. Compression perpendiculaire au grain
 Réduire le bois de travers…
 Renforcement par pointes localement
28/16
Coupe
Mur 1er étage
Mur RDC
© FUEL

28. 1 Contexte 2 Principes Stabilité 3 Contreventement 4 Multi-étagé 5 Perspectives
29/16
5 Perspectives

29. 1 Contexte 2 Principes Stabilité 3 Contreventement 4 Multi-étagé 5 Perspectives
Perspectives
30/16
 STS 23 ?
 Nouvelle génération de codes
 Nouveaux bâtiments => émulation
 Points d’attention pour multi-étagé
 Mais surtout…beaucoup d’ambition !
© M. Green

30. 1 Contexte 2 Principes Stabilité 3 Contreventement 4 Multi-étagé 5 Perspectives
Perspectives
31/16
© M. Green

31. 1 Contexte 2 Principes Stabilité 3 Contreventement 4 Multi-étagé 5 Perspectives

32. 1 Contexte 2 Principes Stabilité 3 Contreventement 4 Multi-étagé 5 Perspectives
[Crédits]
#13 & 14 Kolb J., « Bois – systèmes constructifs », 2010.
#15 www.naturallywood.com
Antemann M., « Complex structures solutions in wood », Blumer-Lehmann, 2013.
Stadhaus « A process revealed », Fuel©, 2009
#16 Architect: Perkins+Will Canada Architects Co., Photo by K. K. Law
#18 Kolb J., « Bois – systèmes constructifs », 2010.
#20 Martin E., « Multi-storey Wood frame Structures », WoodWorks, 2013
www.Avenue-du-bois.fr
# 21 & 23 BRE, « Multi-storey timber frame buildings – a design guide », 2003.
# 25 Cracknell D., « Building Australias First Timber Highrise », 2013.
# 27 NBN EN 1995-1-1, 2006.
# 28 Chui Y. H., « Research to help push the limit for use of massive timber in Canada. »
Stadhaus « A process revealed », Fuel©, 2009
# 30 Cecobois, Printemps 2013
# 31 & 32 Chui Y. H., « Research to help push the limit for use of massive timber in Canada. »