Combinaisons de charge des structures bois selon les normes européennes et américaines

Vérification à l'état limite ultime pour les structures en bois

Comme mentionné au début de cet article, les ratios les plus élevées des composants proviennent généralement du chargement le plus élevé. Dans la plupart des normes européennes et américaines, la résistance du bois dépend cependant de la durée de charge et du taux d’humidité du bois. Une combinaison de charge peut ainsi être déterminante, même si elle ne présente pas la sollicitation la plus élevée. Pour cette raison, il est important de trouver les combinaisons de charges déterminantes. Cette opération est illustrée par la Figure 01.

Einfluss der Einwirkungsdauer auf den Bemessungswert der Festigkeit

E_d = valeur de calcul de la contrainte
R_d = valeur de calcul de la résistance
t = durée de charge
g = charge permanente
s = charge de neige
w = charge de vent

Cas 1 :
Combinaison de charges déterminantes = g + s + w
Raison : La charge de g + s + w est la plus proche de la courbe R_d.

Cas 2 :
Combinaison de charges déterminantes = g
Raison : La charge de g est la plus proche de la courbe R_d.

Cas 3 :
Combinaison de charges déterminantes = g + s
Raison : La charge de g + s est la plus proche de la courbe R_d.

Cas 4 :
Combinaison de charges déterminantes = g + s
Raison : La charge de g + s dépasse la courbe R_d → E_d > R_d.

L'influence de la durée de charge est considérée dans [1] avec le coefficient de modification k_mod. Dans [2] , cette situation est gérée avec le facteur C_D (ASD) et le facteur λ (LRFD). La norme suisse [3] définit simplement l'influence de la durée de charge sur la résistance avec le facteur η_M et est donc identique pour toutes les actions; la Figure 01 n'est donc pas valide dans ce cas.

Vérification de l'état limite de service pour les structures en bois

Lorsque nous effectuons une vérification à l'état limite de service, les plus grandes déformations sont obtenues lorsque tous les ratios de flèche des actions les plus défavorables sont considérés. Selon [1], les déformations suivantes doivent être analysées, par exemple, pour les annexes allemande et autrichienne :

• déformation élastique initiale w_inst
  à partir de la combinaison caractéristique
• déformation finale w_fin
  composé de la déformation initiale caractéristique et avec la considération du fluage pour la combinaison quasi-permanente
• déformation finale w_fin,net
  à partir de la déformation initiale quasi-permanente et avec la considération du fluage pour la combinaison quasi-permanente. Elle est également calculée avec la déformation initiale caractéristique pour les autres pays, mais elle est considérée comme « trop stricte » selon les annexes allemande et autrichienne.

Dans [2] , il n'est pas explicitement expliqué quels cas de charge doivent être utilisés pour déterminer les combinaisons de charges à l'ELS. Ici, on se réfère aux normes de construction généralement admises. Dans ce cas, l'IBC (International Building Code) [4] peut être utilisé pour déterminer la combinaison de charges déterminante (voir le Chapitre 1604.3). Seule la considération du fluage est expliquée dans [2]. Contrairement aux autres normes européennes, l'IBC considère les actions relatives aux déformations séparément. Les valeurs limites des déformations résultent uniquement de charges d'exploitation, de la neige ou du vent et de la somme du poids propre et de la charge d'exploitation dans le cas du fluage.

Selon [3] les états limites suivants, entre-autres, sont à examiner :

• situation de projet rare,
  composée de la déformation initiale caractéristique et avec la considération du fluage pour la combinaison quasi-permanente
• situation de projet fréquente,
  composée de la déformation initiale fréquente et avec la considération du fluage pour la combinaison quasi-permanente
• situation de projet quasi-permanente
  composée de la déformation initiale quasi-permanente et avec la considération du fluage pour la combinaison quasi-permanente

Considérer la durée de chargement, le taux d'humidité du bois et le fluage dans RFEM et RSTAB

RFEM et RSTAB intègrent différentes normes pour la classification des cas de charge et des combinaisons, permettant ainsi de prendre en compte la durée de chargement, le taux d'humidité du bois et le fluage. « Bois » est ajouté à la norme correspondante.

Spezielle Einstellungen für den Holzbau in den Basisangaben

Dans les propriétés de la norme, il est possible de définir les paramètres spécifiques, tels que le coefficient de fluage. Les paramètres nécessaires à la génération des combinaisons de charge sont ainsi définis.

Auswahl des Kriechbeiwertes

La durée de chargement adéquate est définie lors de la création du cas de charge afin de considérer l'influence de la durée de chargement lors du calcul.

Zuordnung der Einwirkungsdauer für die Lastfälle

Cette durée est automatiquement appliquée dans les modules de calcul (RF-/TIMBER Pro, RF-/TIMBER AWC, RF-LAMINATE, etc.) et assignée aux combinaisons de charge individuelles.

Zuordnung der Lasteinwirkungsdauer für die einzelnen Lastkombinationen

La vérification à l'état limite ultime de chaque combinaison de charge est ainsi toujours effectué avec la durée de chargement la plus courte des cas de charge contenus.

Quant à l'état limite de service, les valeurs limites de la situation de projet associée sont assignées dans les données de base du module additionnel correspondant. Si les combinaisons sont générées manuellement, sans avoir recours aux combinaisons de charge automatiques, l'assignation doit également être effectuée manuellement.

Zuordnung der Bemessungssituation für den Grenzzustand der Gebrauchstauglichkeit

Les valeurs limites peuvent être adaptées dans les paramètres de la norme ou de l'annexe nationale pour la situation de projet correspondante.

Grenzwerte für die Verformungsberechnung