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Présentation de la nouvelle norme de calcul du bois CSA O86-2009 26 janvier 2011
Bureau de promotion des produits du bois du Québec /
Centre d’expertise sur la construction commerciale en bois 1
Nouvelle norme de calcul du bois
CSA O86-09Ingénieurs en structures de Montréal – 26 janvier 2011
François Chaurette, ing.Conseiller technique
Bureau de promotion des produits du bois du Québec /
Centre d’expertise sur la construction commerciale en bois
979 Ave de Bourgogne, bureau 520Québec, Qc, G1W 2L4Tél: (450) 413-2607Fax: (418) 650-9011fchaurette@cecobois.comwww.cecobois.com
Ingénieurs en Structures de MontréalMontréal, 26 janvier 2011
Présentation de la nouvelle norme de calcul du bois CSA O86-2009 26 janvier 2011
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Plan de la présentation
1. Attaches (chapitre 10)
2. Structures résistantes aux charges latérales (Murs de refend et diaphragmes – chapitre 9)
3. Autres changements
4. Futures publications à venir
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1. Attaches
• 10.3 Anneaux fendus et disques de cisaillement
• 10.4 Boulons et goujons
• 10.5 Goujons forcés
• 10.6 Tire-fond
• 10.7 Rivets pour bois d’œuvre
• 10.8 Connecteurs métalliques
• 10.9 Clous et pointes
• 10.10 Étriers à solives
• 10.11 Vis à bois
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Ingénieurs en Structures de MontréalMontréal, 26 janvier 2011
1. Attaches
• 10.3 Anneaux fendus et disques de cisaillement
• 10.4 Boulons et goujons
• 10.5 Goujons forcés
• 10.6 Tire-fond
• 10.7 Rivets pour bois d’œuvre
• 10.8 Connecteurs métalliques
• 10.9 Clous et pointes
• 10.10 Étriers à solives
• 10.11 Vis à bois (nouveauté)
Ingénieurs en Structures de MontréalMontréal, 26 janvier 2011
1. Attaches (Boulons et goujons)
Image: Alexander Salenikovich, Université Laval
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1. Attaches (Boulons et goujons)
Image: Alexander Salenikovich, Université Laval
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1. Attaches (Boulons et goujons)
• Version 2001 (S1-05)
Extrait CSA O86-01 S1-05
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1. Attaches (Boulons et goujons)
• Version 2001 (S1-05)
Extrait CSA O86-01 S1-05
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1. Attaches (Boulons et goujons)
• Version 2001 (S1-05)
Extrait CSA O86-01 S1-05
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1. Attaches (Boulons et goujons)
• Limites de la version 2001 (S1-05)
– JG, JL, JR – Basés sur une approche prescriptive
– Le nombre de rangées et de boulons par rangée est limité
– Résultats souvent conservateurs
– Difficulté d’optimiser les designs
– Ne nous permet pas d’identifier les mécanisme de rupture (ductile ou fragile)
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1. Attaches (Boulons et goujons)
• Changements apportées avec la version 2009
– Approche basée sur les mécanismes de rupture des assemblages
– Permet de déterminer si la limite de résistance de l’assemblage est de type ductile ou fragile
– Permet de concevoir un assemblage dont la résistance ultime sera de type ductile ou fragile
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1. Attaches (Boulons et goujons)
• La version 2009 conserve les équations de résistance latérale ductile des boulons
Extrait CSA O86-09
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1. Attaches (Boulons et goujons)
• Version 2009
Extrait CSA O86-09
Mode de rupture ductile
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Rupture ductile
Mode gMode c Mode d
Source: Université Laval, 2009
Source: Université Laval 2009
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1. Attaches (Boulons et goujons)
• Version 2009 Modes de rupture fragile
Extrait CSA O86-09
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Cisaillement de file
Source: FPInnovations - Forintek
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aL
SR
Cisaillement de file Extrait CSA O86-09
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Déchirement de groupe
Source: FPInnovations - Forintek
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Déchirement de groupeExtrait CSA O86-09
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Rupture perpendiculaire au fil
Source: FPInnovations - Forintek
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Rupture perpendiculaire au filExtrait CSA O86-09
de
ep
d
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Exemple de calcul
• Assemblage bois-bois
– Assemblage 3 - 2 x 8 (38x184) SPF No 2
– 12 boulons ½’’ , distance d’extrémité 7d, espacement des boulons 5d, espacement des rangées 5d
– Conditions sèches, pièce non-traitée, durée normale de chargement
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Exemple de calcul
• Résistance pondérée selon O86-01 S1-05
= 4,46 x (1x1x1) = 4,46 kN
= 2
= 0,52
= 0,75
= 0,6
Pr = 17,5 kN
0,23
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Exemple de calcul
• Résistance pondérée selon O86-09
– Résistance ductile
Nr = 84,9 kN
Extrait CSA O86-09
= 4,42 x (1x1x1) = 4,42 kN
= 2
= 12
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Exemple de calcul
• Résistance pondérée selon O86-09
– Résistance fragile (cisaillement de file)
– Résistance fragile (déchirement de groupe)
PRrT = 36,5 kN
PGrT = 27,0 kN
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Exemple de calcul
• Résistance pondérée selon O86-09
– Résistance fragile (Traction nette)
TNr T = 32,9 kN
Résistance de l’assemblage = 27,0 kN (O86-09) vs 17,5 kN (O86-01)
+ 54 %
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Exemple de calcul
• Si on augmente la distance d’extrémité à 10d au lieu de 7d
• Si on augmente la distance entre les boulons et la distance d’extrémité à 10d
Résistance de l’assemblage = 27,0 kN (O86-09) vs 23,4 kN (O86-01)
Rupture fragile de groupe
Résistance de l’assemblage = 32,9 kN (O86-09) vs 26,8 kN (O86-01)
Rupture fragile en traction nette
+ 15 %
+ 23 %
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Exemple de calcul
• Assemblage acier-bois-acier
– Lamellé-collé D-Fir, 20f-EX, 130 x 190
– Plaque d’acier de 6.4 mm
– 6 boulons ¾’’ , distance d’extrémité 7d, espacement des boulons 5d, espacement des rangées 5d
– Conditions sèches, pièce non-traitée, durée normale de chargement
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Exemple de calcul
• Résistance pondérée selon O86-01 S1-05
= 20.7 x (1x1x1) = 20.7 kN
= 2
= 0.855
= 0.75
= 0.8
Pr = 89,2 kN
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Exemple de calcul
• Résistance pondérée selon O86-09
– Résistance ductile
Nr = 221,1 kNExtrait CSA O86-09
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Exemple de calcul
• Résistance pondérée selon O86-09
– Résistance fragile (cisaillement de file)
– Résistance fragile (déchirement de groupe)
– Résistance fragile (Traction nette)
PRrT = 124,5 kN
PGrT = 203,2 kN
TNr T = 362,6 kN
Résistance de l’assemblage = 124,5 kN (O86-09) vs 89,2 kN (O86-01)
+ 40 %
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Exemple de calcul
• Si on augmente la distance d’extrémité à 10d au lieu de 7d
• Si on augmente la distance entre les boulons et la distance d’extrémité à 10d
Résistance de l’assemblage = 124,5 kN (O86-09) vs 119,0 kN (O86-01)
Rupture fragile
Résistance de l’assemblage = 221,1 kN (O86-09) vs 136,6 kN (O86-01)
Rupture ductile
+ 5 %
+ 62 %
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1. Attaches (Clous et pointes)
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1. Attaches (Clous et pointes)
• Version 2001 (S1-05)
Extrait CSA O86-01 S1-05
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1. Attaches (Clous et pointes)
• Version 2001 (S1-05)
Extrait CSA O86-01 S1-05
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1. Attaches (Clous et pointes)
• Version 2009
Extrait CSA O86-09
ns
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1. Attaches (Clous et pointes)
• Version 2009
– Résistances latérales de nu basées sur les équations
Extrait CSA O86-09
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Exemple de calcul
• Effet de la longueur de pénétration dans les pièces
Extrait CSA O86-09
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Exemple de calcul
• Assemblage bois-bois
– 38 x 140, SPF no 2
– Simple cisaillement
– 10 clous 3’’ , distance d’extrémité 12d, espacement des clous 16d, espacement des rangées 8d, distance du rebord 4d
– Conditions sèches, pièce non-traitée, durée normale de chargement
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Exemple de calcul
• Résistance pondérée selon O86-01 S1-05
= 1000 x (1x1x1) = 1 kN
JS = 1
Nr = 0.6 x 1 kN x 10 x 1 = 6 kN
JE = 1
JY = 1
JA = 1JB = 1
JD = 1
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Exemple de calcul
• Résistance pondérée selon O86-09
= 884 x (1x1x1) = 0.88 kN
nS = 1
Nr = 0.8 x 88 kN x 10 x 1 = 7 kN vs 6 kN (CSA O86-01)
JE = 1
JA = 1JB = 1
JD = 1 + 17 %
ns
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1. Attaches (Vis à bois)
• Version 2009 (nouveauté)
Image: Alexander Salenikovich, Université Laval
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1. Attaches (Vis à bois)
Présentation de la nouvelle norme de calcul du bois CSA O86-2009 26 janvier 2011
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Ingénieurs en Structures de MontréalMontréal, 26 janvier 2011
1. Attaches (Vis à bois)
Extrait CSA O86-09
Image: Alexander Salenikovich, Université Laval
Ingénieurs en Structures de MontréalMontréal, 26 janvier 2011
1. Attaches (Vis à bois)
• Version 2009 (nouveauté)
Extrait CSA O86-09
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1. Attaches (Vis à bois)
Extrait CSA O86-09
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1. Attaches (Vis à bois)
• Résistances latérales de nu basées sur les équations
Extrait CSA O86-09
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Exemple de calcul
• Assemblage bois-bois
– 38 x 140, SPF no 2
– Simple cisaillement
– 10 vis à bois 3’’, #8 , distance d’extrémité 12d, espacement des clous 16d, espacement des rangées 8d, distance du rebord 4d
– Conditions sèches, pièce non-traitée, durée normale de chargement
Ingénieurs en Structures de MontréalMontréal, 26 janvier 2011
Exemple de calcul
Extrait CSA O86-09
707
855
914
1151
1074
1140
161
175
Présentation de la nouvelle norme de calcul du bois CSA O86-2009 26 janvier 2011
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2. Structures résistantes aux charges latérales
Holiday Inn de 4 étages en murs à colombages/refend (St-Hyacinthe)
Usine Cascades (Lachute)
Ingénieurs en Structures de MontréalMontréal, 26 janvier 2011
2. Structures résistantes aux charges latérales
• 9.1 Domaine d’application
• 9.2 Matériaux
• 9.3 Calcul des murs de refend et des diaphragmes
• 9.4 Coefficients de correction
• 9.5 Résistance
• 9.6 Exigences relatives aux détails
• 9.7 Flèches des segments de mur de refend et des diaphragmes
• 9.8 Considérations relatives au calcul parasismique des murs de refend et des diaphragmes
Présentation de la nouvelle norme de calcul du bois CSA O86-2009 26 janvier 2011
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2. Structures résistantes aux charges latérales
• 9.1 Domaine d’application
• 9.2 Matériaux
• 9.3 Calcul des murs de refend et des diaphragmes
• 9.4 Coefficients de correction
• 9.5 Résistance
• 9.6 Exigences relatives aux détails
• 9.7 Flèches des segments de mur de refend et des diaphragmes
• 9.8 Considérations relatives au calcul parasismique des murs de refend et des diaphragmes
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2. Structures résistantes aux charges latérales
2,4 m (O86-01)
Extrait CSA O86-09
Présentation de la nouvelle norme de calcul du bois CSA O86-2009 26 janvier 2011
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2. Structures résistantes aux charges latérales
Figure 9.4.4
Configurations des murs de refend sans entremises
Extrait CSA O86-09
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2. Structures résistantes aux charges latérales
24 kN/m (O86-01)
Extrait CSA O86-09
Présentation de la nouvelle norme de calcul du bois CSA O86-2009 26 janvier 2011
Bureau de promotion des produits du bois du Québec /
Centre d’expertise sur la construction commerciale en bois 29
Ingénieurs en Structures de MontréalMontréal, 26 janvier 2011
2. Structures résistantes aux charges latérales
Extrait CSA O86-09
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2. Structures résistantes aux charges latérales
Extrait CSA O86-09
Présentation de la nouvelle norme de calcul du bois CSA O86-2009 26 janvier 2011
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2. Structures résistantes aux charges latérales
Extrait CSA O86-09
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2. Structures résistantes aux charges latérales
Extrait CSA O86-09
Présentation de la nouvelle norme de calcul du bois CSA O86-2009 26 janvier 2011
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2. Structures résistantes aux charges latérales
Extrait CSA O86-09
Ingénieurs en Structures de MontréalMontréal, 26 janvier 2011
2. Structures résistantes aux charges latérales
Extrait CSA O86-09
Présentation de la nouvelle norme de calcul du bois CSA O86-2009 26 janvier 2011
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2. Structures résistantes aux charges latérales
Extrait CSA O86-09
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2. Structures résistantes aux charges latérales
• Principe de calcul :
– Prévenir un effondrement de la structure en s’assurant que l’énergie sismique sera confiner aux éléments structuraux qui pourront dissiper cette énergie de façon inélastique sans perte significative de résistance.
Présentation de la nouvelle norme de calcul du bois CSA O86-2009 26 janvier 2011
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Ingénieurs en Structures de MontréalMontréal, 26 janvier 2011
2. Structures résistantes aux charges latérales
• Les essais réels et les expériences passées ont démontrés que les murs de refend et les diaphragmes avec panneaux de bois cloués résistent aux forces latérales jusqu’à la rupture ductile des clous.
Ingénieurs en Structures de MontréalMontréal, 26 janvier 2011
2. Structures résistantes aux charges latérales
• Les essais réels et les expériences passées ont démontrés que les murs de refend et les diaphragmes avec panneaux de bois cloués résistent aux forces latérales jusqu’à la rupture ductile des clous.
• Pour s’assurer que l’énergie se dissipera dans ces assemblages cloués et ductiles, les autres éléments structuraux plus rigides seront renforcés pour permettre à ce mécanisme de se développer
Présentation de la nouvelle norme de calcul du bois CSA O86-2009 26 janvier 2011
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2. Structures résistantes aux charges latérales
Extrait CSA O86-09
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2. Structures résistantes aux charges latérales
• Pour les bâtiments de 3 étages et plus :
– Dissipation de l’énergie principalement dans les 2 premiers étages
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2. Structures résistantes aux charges latérales
Extrait CSA O86-09 Extrait CSA O86-09
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2. Structures résistantes aux charges latérales
• 9.8.4 et 9.8.5 : Exigences concernant le calcul des diaphragmes
1. Diaphragmes supportés par murs de refend en bois (9.8.4)
2. Diaphragmes supportés par autres systèmes (9.8.5)• Le diaphragme conçu pour céder (9.8.5.2.1)
• Le diaphragme conçu pour ne pas céder (9.8.5.2.2)
Présentation de la nouvelle norme de calcul du bois CSA O86-2009 26 janvier 2011
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2. Structures résistantes aux charges latérales
1. Diaphragmes supportés par murs de refend en bois (9.8.4)
Extrait CSA O86-09
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2. Structures résistantes aux charges latérales
2. Diaphragmes supportés par autres systèmes (9.8.5)
Extrait CSA O86-09
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2. Structures résistantes aux charges latérales
2. Diaphragmes supportés par autres systèmes (9.8.5)
Extrait CSA O86-09
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2. Structures résistantes aux charges latérales
2. Diaphragmes supportés par autres systèmes (9.8.5)
Extrait CSA O86-09
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2. Structures résistantes aux charges latérales
Membrures et autres éléments de transfert des diaphragmes conçus pour des forces qui dépassent d’au moins 20% la charge de calcul parasismique (9.8.6)
Extrait CSA O86-09
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2. Structures résistantes aux charges latérales
• 9.8.7: zone sismique faible où IE Fa Sa(0.2) < 0.35
Extrait CSA O86-09
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3. Autres changements dans O86-09
• Les valeurs de fc (compression de fil) ont changé pour les classes no 3/Stud (Tableau 5.3.1.A)
Ingénieurs en Structures de MontréalMontréal, 26 janvier 2011
3. Autres changements dans O86-09
4.6
7.0
7.0
4.5Extrait CSA O86-09
Présentation de la nouvelle norme de calcul du bois CSA O86-2009 26 janvier 2011
Bureau de promotion des produits du bois du Québec /
Centre d’expertise sur la construction commerciale en bois 40
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3. Autres changements dans O86-09
• Équation d’interaction Flexion/Compression (5.5.10)
O86-01 O86-09
Extrait CSA O86-09
Ingénieurs en Structures de MontréalMontréal, 26 janvier 2011
3. Autres changements dans O86-09
• Module d’élasticité pour le lamellé-collé en Douglas - mélèze (Tableau 6.3)
Douglas - mélèze
24f-E et 24f-EX
Module d'élasticité, E (MPa) 13 100 O86 - 01
Module d'élasticité, E (MPa) 12 800 O86 - 09
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3. Autres changements dans O86-09
• Panneaux contreplaqué et OSB (Tableau 7.3A, 7.3B, 7.3C, 7.3D)
– Quelques ajustements aux valeurs du contreplaqué
– Élimination des OSB Type 1, classe A, B, C
– 1 seul OSB => CSA O325 (revêtement de construction)
=> Quelques ajustements aux valeurs
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3. Autres changements dans O86-09
• Produits propriétaires en bois de charpente (produits brevetés tels que: solives en I, produits de bois de charpente composite, connecteurs métalliques, étriers à solives)
– Chapitre 13: Règles de calcul pour le concepteur
– Chapitre 14: Marche à suivre pour établir les propriétés mécaniques par le fabricants
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4. Futures publications à venir
• Manuel de calcul des charpentes en bois du CCB
– En conformité avec CSA O86-09 et CNBC 2010
Prévu pour mars 2011
(version anglaise) et fin
2011 (version française)
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4. Futures publications à venir
• Guide technique de la construction à ossature de bois du CCB (édition 2010)
Prévu pour février 2011
(version anglaise) et fin
2011 (version française)
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4. Futures publications à venir
• Logiciels de calcul du CCB
– Sizer
– Shearwall
– Connections
Prévu pour été 2011
(version anglaise)
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