construction en panneaux massifs – clt
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Plan de la présentation
• Introduction des panneaux massifs (CLT)
• Exemples de projets
• Travaux chez FPInnovations
• Nouveau manuel sur les CLT
Plan de la présentation
• Introduction des panneaux massifs (CLT)
• Exemples de projets
• Travaux chez FPInnovations
• Nouveau manuel sur les CLT
Source: Binder
Panneaux massifs ou Panneaux Lamellés-croisés Cross-Laminated Timber (CLT) Panels
Dalles préfabriquées en béton avec une structure d’acier
Structure mixte Béton - Acier
• "Nouvelle" génération de panneaux structuraux
•Produit développé en Europe dans les années 1990
• Panneaux constitués de planches en bois empilées en couches croisées à 90º (collées ou clouées)
• Panneaux de grandes dimensions• 3 mètres de largeur et moins• 18 mètres de longueur et moins• de 50 mm à 500 mm d’épaisseur
Source: Leno
Panneaux massifs ou Panneaux Lamellés-croisés Cross-Laminated Timber (CLT) Panels
• Bois de sciage et bois d’oeuvre
Produits de la première transformation du bois
• Bois classé mécaniquement(MSR)
• Produits en usine selon les besoins
• Haut niveau de contrôle de la qualité
• Toutes les ouvertures et autres embrèvement sont réalisés à l’aide de machines à commandes numériques (fenêtres, portes, connexions, etc.)
Panneaux massifs ou Panneaux Lamellés-croisés Cross-Laminated Timber (CLT) Panels
Lamellé-collé versus CLT
• Le collage à 90º minimise le gauchissement et le retrait dans le plan du panneau
• Augmente considérablement la capacité structurale des panneaux dans toutes les directions
• Action bidirectionnelle
Panneaux massifs ou Panneaux Lamellés-croisés Cross-Laminated Timber (CLT) Panels
Action unidirectionnelle ou bidirectionnelle
Action unidirectionnelle ou bidirectionnelle
Murs
Planchers et toitures
Plan de la présentation
• Introduction des panneaux massifs (CLT)
• Exemples de projets
• Travaux chez FPInnovations
• Nouveau manuel sur les CLT
Quelques bâtiments en CLT dans le monde
8 étages (7 en bois plus 1 en béton)
8 étages
Ville de Växjö
Suède
Habitation collective
Logement collectif 8 étages (7 tout bois) Växjö, Suède
8 étages (7 en bois plus 1 en béton)
8 étages (7 en bois plus 1 en béton)
8 étages (7 en bois plus 1 en béton)
5 étages (4 en bois plus 1 en béton)
5 étages
Berlin
Allemagne
5 étages (4 en bois plus 1 en béton)
Cages d’escaliers et d’ascenseurs en béton préfabriqué
5 étages (4 en bois plus 1 en béton)
5 étages (4 en bois plus 1 en béton)
6 étages en panneaux massifs - Europe
4 étages
Bureaux
Oslo
4 étages en panneaux massifs - Norvège
Édifice à bureaux – Autriche
Résidence de prestige – États-Unis
Plan de la présentation
• Introduction des panneaux massifs (CLT)
• Exemples de projets
• Travaux chez FPInnovations
• Nouveau manuel sur les CLT
Essais en laboratoire – Résistance mécanique et connexions
Développement des méthodes de calculs
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Flèche : Shear Analogy (Kreuzinger)
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Développement des méthodes de calculs
Flexion: Méthodes simplifiées
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où
quand E1=E2=E3…
Développement des méthodes de calculs
Systèmes de connexions
Source: M. Augustin /ITE
Vis autotaraudeuses
Utilisées en Europe
� Facile d’installation, ductile et de bonne résistance
� Plusieurs diamètres et longueurs
• diamètres de 4 mm à 12 mm et longueurs jusqu’à 600 mm
� Ne nécessite pas de pré-perçage
Source: Wurth
Source: SFSIntec
Connexions entre les panneaux
Screws
Plywood or LVL
CLT CLT
Source: G. Traetta
Performance sismique
Éléments qui influencent le comportement au séisme
Hold-down anchors at corners and at openings
Vertical joints between wall panels
Steel brackets along walls
CLT panel propertiesnot that important
Essais en laboratoire – Bâtiment de 7 étages – Japon
• Poids du bâtiment: 270t
• Épaisseurs des panneaux de murs– 140 mm étages 1 et 2– 125 mm étages 3 et 4– 85 mm derniers étages
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Essais en laboratoire – Bâtiment de 7 étages – Japon
Observations après les essais
• Systèmes en CLT peuvent résister à des séismes très élevés
• Peuvent non seulement satisfaire le critère de sécurité mais également garder le bâtiment intact
Avant Après 7 essais
Déplacements latéraux du bâtiment durant un essai
287 mm175 mm
S-958
Essais en laboratoire – Résistance sismiqueEssais en laboratoire – Résistance sismique
• Bâtiments construits avec CLT soumis à des charges sismiques
S-958
Essais en laboratoire – Résistance sismiqueEssais en laboratoire – Résistance sismique
Essais en laboratoire – Vibration des planchers
Comportement dynamique des planchers
Ossature bois CLT Acier-béton, dalle de béton
Masse/Superficie(kg/m2)
15-30 30-150 > 150
Fréquence naturelle fondamentale(Hz)
> 15 > 9 < 9
Amortissement (%) 3 1 1
0.137.0 �df
AEI
lf
meff
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1
22142.3
� meffEIPld 1
3
481000
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l = portée maximum en m� = densité des panneaux en kg/m3
A = aire pour 1 m de CLT en m2meffEI1 = Rigidité effective pour 1m de largeur de CLT en N-m2
(mm)
Comportement dynamique des planchers
123.0
293.01
)()(
15.91
AEI
lmeff
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Épaisseur du panneau de CLT(mm)
Portée maximale selon équation de
FPInnovations(m)
Portée/épaisseur
140 4.75 L/417
182 5.5 L/497
230 7.0 L/606
Comportement dynamique des planchers
Essais en laboratoire – Acoustique et feu
Essais en laboratoire – Acoustique
Essais en laboratoire – Acoustique
Essais en laboratoire – feu selon CAN/ULC S101
Essais en laboratoire – feu selon CAN/ULC S101
Le bois massif possède la capacité de résister adéquatement au feu due à une carbonisation des surfaces:
– Brûle lentement et carbonisation des surfaces
– Le bois protégé par la couche carbonisée soutient la charge adéquatement
– Le bois est stable dimensionnement durant un feu
Résistance au feu
Résistance au feu des panneaux CLT
Carbonisation
Partie chauffée
Section utilisée pour le calcul de la capacité
Face
exp
osée
au fe
u
Enveloppe et durabilité des CLT
• Isolation rigide ou semi-rigide
Enveloppe et durabilité des CLT
Ossature
Enveloppe et durabilité des CLT
Enveloppe et durabilité des CLT
Enveloppe et durabilité des CLT durant la construction
Enveloppe et durabilité des CLT durant la construction
Plan de la présentation
• Introduction des panneaux massifs (CLT)
• Exemples de projets
• Travaux chez FPInnovations
• Nouveau manuel sur les CLT
Manuel sur les CLT
11 Chapitres
Différents chapitres…
Différents chapitres…
Différents chapitres…
Dimensionnement des planchers…
Déformation
Intéraction (rigidité) entre les couches
Aucune�intéraction Intéraction�partielle
Intéraction�complète
Courtesy of Norsk Treteknisk Institutt
Cisaillement roulant
• Module de cisaillement roulant (Perpendiculaire au fil)– GR
• Résistance au cisaillement roulant (Perpendiculaire au fil)– Fv,R
GR et Fv,R dépendent de plusieurs facteurs:
– Essences de bois– Densité– Dimensions des lamelles– Humidité du bois– Type de sciage– Orientation des cernes du bois– Etc.
� Pas inclus dans CSA O86-09
Cisaillement roulant
• GR
– Généralement 10% du module de cisaillement longitudinal du bois (G)
– G � E/16 pour S-P-F
– Par exemple: SPF No2/No1• E = 9500 MPa• G � 9500/16 = 595 MPa• GR � 590/10 = 59.5 MPa
Module de cisaillement roulant, GR
• Fv,R
– Varie entre 18% et 28% de la résistance au cisaillement parallèle au fil (� 0.3 to 0.6 MPa)
(Selon le Wood Handbook)
Résistance au cisaillement roulant, Fv,R
Déformation des panneaux en flexion
En bref:
La déformation due au cisaillement roulant peut être significative – GR � G/10
En plus de la déformation due au cisaillement des pièces perpendiculaires, on doit tenir compte de la déformation due au cisaillement des pièces longitudinales– G � E/16
En général, la déformation due au cisaillement longitudinal peut être négligée pour un ratio portée-épaisseur de 30
• 5 plis : 34-19-34-19-34 = 140 mm = h• Longitudinal: No.2 S-P-F (MOE = 9500 MPa)• Transversal: No.3 S-P-F (MOE = 9000 MPa)• Charges mortes: 2.5 kPa • Charges vives: 2.4 kPa (bureaux)
Exemple
Vérifications minimales
1. Flèche sous charges vives : L/3602. Flèche sous charges totales : L/2403. Moment (Mr < Mf)4. Cisaillement (Vr < Vf)5. Vibration6. Fluage
Approximation
Bonne approximation : Épaisseur minimale �
Alors :
140 mm x (28 à 32) = 3 920 à 4 480 mm
3228PortéeàPortée
Critères de flèches
“Shear Analogy”:
(EI)eff = 1.916x1012 N-mm2
(GA)eff = 1.417x107 N
effeff GAkwl
EIwl
)(81
)(3845 24
���
��
Où: l = portée libre en mmw = charge uniforme en N/mm pour 1 m largeurk = 1.2 (coefficient de forme pour le cisaillement)
Portées maximales pour flèches et vibration
Flèches :
Portée pour charges vives : 5445 mm (pour � � L/360)
Portée pour charges totales : 4895 mm (pour � � L/240)
Critère de vibration :
Portée maximale : 4440 mm (� h x 32)
Dalle de béton ?
CSA A23.3 (Design of Concrete Structures)
• Épaisseur minimale pour une dalle régulière deux directions sans chapiteaux:
� Alors, épaisseur similaire pour une dalle régulière en béton deux directions avec de l’armature fy=400 MPa (sans tenir compte de la vibration)
MPafaveclflh y
nyns 400
3030)1000/6.0(
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