ceco-2370 guide poutres 2-5 web

Guide technique sur la conception de poutres et colonnes en gros bois

cecobois remercie Ressources naturelles Canada et le ministre des Ressources naturelles

et de la Faune du Qubec pour leur contribution fi nancire la ralisation de ce guide.

Guide technique sur la conception de poutres et colonnes en gros bois i

Avant-propos Ce guide technique a pour but dassister les ingnieurs et les architectes dans la conception de poutres et de colonnes de gros bois duvre, de bois de charpente composite et de bois lamell-coll. On y prsente, entre autres, les avantages et les particularits des diffrents types de poutres et colonnes que lon retrouve couramment sur le march. On y prsente galement les principes de conception ainsi que les diffrentes normes de calcul utilises. Ce guide met en outre laccent sur les exigences concernant linstallation au chantier.

RemerciementsLes conseillers techniques de cecobois remercient les reprsentants des membres fabricants pour leurs commentaires constructifs sur les divers aspects techniques de ce guide de produits :

Yves Carignan, Architecture Toubois/Modulam ;

Julie Frappier, ing., Nordic Bois dIngnierie ;

Sylvain Gagnon, ing., FPInnovations ;

Sbastien Gilbert, Goodlam et Produits de bois dingnierie ;

Dominique Lavoie, ing., BOISE Solutions en btiments ;

Paul Martineau, Ashland Specialty Chemicals ;

Jocelyn Mthot, Weyerhaeuser ;

Martin Talbot, ing. jr., Architecture Toubois/Modulam.

Nous remercions particulirement lAPA-EWS, LVL Global, Weyerhaeuser et StructureCraft Builders pour les exemples didenti cation ainsi que plusieurs images dapplications de produits montrs dans ce guide.

Responsabilits du lecteurBien que ce guide ait t conu avec la plus grande exactitude conformment la pratique actuelle du calcul des structures en bois, le Centre dexpertise sur la construction commerciale en bois nest nullement respon-sable des erreurs ou des omissions qui peuvent dcouler de lusage du prsent guide. Toute personne utilisant ce guide en assume pleinement tous les risques et les responsabilits. Toute suggestion visant lamlioration de notre documentation sera grandement apprcie et considre dans les versions futures.

Guide technique sur la conception de poutres et colonnes en gros bois ii

Table des matires

Avant-propos i

Remerciements i

Responsabilits du lecteur i

Table des matires ii

Liste des tableaux iv

Liste des gures v

1 Centre dexpertise sur la construction commerciale en bois 1

2 Gnralits 2

2.1 Avantages environnementaux de la construction en bois 2

2.2 Avantages des bois dingnierie structuraux 3

3 Bois duvre 5

3.1 Caractristiques gnrales 5

3.2 Caractristiques particulires 7

3.2.1 Bois de catgorie charpente lgre de grande porte et montant dossature 7

3.2.2 Bois de catgorie solive et madrier, poutre et longeron et poteau et gros bois 7

3.2.3 Bois classs mcaniquement par rsistance (MSR) 8

4 Bois de charpente composite 9



4.2.1 Bois de placages strati s (LVL) 10

4.2.2 Bois copeaux parallles (PSL) 11

4.2.3 Bois de longs copeaux lamins (LSL) 12

4.3 Fabrication 13

4.4 Contrle de la qualit 16

4.5 Normalisation 16

4.6 Estimation 17

4.7 Identi cation 17

5 Bois lamell-coll 18



5.2.1 Bois lamell-coll gnrique (selon CSA O122) 19

5.2.2 Bois lamell-coll propritaire 22

5.3 Fabrication 22

5.4 Contrle de la qualit 23

5.5 Estimation 23

5.6 Identi cation 24

6 Adhsifs structuraux 24

6.1 Adhsifs phnoliques base de formaldhyde 25

6.2 Autres adhsifs 25

Guide technique sur la conception de poutres et colonnes en gros bois iii

7 Normes de calcul 26

7.1 Bois massif 26

7.1.1 Coef cient de systme du bois massif (KH) 26

7.1.2 Coef cient de dimension du bois massif (KZ) 26

7.1.3 Coef cient dentaille du bois massif (KN) 26

7.1.4 lments composs comprims en bois massif 27

7.2 Bois de charpente composite 28

7.2.1 Coef cient de systme du bois de charpente composite (KH) 29

7.2.2 Coef cient de dimension du bois de charpente composite (KZ) 29

7.2.3 lments composs comprims en bois SCL 29

7.2.4 lments composs chis en bois SCL 30

7.3 Bois lamell-coll 31

7.3.1 Coef cient de systme du bois lamell-coll (KH) 31

7.3.2 Coef cient de dimension en exion du bois lamell-coll (KZbg) 32

7.3.3 Coef cient de cintrage du bois lamell-coll (KX) 32

7.3.4 Coef cient de leffort de cisaillement du bois lamell-coll (Cv) 33

7.3.5 Coef cient dentaille du bois lamell-coll (KN) 33

7.3.6 lments composs comprims en bois lamell-coll 33

7.4 Stabilit latrale des lments chis 34

8 Conception selon le CNBC 35

8.1 Rle et responsabilit des concepteurs 36

8.1.1 Concepteur du btiment 36

8.1.2 Concepteur des composants structuraux 36

8.2 Calcul de la che 37

8.2.1 Module dlasticit rel 37

8.2.2 Module dlasticit apparent 37

8.3 Construction en gros bois duvre 38

8.3.1 Systmes poutres et poteaux 38

8.3.2 Fermes en gros bois duvre et hybrides 39

8.3.3 Structures spatiales 41

8.3.4 Rsilles, coques et dmes 42

8.4 Rsistance au feu 43

8.4.1 Mthodes du CNBC 2005 44

8.4.2 Mthode amricaine (Technical report 10 ) 48

8.4.3 Mthode europenne (Eurocode 5 : partie 1-2) 51

9 Considrations particulires 54

9.1 Traction perpendiculaire 54

9.2 Retrait et gon ement 54

9.3 Support latral aux appuis et aux rives comprimes 54

9.4 Ouvertures, entailles et coupes en biseau 54

Guide technique sur la conception de poutres et colonnes en gros bois iv

9.5 Scellant, manipulation et emballage 55

9.6 Stabilit en cours de construction 56

10 Tableaux de dtermination de la rsistance au feu du BLC 57

10.1 Rsistance au feu de poutres en BLC selon le CNBC 2005 57

10.2 Rsistance au feu de colonnes en BLC selon le CNBC 2005 61

11 Fabricants 69

12 Rfrences 70

Liste des tableaux

Tableau 1 Rsistances prvues des bois dingnierie structuraux 4

Tableau 2 Combinaisons dessences de bois duvre 5

Tableau 3 Fini du grain de bois du groupe E-P-S 6

Tableau 4 Dimensions du bois de catgorie charpente lgre de grande porte et montant dossature 7

Tableau 5 Dimensions du bois de catgorie poutre et longeron 7

Tableau 6 Dimensions des bois classs mcaniquement par rsistance 8

Tableau 7 Dimensions courantes des bois LVL 11

Tableau 8 Dimensions courantes des bois PSL 12

Tableau 9 Dimensions courantes des bois LSL 13

Tableau 10 Rsistances gnriques prvues des bois SCL (mtrique) 16

Tableau 11 Rsistances gnriques prvues des bois SCL (imprial) 16

Tableau 12 Classes de contrainte du bois lamell-coll selon CSA O122 20

Tableau 13 Dimensions courantes du bois lamell-coll CSA O122 (lment rectiligne) 21

Tableau 14 Assemblage dlments composs comprims en bois massif 28

Tableau 15 Coef cients de dimensions KZb et KZt pour les bois SCL 29

Tableau 16 Dimensions minimales des lments dune construction en gros bois duvre 38

Tableau 17 Critres dvalution de la rsistance au feu 43

Tableau 18 Critres dvaluation selon le type dlment 43

Tableau 19 Dimensions minimales des toits et planchers en bois massif 47

Tableau 20 Coef cient dajustement des rsistances (K) selon la norme amricaine 48

Tableau 21 Vitesses de carbonisation ctive des bois SCL 48

Tableau 22 Vitesses ctives et paisseurs de carbonisation selon AF & PA 48

Tableau 23 Proprits gomtriques dune section transversale expose au feu sur les quatre faces 49

Tableau 24 Coef cient dajustement des rsistances (k ) selon la norme europenne 51

Tableau 25 Vitesses de carbonisation du bois selon lEurocode 5 : partie 1-2 51

Tableau 26 Coef cient de liaison kj tenant compte de leffet des liaisons dans les panneaux base 53 de bois recouverts par des voliges

Tableau 27 Poutre en BLC sollicitie 75 % et expose au feu sur trois faces (en minutes) 57

Tableau 28 Poutre en BLC sollicitie 100 % et expose au feu sur trois faces (en minutes) 58

Tableau 29 Poutre en BLC sollicitie 75 % et expose au feu sur quatre faces (en minutes) 59

Guide technique sur la conception de poutres et colonnes en gros bois v

Tableau 30 Poutre en BLC sollicitie 100 % et expose au feu sur quatre faces (en minutes) 60

Tableau 31 Colonne en BLC sollicitie 75 %, expose au feu sur trois faces et lancement < 12 (en minutes) 61

Tableau 32 Colonne en BLC sollicitie 75 %, expose au feu sur trois faces et lancement * 12 (en minutes) 62Tableau 33 Colonne en BLC sollicitie 100 %, expose au feu sur trois faces et lancement < 12 (en minutes) 63

Tableau 34 Colonne en BLC sollicitie 100 %, expose au feu sur trois faces et lancement * 12 (en minutes) 64Tableau 35 Colonne en BLC sollicitie 75 %, expose au feu sur quatre faces et lancement < 12 (en minutes) 65

Tableau 36 Colonne en BLC sollicitie 75 %, expose au feu sur quatre faces et lancement * 12 (en minutes) 66Tableau 37 Colonne en BLC sollicitie 100 %, expose au feu sur quatre faces et lancement < 12 (en minutes) 67

Tableau 38 Colonne en BLC sollicitie 100 %, expose au feu sur quatre faces et lancement * 12 (en minutes) 68Tableau 39 Fabricants de bois de charpente composites et lamell-coll ayant une distribution au Canada 69

Liste des gures

Figure 1 www.cecobois.com 1

Figure 2 Cycle de vie des matriaux de construction 2

Figure 3 Rsistance thermique de diffrents matriaux 3

Figure 4 Bois dingnierie structuraux 3

Figure 5 Utilisation de la ressource des produits du bois 4

Figure 6 Estampilles de qualit dun bois class visuellement par contrainte 6

Figure 7 Estampille de qualit dun bois class mcaniquement par rsistance 8

Figure 8 Bois de placages strati s (LVL) 9

Figure 9 Bois de copeaux parallles (PSL) 9

Figure 10 Bois de longs copeaux lamins (LSL) 9

Figure 11 Orientation du l des placages dun contreplaqu (en haut) et dun LVL (en bas) 10

Figure 12 Bois LVL dans le hall dentre de FPInnovations Qubec 10

Figure 13 Bois PSL au centre commercial Central City Surrey (C.-B.) 11

Figure 14 Bois LSL la station de train Gilmore Burnaby (C.-B.) 12

Figure 15 Fabrication du bois de placages strati s (LVL) 14

Figure 16 Agencement des placages dun bois LVL 14

Figure 17 Fabrication du bois copeaux parallles (PSL) et copeaux longs lamins (LSL) 15

Figure 18 Agencement des copeaux dun bois PSL 15

Figure 19 Agencement des copeaux dun bois LSL 15

Figure 20 Exemple didenti cation dun bois LVL 17

Figure 21 Exemple didenti caton dun bois PSL 17

Figure 22 Gare intermodale de Saint-Jrme 18

Figure 23 Hangar aronautique ExcelTech Dorval 18

Figure 24 Arche circulaire du Stade de soccer Chauveau Qubec 19

Figure 25 Bois lamell-coll gnrique (Goodlam) 19

Figure 26 Bois lamell-coll propritaire (Nordic Lam) 19

Figure 27 Distribution des contraintes axiales (m) et de cisaillement (o) dun lment chi 20

Guide technique sur la conception de poutres et colonnes en gros bois vi

Figure 28 Poutre symtrique (EX) trois zones de rigidit exionnelle 21

Figure 29 Indication dun bois lamell-coll dbalanc 21

Figure 30 Fabrication dun bois lamell-coll 23

Figure 31 Identi cation dun BCL conforme la norme CSA O122 24

Figure 32 Identi cation dun BLC propritaire 24

Figure 33 Dtermination de la longueur et la profondeur de lentaille pour le bois massif 27

Figure 34 Assemblage dun lment compos pour une charge applique sur les deux cts 30

Figure 35 Coef cient de dimensions en exion (KZbg) dun BLC en porte continue 32

Figure 36 Dtermination de la longueur et la profondeur de lentaille pour le bois lamell-coll 33

Figure 37 Coef cient de stabilit latrale selon llancement (CB) dune poutre 34

Figure 38 Flambage dun linteau en contrebas 35

Figure 39 Usines Cascades Groupe Tissu Lachute 38

Figure 40 Centre communautaire de Betsiamites 38

Figure 41 Continuit des colonnes 39

Figure 42 Pavillon Gene-H. Kruger de lUniversit Laval 39

Figure 43 Fermes triangules en bois massif 39

Figure 44 Fermes en bois lamell-coll (arna de Saint-Gabriel-de-Brandon) 39

Figure 45 Fermes triangules en bois PSL 40

Figure 46 Fermes hybrides bois-acier (Centre de tri des matires rsiduelles de Roberval) 40

Figure 47 Exemples dassemblages de fermes hybrides sous-tendues 40

Figure 48 Centre commercial Central City Surrey (C.-B.) 41

Figure 49 Unit de soin au Credit Valley Hospital Mississauga (Ontario) 41

Figure 50 Rsille en bois LVL lors de lexpo Dach Hanovre (Allemagne) 42

Figure 51 Dme de Tacoma (WA) 42

Figure 52 Effet darrondi des coins dune section rectangulaire expose au feu 44

Figure 53 Coef cient de charge selon lannexe D-2.11 45

Figure 54 Dtermination des faces exposes au feu 45

Figure 55 Exemples de platelage en bois expos au feu 47

Figure 56 Retrait des lments en bois d au schage 54

Figure 57 Ferme hybride souleve partir dlingues 55

Figure 58 Utilisation dlingues pour riger un cadre 55

Guide technique sur la conception de poutres et colonnes en gros bois 1

Le Centre dexpertise sur la construction commerciale en bois (cecobois) est un organisme but non lucratif dont la mission est dappuyer sans frais les promoteurs, les dveloppeurs ainsi que les rmes dingnieurs et darchitectes en matire dutilisation du bois dans les constructions non rsidentielles au Qubec.

cecobois est votre ressource premire a n dobtenir : des rfrences sur les produits du bois, leurs proprits et les fournisseurs ; des conseils techniques en matire de faisabilit dutilisation dans les projets commerciaux ; des renseignements et des services sur des solutions constructives en bois.

Vous tes promoteur, ingnieur ou architecte ? cecobois peut vous renseigner sur : linterprtation du Code du btiment ; la dmarche suivre pour concevoir un btiment en bois ; les possibilits dutilisation du bois en construction commerciale, industrielle ou institutionnelle ; les produits de structure, les bois dapparence et les parements disponibles ; les proprits mcaniques du bois et des bois dingnierie ; les outils et les manuels de calcul des structures disponibles ; les solutions constructives en bois appropries ; les avantages du bois du point de vue des impacts environnementaux ; lanalyse du cycle de vie des matriaux, des btiments ou des systmes de construction.

1 Centre dexpertise sur la construction commerciale en bois

Visitez notre site Internet www.cecobois.com a n dobtenir une vaste gamme dinformation sur la construction non rsidentielle en bois, des nouvelles, des ches techniques et des outils de conception en ligne ( gure 1).

FIGURE 1 www.cecobois.com


2.1 Avantages environnementaux de la construction en bois

Dans un monde sensibilis lenvironnement, le bois est un matriau de premier choix. Il a beaucoup offrir pour amliorer la performance environnementale globale des btiments. Lutilisation du bois permet de rduire la trace environnementale en matire notamment de consommation dnergie, dutilisation des ressources ainsi que de pollution de leau et de lair.

Toutes les activits humaines ont des rpercussions sur notre environnement immdiat et il est pratiquement impossible de construire un btiment nayant aucun impact cologique. Les concepteurs et les construc-teurs de btiments sont cependant de plus en plus conscients de limportance de leurs choix pour r-duire lempreinte environnementale des btiments sur le monde qui nous entoure. Cest pourquoi ces dcideurs adoptent majoritairement des concepts de construction cologique et optent pour des solu-tions visant rduire la consommation dnergie, favoriser lemploi de matriaux renouvelables et limiter la pollution cause par la fabrication des diff-rents produits.

Lanalyse du cycle de vie quanti e les impacts quun produit, un procd ou une activit a sur lenvironnement au cours de sa vie, laide dune mthode reconnue scienti quement. Elle considre lensemble des tapes allant de lextraction des matriaux, la transformation, le transport, linstallation, lutilisation, lentretien jusqu llimination nale ou la rutilisation ( gure 2). Lana-lyse du cycle de vie des matriaux est un outil prcieux pour quanti er le caractre cologique des projets de construction et soutenir les systmes de certi cation environnementale des btiments.

Lvaluation de lensemble des impacts quont les btiments sur lenvironnement est une tche complexe et un d de taille. LInstitut ATHENA a mis au point un outil permettant de calculer les impacts directs sur lenvironnement de diffrentes techniques de construc-tion. Le logiciel ATHENA impact estimator (ATHENA) est un instrument dvaluation environnementale bas sur lanalyse du cycle de vie qui sadresse princi-palement aux professionnels de la construction.

2 Gnralits

FIGURE 2 Cycle de vie des matriaux de construction

Le cycle de vie

des produits du bois

CONSTRUCTION

EXTRACTION DES RESSOURCES

TRANSFORMATION

UTILISATION ET ENTRETIEN

DMOLITION

FIN DE VIE

SQUESTRATION


Une rcente tude ralise par cecobois a permis de comparer le potentiel de rchauffement climatique dune poutre en bois dingnierie de 7,3 m de porte suppor-tant une charge non pondre de 14,4 kN/m. Dans la gure 3, lquivalent dmission de CO2 reprsente le potentiel de rchauffement climatique obtenu lors de lanalyse du cycle de vie laide du logiciel ATHENA. Cette tude dmontre que la poutre en bois dingnierie met prs de 6 fois moins de GES que celle en bton et environ 4 fois moins que celle en acier.

Le procd de fabrication du bois de construction requiert en effet moins dnergie et est beaucoup moins polluant que dautres matriaux ayant davan-tage dimpacts sur lenvironnement. De plus, larbre squestrant du CO2 dans le bois au cours de sa croissance, son bilan carbone total peut tre considr comme positif.

Lutilisation du bois en construction contribue aussi lef cacit nergtique du btiment, car sa faible conductivit thermique permet de rduire ef cacement les ponts thermiques dus la structure.

Respectueux de lenvironnement, les lments en bois dingnierie permettent une meilleure utilisation de la ressource en employant des arbres de plus petits diamtres pour fabriquer un produit de haute qualit.

2.2 Avantages des bois dingnierie structuraux

Outre le bois de construction, le bois duvre et les matriaux traditionnels de construction en bois, le concepteur peut maintenant choisir parmi une vaste gamme de produits de bois dingnierie structuraux, aussi appels lments de charpente en bois brevets ou propritaires selon la norme CSA O86 (2009). Ces produits sont le fruit de lvolution de la technologie des adhsifs et dun besoin de rsistance et de abilit suprieures ( gure 4). Ils ont plusieurs avantages :

Produit stable dimensionnellement

Rsistances mcaniques connues et uniformes

Excellente rsistance naturelle au feu

Longues portes

Utilisation de portes continues

Grand choix de dimensions

Utilisation ef cace de la ressource premire

Respect de lenvironnement

FIGURE 4 Bois dingnierie structuraux

FIGURE 3 missions de GES dues la fabrication dune poutre1 de 7,3 m supportant une charge de 14,4 kN/m

m

issi

ons

de G

ES

(kg

equ.

CO

2)S

que

stra

tion

de C

O2

1. missions de GES, calcules lors dune analyse du cycle de vie laide du logiciel ATHENA TM v 4.1.11

2. Estim en fonction de la composition du bois pour une masse volumique de 500 kg/m3


Un produit de bois dingnierie structural se d nit comme tant un produit destin un usage structural fabriqu partir de billes de bois rduites en petits morceaux (en copeaux, en bois de sciage de courte longueurs ou en minces placages) ou partir de bois de sciage traditionnels abouts et colls permettant ainsi une meilleure utilisation de la matire premire ( gure 5), une limination des principaux dfauts et des points faibles du bois pour rduire leurs impacts, une rduction des rsidus de bois et une rduction de la quantit de bois requise pour fabriquer un produit plus fort et plus homogne que le bois de sciage traditionnel.

FIGURE 5 Utilisation de la ressource des produits du bois (PFS, 1997)

Le tableau 1 rsume quelques rsistances des bois dingnierie structuraux en comparaison avec les bois de charpente traditionnels du groupe dessence E-P-S classs visuellement et mcaniquement (MSR) et les bois des catgories poutre et longeron et poteau et gros bois (se rfrer la section 3 pour de plus amples dtails sur ces catgories de bois). Il est important toutefois de mentionner que la diffrence relle entre les rsistances spci es peut savrer moindre lorsque lon considre tous les coef cients dajustement, tel que le coef cient de dimension (Kzb par exemple).

Par ailleurs, les bois dingnierie structuraux sont des produits respectueux de lenvironnement. Leur conception permet en effet une meilleure utilisation de la ressource en employant du bois de charpente joint, des rsidus de placages ou de copeaux tout en produisant un produit ni de haute qualit.

Catgories de bois ClasseFlexion fb (MPa)

Cisaillement fv (MPa)

Module dlasticit E (MPa)

Solive et madrier, Charpente lgre de grande porte et montant dossature (E-P-S)

Visuel no 1/no 2MSR 1650Fb-1.5EMSR 2100Fb-1.8EMSR 2400Fb-2.0E

11,8023,9030,4034,70

1,50

9 50010 30012 40013 800

Poutre et longeron (E-P-S)Slectno 1no 2

13,611,06,3

1,208 5008 5006 500

Poteau et gros bois (E-P-S)Slectno 1no 2

12,79,64,2

1,208 5007 5006 500

Bois de charpente composite (SCL)(tableau 10)

1.5E1.8E2.0E

25,8031,7035,60

2,653,603,65

10 30012 40013 800

Bois lamell-coll pinette, pin tordu et pin gris Douglas-mlze

20f-EX20f-EX24f-EX

25,6025,6030,60

1,752,002,00

10 30012 40012 800

TABLEAU 1 Rsistances prvues des bois dingnierie structuraux (CSA, 2009)

Ef c

acit

du

tilis

atio

n de

la re

ssou

rce

prov

enan

t du

ne

bille

de

bois

(%)

Bois de sciage LVL PSL LSL

80 %70 %60 %50 %40 %30 %20 %10 %0 %


3 Bois duvreLa Commission nationale de classi cation des sciages (National Lumber Grades Authority, NLGA) d nit le bois duvre comme tant un produit fabriqu prove-nant dune bille de bois dans une scierie, ou dans une scierie et un atelier de rabotage (NLGA, 2008). Plusieurs types de produits du bois se retrouvent dans cette catgorie, soit le bois brut, le bois class mcanique-ment par rsistance, le bois class visuellement par contrainte, le bois de charpente, le bois de sciage et le bois valu par machine (CSA, 2009).

Les catgories des lments de charpente et les limi-tes relies aux dimensions des pices dicteront leurs rsistances prvues conformment la norme CSA O86. La dimension de la face troite ainsi que lcart de dimension entre la face troite et la face large de la pice dterminera la catgorie de bois. Les dimensions relies chacune des catgories sont dcrites plus loin la sous-section 3.2.

3.1 Caractristiques gnralesLindustrie du sciage de bois rsineux au Qubec sest beaucoup spcialise dans le sciage de bois de petites dimensions. Le Qubec se distingue notamment par ses essences forestires croissance lente et densit leve, dont lpinette noire. Il est important de souligner que les rsistances mcaniques sont, jusqu un certain point, directement proportionnelles la densit dun bois et sa teneur en humidit (cecobois, 2011).

Il existe trois dsignations commerciales regroupant plusieurs essences de bois. Le tableau 2 rsume les combinaisons dessences de bois acceptes parmi les trois dsignations commerciales. tant donn ses grandes rsistances mcaniques, le bois du groupe dessence E-P-S est le plus utilis dans la construc-tion de charpentes en bois dans lest du Canada. La petite taille des nuds facilite la transformation de ce bois tout en minimisant les pertes. Le groupe E-P-S se caractrise par sa couleur blanc jaune ple avec peu ou pas de variation entre le bois de cur et laubier. La gure 6 illustre les estampilles de qualit alors que le tableau 3 illustre le ni du grain de bois du groupe E-P-S.

Combinaison dessences Dsignation commercialeIdenti cation de lestampille

de qualit

Sapin DouglasMlze de lOuest

Douglas FirWestern Larch

Douglas-Mlze D Fir-L (N)

Pruche de lOuestSapin gracieux

Paci c Coast HemlockAmibilis Fir

Pruche-Sapin Hem-Fir (N)

pinette blanchepinette dEnglemannpinette noirepinette rougePin de MurrayPin grisSapin alpinSapin beaumier

White SpruceEnglemann SpruceBlack SpruceRed SpruceLodgepole PineJack PineAlpine FirBalsam Fir

pinette-Pin-Sapin

pinette-Pin-Sapin (E-P-S)ou

Spruce-Pine-Fir (S-P-F)

Toutes autres essences canadiennes classes selon les rgles NLGA, telles que :

Essences nordiques North Species (N. Species)Cdre rouge de lOuestPin rougePin argentPin blanc de lEstPeuplier faux-tremble

Western Red CedarRed PineWestern White PineEastern White PineTrembling Aspen

TABLEAU 2 Combinaisons dessences de bois duvre (NLGA, 2008)


Classe de rsistance Aspect visuel du groupe E-P-S

Slect Structural

no 1/no 2

no 3/Stud

TABLEAU 3 Fini du grain de bois du groupe E-P-S

FIGURE 6 Estampilles de qualit dun bois class visuellement par contrainte (source : CIFQ)

Agence dinspection

Classe de rsistance

Numro dusine

Groupe dessence

Schage du bois

Agence de certi cation


3.2 Caractristiques particuliresIl existe deux principaux groupes de bois offertes sur le march, soit le bois class visuellement par contrain te et le bois class mcaniquement par rsistance (MSR).

Le bois class visuellement par contrainte est le bois ayant subi une valuation visuelle des caractristiques telles que la taille et lemplacement des nuds et des fentes, linclinaison du l (grain du bois), les aches, le gauchissement et les taches. Lagence NLGA super-vise toutes les associations de producteurs ainsi que les autres agences indpendantes du Canada a n que les rgles de classi cation des sciages soient respectes et conformes aux exigences de la norme CSA O141 (CSA, 2010). Ce groupe de bois comporte les catgories du bois de charpente lgre de grande porte, de montant dossature, de solive et madrier, de poutre et longeron ainsi que poteau et gros bois.

Le bois class mcaniquement par rsistance (machine stress-rated, MSR) est un bois valu de faon non destructive par une machine de classement. Le bois MSR est valu partir dquipements fonctionnant des vitesses atteignant 365 m/min (1 200 pi/min). Ceux-ci mesurent la rigidit exionnelle de faon non destructive en exerant des forces intervalles de 150 mm (6 po) sur les deux faces larges et sur toute la longueur de chaque pice de bois. La dformation enregistre est traite par ordinateur pour en obtenir le module dlasticit moyen (E) auquel est attribue une rsistance en exion (fb). Tout comme le bois class

visuellement par contrainte, le bois MSR exige tout de mme un classement visuel pralablement lva-luation mcanique.

3.2.1 Bois de catgorie charpentelgre de grande porte etmontant dossature

Selon la norme CSA O86, les bois rgis par ces deux catgories doivent possder les dimensions indiques au tableau 4. Le bois utilis dans la construction ossature lgre (aussi appele la construction plate-forme) provient habituellement de ces catgories. Les bois de dimension 2 x 3 et 2 x 4 nominale, ayant une face troite de 38 mm et une grande face de 64 mm et 89 mm respectivement, se retrouvent dans ces catgories.

Les rsistances prvues et les modules dlasticit des bois de cette catgorie sont indiqus au tableau 5.3.1A de la norme CSA O86.

3.2.2 Bois de catgorie solive et madrier, poutre et longeronet poteau et gros bois

Les bois rgis par cette catgorie doivent possder les dimensions indiques au tableau 5. Le bois utilis dans la construction en gros bois duvre, au sens

Catgorie Face troite Grande face Classe de rsistance

Charpente lgre de grande porte 38 89 mm (1 3 po) 38 89 mm (1 3 po) Select Structural, no 1, no 2, no 3

Montant dossature 38 89 mm (1 3 po) 38 mm et plus (1 po et plus) Stud

TABLEAU 4 Dimensions du bois de catgorie charpente lgre de grande porte et montant dossature (CSA, 2009)

Catgorie Face troite Grande face Classe de rsistance

Solive et madrier 38 89 mm (1 3 po) 114 mm et plus (4 po et plus) Select Structural, no 1, no 2, no 3

Poutre et longeron 114 mm et plus (4 po et plus)Au moins 51 mm (2 po)

de plus que la face troiteSelect Structural, no 1, no 2

Poteau et gros bois 114 mm et plus (4 po et plus)Maximum de 51 mm (2 po) de plus que la face troite

Select Structural, no 1, no 2

TABLEAU 5 Dimensions du bois de catgorie poutre et longeron (CSA, 2009)


du Code national du btiment 2005 (CNBC), se retrouve habituellement dans ces catgories. Lorsquun lment de bois utilis dans une construction ossature lgre de bois excde les dimensions indiques au tableau 4, il se retrouvera ainsi dans la catgorie Solive et madrier . Les bois de dimension 2 x 6 nominale et plus, ayant une face troite de 38 mm et une grande face de 140 mm et plus, se retrouvent dans cette catgorie.

Les rsistances prvues et les modules dlasticit des bois de ces catgories sont indiqus au tableau 5.3.1A de la norme CSA O86 (catgorie solive et madrier), au tableau 5.3.1C (catgorie poutre et longeron) et au tableau 5.3.1D (catgorie poteau et gros bois).

3.2.3 Bois classs mcaniquementpar rsistance (MSR)

Les bois rgis par cette catgorie doivent possder les dimensions indiques au tableau 6

Ce type de bois se retrouve la plupart du temps dans la fabrication des produits de bois dingnierie structu-raux tels que les poutrelles en I et ajoures, le bois lamell-coll et les fermes de toit connecteurs mtalliques. Cependant, il est galement possible dutiliser du bois MSR dans la construction de murs colombages et de refend ncessitant une plus grande rsistance en exion et en compression ainsi quune plus grande rsistance latrale (effet du cf cient Jsp tel que lindique larticle 9.4.3 de la norme CSA O86).

Lestampille de classi cation dun bois MSR indique la contrainte admissible en exion (Fb en lb/po) et le module dlasticit moyen (E en millions de lb/po) qui lui ont t assigns ( gure 7). Par exemple, dans le cas du bois MSR 1 650Fb -1.5E, les contraintes admissibles correspondent 1 650 lb/po en exion (11,4 MPa) et 1,5 x 106 lb/po pour le module dlasticit moyen (10 300 MPa). Il est noter que cette notation est base sur le calcul aux contraintes

admissibles et non selon le calcul aux tats limites. Selon la norme CSA O86, une rsistance prvue en exion de 23,9 MPa est en effet assigne un bois MSR 1 650Fb-1.5E contrairement une contrainte de 11,4 MPa indique par sa notation. Les classi -cations courantes du bois MSR sont le 1 650Fb-1.5E, le 2 100Fb-1.8E et le 2 400Fb-2.0E.

Les rsistances prvues et les modules dlasticit des bois de cette catgorie sont indiqus au tableau 5.3.2 de la norme CSA O86. Il est noter que les rsistances prvues en cisaillement ne sont pas fonction de la classe de rsistance et doivent tre assignes selon les essences de bois appropries partir du tableau 5.3.1A de la norme CSA O86.

Par ailleurs, le coef cient de dimension (KZ) pour le bois class mcaniquement par rsistance doit tre gal 1,00, lexception des coef cients de dimen-sion en cisaillement (KZv) en compression parallle au l (KZc) et en compression perpendiculaire au l (KZcp) qui doivent tre dtermins conformment larticle 5.4.5.3 de la norme CSA O86.

TABLEAU 6 Dimensions des bois classs mcaniquement par rsistance (NLGA, 2010)

Dimension nominale (po)

Dimension relle

paisseur (face troite)

1112

19 mm ( po)25 mm (1 po)

32 mm (1 po)38 mm (1 po)

Largeur (face large)

234568

1012

38 mm (1 po)64 mm (2 po)89 mm (3 po)

114 mm (4 po)140 mm (5 po)184 mm (7 po)235 mm (9 po)

286 mm (11 po)

FIGURE 7 Estampille de qualit dun bois class mcaniquement par rsistance (source : CIFQ)

Agence dinspection

Numro dusine

Classe de rsistance

Groupe dessence

Schage du bois

Bois class mcaniquement par rsistance


4.1 Caractristiques gnralesLe terme bois de charpente composite , aussi appel Structural Composite Lumber ou SCL, sert dcrire une famille de bois dingnierie structuraux fabriqus partir de collage de placages ou de copeaux de bois au moyen dun adhsif hydrofuge formant un lment plein semblable un bois de sciage tradi-tionnel. Ces produits servent substituer lutilisation dlments de bois traditionnels comme les solives, poutres, longerons, linteaux, montants et colonnes et sont gnralement limits des applications en milieu sec conformment la norme CSA O86.

ce jour, il nexiste aucune norme canadienne rgissant la fabrication et lvaluation des bois de charpente composites. Cependant, au Canada, les bois SCL sont valus par le CCMC (2005) selon un guide technique dvelopp partir de la norme amricaine ASTM D5456 (2009). Cette dernire procure linformation pertinente relative la fabrication et lvaluation de ces produits. Ces bois SCL se divisent en trois catgo-ries principales :

1. Bois de placages strati s (LVL ou Laminated Veneer Lumber, gure 8);

2. Bois copeaux parallles (PSL ou Parallel Strand Lumber, gure 9);

3. Bois de longs copeaux lamins (LSL ou Laminated Strand Lumber, gure 10).

FIGURE 8 Bois de placages strati s (LVL)

FIGURE 9 Bois copeaux parallles (PSL)

FIGURE 10 Bois de longs copeaux lamins (LSL)

Dans les trois catgories, la direction du l des placages (grain de bois) et les copeaux sont essentiellement orients paralllement au sens de la longueur de la poutre ou de la colonne. Ces bois de charpente composites sont fabriqus en pices rectilignes et doivent tre uniquement utiliss dans un milieu sec conformment lesprit de la norme de calcul CSA O86. Ces produits sont plus stables dimensionnellement que les bois de sciage traditionnels puisque leurs constituants ont t schs une plus faible teneur en humidit avant la fabrication.

4 Bois de charpente composite


Par ailleurs, et contrairement au bois lamell-coll, les bois de charpente composites ne possdent pas dorientation verticale propre ou de cambrure. Puisquils nont pas de ct suprieur ou infrieur, ils peuvent donc tre installs sur le chant dun ct ou de lautre sans in uencer ses rsistances.

4.2 Caractristiques particulires

4.2.1 Bois de placages strati s (LVL)Comme leur nom lindique, les bois de placages strati s sont constitus de placages superposs et colls laide dadhsifs phnoliques tels que le phnol-rsorcinol, le phnol-formaldhyde ou le phnol-rsorcinol-formaldhyde. Contrairement un contre-plaqu, lorientation du l dun bois LVL est norma le-ment parallle la longueur de la pice ( gure 11). Les placages, obtenus par le droulage de billes de bois, sont habituellement de lordre de 3,2 mm (1/8 po) dpaisseur, tout en ne dpassant pas 6,4 mm ( po). La gure 12 montre le hall dentre dun centre de recherche o le bois LVL a t utilis comme lment structural des colonnes composes et des pannes de toiture.

FIGURE 11 Orientation du l des placages dun contreplaqu (en haut) et dun LVL (en bas)

FIGURE 12 Bois LVL dans le hall dentre de FPInnovations Qubec

Lutilisation de placages dans la fabrication du bois LVL rsulte en une meilleure distribution des nuds, de la pente du l et tous les autres dfauts naturels prsents dans une bille de bois. Par ailleurs, les placages sont valus visuellement, et parfois par essais non destructifs, permettant de trier et de positionner les placages de meilleure qualit aux endroits o une plus grande rsistance est ncessaire (habituellement en surface).

Plusieurs essences de bois peuvent tre utilises de faon homogne ou mixte dans les bois LVL. Les essences les plus communes sont le peuplier faux-tremble, le sapin Douglas, le pin du sud, la pruche occidentale, le tulipier dAmrique, le tulipier de Virginie et leucalyptus (en minime proportion).

Les bois LVL ntant pas directement cits dans le CNBC, ces produits sont ainsi des solutions de rechange aux bois de sciage traditionnels servant de poutres, linteaux, colonnes et montants de mur de grande hauteur lorsquune construction combustible est autorise conformment aux exigences du CNBC.


Les rapports dvaluation mis par le CCMC font tat de cette approbation comme solution de rechange.

Dimensions disponibles

Les bois de placages strati s sont habituellement fabriqus en lment de 45 mm dpaisseur (1 po) de diverses hauteurs (tableau 7). Il est noter que certains fabricants ont des bois de placages strati s en paisseur pleine de 89, 133 et 178 mm (3 po, 5 po et 7 po). Les lments peuvent aller jusqu 20 m (60 pi) de longueur permettant ainsi une utilisa-tion en portes continues. Cependant, les fabricants produisent gnralement jusqu une longueur de 14,6 m (48 pi) en raison des restrictions du transport.

TABLEAU 7 Dimensions courantes des bois LVL

LargeurPoutre/linteau

HauteurColonne Largeur

(mm) (po) (mm) (po)

45, 89, 133, 178 mm(1, 3, 5, 7 po)

140184235241286302356406457508559610

5 7 9 9 11 11 7/8141618202224

111140184235241

-----

-

4 3/85 7 9 9

-----

-

4.2.2 Bois copeaux parallles (PSL)

Les bois copeaux parallles sont essentiellement des bois reconstitus de copeaux de placages superposs et orients paralllement la longueur de la pice, puis colls laide dun adhsif phnolique du type phnol-formaldhyde. Selon la norme ASTM D5456, la plus petite dimension des copeaux ne doit pas dpasser 6,4 mm ( po) et leur longueur moyenne doit tre au moins 300 fois plus grande que cette plus petite dimension.

Plusieurs essences de bois peuvent tre utilises de faon homogne ou mixte dans les bois PSL. Les essences les plus communes sont le sapin Douglas, le pin du sud, la pruche occidentale, le tulipier dAmrique et lrable rouge.

Il existe ce jour un seul produit PSL, soit le Parallam de la compagnie Weyerhaeuser. Le bois PSL est une solution de rechange aux bois de sciage traditionnels servant de poutres, linteaux, colonnes et montants de mur de grande hauteur lorsquune construction combustible ou en gros bois duvre est autorise conformment aux exigences du CNBC. Les rapports dvaluation mis par le CCMC font tat de cette approbation comme solution de rechange. La gure 13 montre la baie vitre dun centre commercial o le bois PSL a t utilis comme lment structural des colonnes elliptiques.

FIGURE 13 Bois PSL au centre commercial Central City Surrey (C.-B.) (photos : StructureCraft Builders)



Les bois PSL sont fabriqus habituellement en lment plein de 45, 89, 133 et 178 mm dpaisseur (1, 3, 5 et 7 po) de diverses hauteurs (tableau 8). Les l-ments peuvent aller jusqu 20 m (60 pi) de longueur permettant ainsi une utilisation en portes continues. Cependant, lunique fabricant produit gnralement jusqu une longueur de 14,6 m (48 pi) en raison des restrictions du transport.

TABLEAU 8 Dimensions courantes des bois PSL

LargeurPoutre / linteau


(mm) (po) (mm) (po)

45, 89, 133, 178 mm(1, 3, 5, 7 po)

235241286302356406476483

9 9 11 11 7/81416

18 19

89133178

-----

3 5 7-----

4.2.3 Bois de longs copeaux lamins (LSL)

Les bois de longs copeaux lamins sont analogues aux bois PSL, soit essentiellement des bois reconstitus de copeaux de placages superposs et orients parall-lement la longueur de la pice, puis colls laide dun adhsif base disocyanate (du type mthy lne diphenyl diisocyanate ou MDI). Selon la norme ASTM D5456, la plus petite dimension des copeaux ne doit pas dpasser 2,54 mm (1/10 po) et leur longueur moyenne doit tre au moins 150 fois plus grande que cette plus petite dimension.

Plusieurs essences de bois peuvent tre utilises de faon homogne ou mixte dans les bois LSL. Les essences les plus communes sont le pin du sud, le tulipier dAmrique, lrable rouge et le peuplier faux-tremble.

Il existe ce jour deux produits LSL, soit le TimberStrand de la compagnie Weyerhaeuser et le SolidStart de la compagnie Louisiana-Paci c. Tout comme les bois LVL et PSL, ces bois LSL sont des solutions de rechange aux bois de sciage traditionnels servant de linteaux, poutres, solives de rive et montants de mur de grande hauteur lorsquune construction combustible est autorise conformment aux exigences du CNBC. Les rapports dvaluation mis par le CCMC font tat de cette approbation comme solution de rechange. La gure 14 montre la toiture dune station de train de banlieue o le bois LSL a t utilis comme revtement cintr et sous-tendu.

FIGURE 14 Bois LSL la station de train Gilmore Burnaby (C.-B.) (photos : StructureCraft Builders)



Les bois LSL sont fabriqus habituellement en lment plein de 45 et 89 mm dpaisseur (1 et 3 po) de diverses hauteurs (tableau 9). Les lments peuvent aller jusqu 18,3 m (60 pi) de longueur permettant ainsi une utilisation en portes continues. Cependant, les fabricants produisent gnralement jusqu une longueur de 14,6 m (48 pi) en raisons des restrictions du transport.

TABLEAU 9 Dimensions courantes des bois LSL

LargeurPoutre / linteau


(mm) (po) (mm) (po)

45 et 89 mm(1 et 3 po)

111140184219235241286302356406

4 3/85 7 8 5/89 9 11 11 7/81416

89111140184219

-----

3 4 3/85 7 8 5/8

-----

4.3 FabricationPuisque les bois dingnierie structuraux sont des l-ments de charpente en bois propritaires, les mthodes de fabrication sont plus souvent quautrement propres chaque fabricant.

De plus, puisque les matriaux utiliss sont trs varis, le procd de fabrication est galement vari a n daccommoder ces diffrents matriaux. ce jour, il nexiste aucune norme canadienne rgissant la fabri-cation des bois de charpente composites. Cependant, tel quil a t mentionn prcdemment, le guide technique publi par le CCMC renvoie la norme amricaine ASTM D5456 quant la fabrication et lvaluation de ces produits.

La fabrication de ces types de bois dingnierie com-porte quatre principales tapes et sont reprsentes la gure 15 et la gure 17. Ces quatre tapes sont :

1. Droulage des placages et dcoupe des copeaux

Le droulage des placages et la dcoupe des copeaux se font au tout dbut de la fabrication. Cest cette tape o lutilisation de la ressource est optimise car les placages qui ne sont pas aptes la fabrication du bois LVL peuvent sav-rer adquats pour la fabrication des bois PSL et/ou LSL.

2. Schage des placages et des copeaux

Tout comme lors de la fabrication dautres produits de bois dingnierie, le contrle de la teneur en humidit des placages et des copeaux est trs important a n doptimiser les conditions dencollage et la stabilit dimensionnelle du pro-duit ni. Tous les matriaux doivent tre schs une teneur en humidit dquilibre approximative de 8 %. Ils doivent galement tre conditionns lair ambiant, mais une temprature dau moins 10 C (50 F).

3. Assemblage, encollage et durcissement de ladhsif

La fabrication du bois LVL ncessite un agen-cement longitudinal des placages sur lesquels un adhsif est pralablement appliqu sur leur surface ( gure 16). Les placages sont ensuite presss hydrauliquement lpaisseur requise tout au long du durcissement de ladhsif. Pour la fabrication des bois PSL et LSL, les copeaux sont enrobs dadhsif avant dentrer dans la presse hydraulique o ils seront comprims aux dimensions usuelles tout au long du durcissement de ladhsif. Le temps de durcissement et les conditions requises dpendent du type dadhsif utilis et sont propres chaque fabricant.

4. Dcoupe et mise en paquets

Aprs le durcissement de ladhsif, les poutres et colonnes sont ensuite coupes aux dimen-sions dsires. Finalement, elles sont empiles en paquets et emballes pour la livraison.


FIGURE 16 Agencement des placages dun bois LVL

FIGURE 15 Fabrication du bois de placages strati s (LVL)

1. Droulage des placages

1. Dcoupe des placages

2. Schage des placages

4. Mise en paquets

4. Dcoupe aux dimensions



FIGURE 18 Agencement des copeaux dun bois PSL

FIGURE 19 Agencement des copeaux dun bois LSL

FIGURE 17 Fabrication du bois copeaux parallles (PSL) et copeaux longs lamins (LSL)

1. Droulage des placages

1. Dcoupe des placages

2. Schage des placages

4. Mise en paquets

4. Dcoupe aux dimensions



4.4 Contrle de la qualitLa performance anticipe des bois SCL dpend de la qualit des matriaux entrant dans la fabrication ainsi que du procd de fabrication. Puisque chaque fabri-cant utilise diffrentes sources dapprovisionnement et un procd de fabrication diffrent, ces produits de bois structuraux propritaires doivent tre fabriqus suivant un programme de contrle de la qualit. Ce dernier est plac sous la responsabilit dune agence de certi cation indpendante a n dassurer que le fabricant est conforme toutes les exigences appropries du guide technique du CCMC et de la norme CSA O86, et de dmontrer que les valeurs de rsistance sont maintenues au cours de la production.

Comme il a t mentionn la section 4.3, il nexiste ce jour aucune norme canadienne rgissant la fabri-cation des bois SCL. Cependant, le guide technique publi par le CCMC renvoie la norme amricaine ASTM D5456 a n de dterminer le niveau minimal de contrle de la qualit.

4.5 NormalisationLes bois SCL ont vu le jour en 1960 avec la naissance du bois LVL et sont depuis largement utilises en Amrique du Nord (PFS, 1997). Par ailleurs, puisquil existe une large gamme de fabricants de bois SCL sur le march et que la slection dun bois SCL peut savrer fastidieuse pour un concepteur ayant peu ou pas de connaissances dans le domaine, la ncessit dune normalisation base sur la performance devient invitable.

Une normalisation base sur la performance a pour but de simpli er les caractristiques et les rsistances, linstallation ainsi que linspection au chantier. Il est relativement facile de normaliser les diffrents produits par rapport leurs rsistances (performances). Cette normalisation consiste en plusieurs sries de bois SCL auxquelles sont associes des rsistances prvues semblables. Les bois SCL rpondant aux exigences de performance dune srie quelconque peuvent tre assignes cette srie particulire, peu importe le type de bois (LVL, PSL ou LSL). Le tableau 10 et le tableau 11 indiquent les caractristiques habituelles pour des sries de bois SCL offerts au Qubec.

SrieModule

dlasticitFlexion Cisaillement

Compression parallle au l

Compression perpendiculaire

au l 1

Produits disponibles

E(MPa)

fb (MPa)

fv (MPa)

fc(MPa)

fcp(MPa)

SCL - 1.5ESCL - 1.7ESCL - 1.8ESCL - 1.9ESCL - 2.0ESCL - 2.1E

10 30011 70012 40013 10013 80014 500

25,8029,7031,7033,6035,6037,55

2,653,603,603,603,653,65

21,9526,2028,3530,4532,6034,75

6,959,059,359,359,359,35

LSL et LVLLVLLVLLVL

LVL et PSLLVL

1. Les rsistance prvues en compression perpendiculaire au l sont pour des lments poss sur la face troite (de chant), tels que des poutres et des solives.

TABLEAU 10 Rsistances gnriques prvues des bois SCL (mtrique)

SrieModule

dlasticitFlexion Cisaillement

Compression parallle au l

Compression perpendiculaire

au l 1

Produits disponibles

E(x106 lb/po)

fb (lb/po)

fv (lb/po)

fc(lb/po)

fcp(lb/po)

SCL - 1.5ESCL - 1.7ESCL - 1.8ESCL - 1.9ESCL - 2.0ESCL - 2.1E

1,51,71,81,92,02,1

3 7404 3104 5954 8755 1605 445

385520520520530530

3 1803 8004 1104 4204 7305 040

1 0101 3151 3551 3551 3551 355

LSL et LVLLVLLVLLVL

LVL et PSLLVL

1. Les rsistance prvues en compression perpendiculaire au l sont pour des lments poss sur la face troite (de chant), tels que des poutres et des solives.

TABLEAU 11 Rsistances gnriques prvues des bois SCL (imprial)


Bien que ces produits sont habituellement utiliss comme lments chis, tels quune poutre ou un lin-teau, les valeurs indiques peuvent tre applicables pour des colonnes. Cependant, les rsistances dune colonne en bois SCL sont habituellement lgrement infrieures celles dune poutre (par exemple, un l-ment class comme une poutre de srie 2.0E sera habituellement class comme une colonne de srie quivalente 1.8E). Il est fortement recommand de consulter la documentation technique des divers fabricants de bois SCL a n dobtenir les vritables rsistances respectives pour lutilisation comme lment chi ou comprim.

4.6 EstimationPuisquil y a plusieurs sries de bois SCL, il est parfois dif cile de dterminer quelle srie sera la plus cono-mique. Le cot dun bois SCL est bas sur le volume de bois et est habituellement donn au mtre linaire (ou au pied linaire) selon lpaisseur ou la largeur du produit. La section transversale la plus petite procurant le meilleur ratio de sollicitation devrait savrer comme la meilleure option. Les divers fournisseurs de bois SCL peuvent tablir un prix relativement prcis et dtaills selon la composition de la poutre ou de la colonne.

4.7 Identi cationGnralement, les bois SCL comportent plusieurs informations crites sur le ct ( gure 20 et gure 21). Les informations courantes sont les suivantes :

a) type de produit (srie),b) nom du fabricant,c) numro de lusine de fabrication,d) agence dinspection indpendante,e) codi cation de la date de fabrication

des ns de contrle de la qualit,f) numro du rapport dvaluation

du CCMC pour lusage au Canada.

FIGURE 20 Exemple didenti cation dun bois LVL (source : LVL Global)

Fabricant

Rapport(s) dvaluation

Agence dinspection Numro de lusine Srie du produit (classe de rsistance)

Codi cation de la fabrication

FIGURE 21 Exemple didenti caton dun bois PSL (source : Weyerhaeuser)

Fabricant

Srie du produit (classe de rsistance)

Type de produit Agence dinspection

Rapport(s) dvaluation Codi cation de la fabrication

Numro de lusine


Le bois lamell-coll (BLC), aussi appel glued-laminated timber ou glulam, est le plus ancien produit structural coll (au-del de 100 ans). Ce produit structural aurait vu le jour en Allemagne en 1890. Cette technologie a ensuite t utilise aux tats-Unis en 1934 pour la construction dun gymnase du Peshtigo High School de ltat du Wisconsin. Des arches trois rotules, de 20 m de porte, ont servi riger le gymnase de cet-te cole. Un deuxime btiment a vu le jour quelques semaines plus tard, le USDA Forest Products Labora-tory situ Madison dans le Wisconsin. Ce btiment est toujours en service. cette poque, lacier tait majoritairement le produit structural envisag par les ingnieurs. Malgr ce fait, larchitecte allemand Max Hanisch a russi convaincre les principales parties intresss, notamment les ingnieurs, utiliser le bois lamell-coll. Premirement, le BLC remplit deux fonc-tions en mme temps, soit structurale et dapparence. Les lments de BLC peuvent demeurer apparents alors que la charpente mtallique doit tre recouverte de matriaux de nition. Deuximement, le BLC pro-cure une meilleure rsistance au feu comparativement la charpente mtallique o elle doit tre recouverte dune protection contre le feu. Lors de lappel doffres incluant tous les aspects supplmentaires de nition lis la charpente mtallique, le systme allemand en

BLC sest avr plus conomique que loption tradi-tionnelle en acier (Rhude, 1996). Il est intressant de constater que les arguments invoqus en 1934 sont toujours valides aujourdhui.

5.1 Caractristiques gnralesCe produit de bois dingnierie structural est fabriqu partir de collage de lamelles au moyen dun adhsif hydrofuge et rsistant aux hautes tempratures confor-mment aux exigences de la norme CSA O177 (2006). Les lamelles sont toujours orientes paralllement au sens de la longueur de la poutre ou de la colonne. Un BLC peut tre fabriqu en pices rectilignes ou cintres et peut ainsi tre utilis sous diverses formes allant dune poutre droite une arche circulaire ou une ferme triangule de trs longue porte ( gure 22 et gure 23). Il peut tre utilis dans un milieu sec ou humide conformment lesprit de la norme CSA O86. Son utilisation en milieu humide ncessite par contre certains aspects de protection et de conception supplmen-taires a n de prvenir une dtrioration prmature. Il est recommand de consulter le Guide des bonnes pratiques pour la construction commerciale en gros bois duvre et dingnierie (cecobois, 2011) pour obtenir de plus amples informations.

FIGURE 22 Gare intermodale de Saint-Jrme FIGURE 23 Hangar aronautique ExcelTech Dorval

5 Bois lamell-coll


Arches et poutres cintres

Les lments en BLC tant fabriqus partir de plusieurs lamelles de bois, une grande varit de formes est possible, incluant des lments courbs. Les minces lamelles peuvent en effet facilement tre cintres avant le collage pour former des lments courbes de grandes dimensions permettant ainsi de raliser de grands espaces ouverts, tel que des com-plexes sportifs ( gure 24).

FIGURE 24 Arche circulaire du Stade de soccer Chauveau Qubec (photo : Stphane Groleau)

Les arches reprsentent une forme structurale ef cace pour la rsistance aux charges verticales rparties sur de longues portes. La forme de larche permet de rduire les moments de exion jusquau point o lorsquune arche parabolique est utilise sous un chargement uniformment rparti, les efforts de exion disparaissent, entranant uniquement des efforts de compression pure. Les efforts de pousse latrale sont par contre considrables et doivent tre adqua te ment repris par les fondations. De plus, une vri cation des efforts de traction perpendiculaire doit tre minu-tieusement effectue a n de ne pas occasionner des efforts parasites dans les arches.

5.2 Caractristiques particuliresLe BLC se divise en deux catgories, soit celui confor-me la norme CSA O122 (2006), aussi appel BLC gnrique , ou celui dit propritaire ( gure 25 et gure 26 respectivement). Ce dernier doit cependant tre pralablement valu et approuv par le Centre canadien des matriaux de construction (CCMC).

FIGURE 25 Bois lamell-coll gnrique (Goodlam)

FIGURE 26 Bois lamell-coll propritaire (Nordic Lam)

5.2.1 Bois lamell-coll gnrique (selon CSA O122)

Ce type de BLC est reconnu directement dans la nor-me de calcul des charpentes en bois CSA O86. Les rsistances, les dimensions et les groupes dessences de bois prvues sont dicts par la norme CSA O122. La notation des diverses classes de contrainte est base sur la notation amricaine selon le calcul aux contraintes admissibles. Par exemple, pour un bois lamell-coll 20f-EX, la notation de la contrainte de exion admissible (20f) correspond une valeur de 2 000 lb/po (13,8 MPa) alors que, selon la norme CSA O86 et le calcul aux tats limites, une rsistance prvue en exion de 25,6 MPa (3 700 lb/po) lui est assigne.

Les classes dessences de bois utilises et recon-nues dans la norme CSA O122 sont 1) le pin tordu, le pin gris et (ou) lpinette, 2) le sapin Douglas et le mlze occidental et 3) la pruche et le sapin gracieux. Cette dernire classe dessence est par contre plus rare sur le march de lest du Canada.


La rsistance dun BLC est dtermine par lagence-ment des lamelles selon la distribution des contraintes au travers de la section transversale. Par exemple, lorsquune poutre de section rectangulaire est soumise des efforts de exion, les lamelles externes seront les plus sollicites axialement (traction ou compres-sion) et seront donc les lamelles o les exigences de rsistances seront les plus svres ( gure 27). La dtermi nation des efforts maximaux que la pice aura supporter prcise lagencement et le nombre de lamelles dans la pice nale. La norme CSA O122 dicte lagencement des lamelles, selon les exigences de rsistance propres chacune, en fonction de la classe de contrainte prvue du BLC. cet effet, il existe quatre classes de contrainte pour le BCL conformment la norme CSA O122 et se regrou-pent selon les usages dmontres au tableau 12.

Comme lindique le tableau 12, deux types de cat-gories de poutres en BLC sont offerts selon la norme CSA O122, soit les catgories EX et E o ces notations signi ent respectivement que les lamelles sont places symtriquement par rapport laxe neutre de la poutre (EX) ou de faon asymtrique (E). La catgorie EX est utilise habituellement pour des lments soumis des inversions de contraintes de exion ( gure 28), comme dans le cas dune poutre en portes continues, alors que la catgorie E sera principalement utilise pour des lments qui ne seront pas soumis de fortes inversions de contrain-tes de exion, comme dans le cas dune poutre en porte simple.

FIGURE 27 Distribution des contraintes axiales (m) et de cisaillement (o) dun lment chi

Classe de contrainte Usage

20f-E24f-E

Classes destines aux poutres simples ou aux endroits non sujets aux fortes inversions de contraintes (un porte--faux par exemple) dont la rsistance en exion positive nest pas gale celle ngative (Fb+ & Fb-).

20f-EX24f-EX

Classes destines aux poutres continues, poteaux de contreventement et arches soumises de forts moments dans une direction ou une autre dont la rsistance en exion positive est gale celle ngative (Fb+ = Fb-).

12c-E, 16c-E Classes destines aux colonnes soumises des contraintes axiales de compression 1.

14t-E, 18t-E Classes destines aux lments demandant une grande rsistance en traction.

1. Une colonne peut galement tre dune classe de contrainte f-EX si une rsistance combine accrue en exion et en compression est requise.

TABLEAU 12 Classes de contrainte du bois lamell-coll selon CSA O122


Puisque ces lments peuvent ainsi tre fabriqus de faon symtrique ou asymtrique, ils doivent tre instal-ls adquatement a n que le ct le plus rsistant se retrouve bel et bien du bon ct. Une indication telle que Top est habituellement inscrite sur le produit de type E a n de bien voir le ct suprieur ( gure 29).

FIGURE 29 Indication dun bois lamell-coll dbalanc (photo : APA-EWS)


Le tableau 13 indique les largeurs nies courantes du BLC rectilignes. Cependant, ce bois peut tre fabriqu sur mesure selon les dimensions requises. Les lments de BLC peuvent aller jusqu 18,9 m (62 pi) de longueur pour les lments rectilignes et 24 m (78-9) pour les lments courbs et les arches permettant ainsi datteindre de trs longues portes ou dutiliser des portes continues.

TABLEAU 13 Dimensions courantes du bois lamell-coll CSA O122 (lment rectiligne)

Largeur Hauteur

(mm) (po) (mm) (po)

80105130175215225265275315365415465515

3 1/84 1/85 1/86 7/888 7/810 3/810 7/812 3/814 3/816 3/818 3/820

76 mm et plus(en multiple de 38 mm)

3 po et plus(en multiple de 1 po)

FIGURE 28 Poutre symtrique (EX) trois zones de rigidit exionnelle

b) Transformation des sections

b

b2

b3

a) Distribution des modules dlasticit (E1 > E2 > E3)

d1 d2 d3

b

E1

E2

E3

E2

E1

c) Distribution des contraintesf1

f2

f3


5.2.2 Bois lamell-coll propritaireUn bois lamell-coll propritaire est un produit dont la con guration, les essences de bois, la longueur des lamelles ou toutes autres exigences qui ne sont pas conformes la norme CSA O122, mais dont la fabri-cation nale permet de respecter sensiblement les mmes classes de contrainte 20f et 24f a n dauto-riser une substitution directe au BLC gnrique dcrit prcdemment. Tel quil a t mentionn la section 5.2, ces produits propritaires doivent cependant tre pralablement valus et approuvs par le Centre canadien des matriaux de construction (CCMC).

Le produit Nordic Lam est un exemple de bois lamell-coll propritaire dans le sens o les dimensions des lamelles ne concordent pas entirement avec les exigen-ces de la norme CSA O122. Ladhsif et le procd de fabrication sont toutefois conformes aux exigences de la norme CSA O177 et les classes de contrainte publies sont analogues celles des BLC gnriques.

5.3 FabricationLa fabrication du bois lamell-coll (BLC) est rgie par la norme CSA O122. De plus, le CNBC exige que les lments en BLC soient fabriqus dans une usine conforme aux exigences de la norme CSA O177 (2006).

La fabrication de ces types de bois dingnierie com-porte quatre principales tapes qui sont reprsentes la gure 30. Ces quatre tapes sont :

1. Rception et entreposage des matriaux (lamelles)

Tout comme au moment de la fabrication dautres produits de bois dingnierie, le contrle de la teneur en humidit des matriaux des lamelles est trs important a n doptimiser les conditions dencollage et la stabilit dimensionnelle du produit ni. Tous les matriaux doivent tre schs une teneur en humidit dquilibre comprise entre 7 % et 15 %.

2. Classement et essai non destructif de rigidit des lamelles

Toutes les lamelles doivent subir un classement visuel. De plus, toutes les lamelles doivent tre values par un essai non destructif de rigidit.

3. Usinage, encollage et assemblage des lamelles et montage des poutres

Les extrmits des lamelles sont ensuite usines selon la gomtrie des joints entures multiples du fabricant. Les fabricants de lEst canadien utilisent majoritairement des joints horizontaux (pro ls des entures sur la face troite) alors que les fabricants de lOuest canadien utilisent des joints verticaux (pro ls des entures sur la face large). Ladhsif laboutage est appliqu et les lamelles sont aboutes les unes aprs les autres a n de former de longues lamelles. Les lamelles sont par la suite achemines au montage des poutres (encollage sur les faces larges), selon lagen cement des classes de qualit des lamelles.

4. Durcissement de ladhsif et nition des poutres

Avant le durcissement de ladhsif utilis au moment du montage des poutres, les lments cintrs sont achemins vers une table de durcisse ment o la forme gomtrique leur est attribue. Pour leur part, les lments rectilignes continuent habituellement leur durcissement dans la chane de production. Une fois le durcis-sement complt, les lments sont coups aux dimensions dsires et poncs. Ensuite, la nition est effectue selon la classe daspect choisie. Finalement, ils sont empils en paquets et emballs pour la livraison.

5. Usinage des pices

Selon la conception, les lments peuvent tre usins partir de machines commandes num-riques a n deffectuer notamment les entailles pour les appuis et les plaques mtalliques internes ainsi que les percements pour les attaches (les boulons par exemple).


5.4 Contrle de la qualitTout comme les bois SCL, la performance anticipe des BLC dpend de la qualit des matriaux entrant dans la fabrication ainsi que du procd de fabrica-tion. Puisquil existe deux types de produits en BLC, chaque fabricant peut utiliser diffrentes sources dapprovisionnement et un procd de fabrication dif-frent. Les deux types de produits doivent cependant tre fabriqus suivant un programme de contrle de la qualit. Ce dernier est plac sous la responsabi-lit dune agence de certi cation indpendante a n dassurer que le fabricant est conforme toutes les exigences appropries des normes CSA O86, O122, O177 et (ou) celles du CCMC, et de dmontrer que les valeurs de rsistance sont maintenues au cours de la production.

5.5 EstimationPuisquil y a plusieurs sries et dimensions de BLC, il est parfois dif cile de dterminer quelle srie ou dimen sion sera la plus conomique. Le cot dun BLC est bas sur le volume de bois et est habituellement donn au mtre cube (ou au pied mesure de planche, pmp) selon la classe daspect du produit (industrielle, commerciale ou qualit). La section transversale la plus petite procurant le meilleur ratio de sollicitation devrait savrer la meilleure option. Les divers fournis-seurs de BLC peuvent fournir un prix relativement prcis et dtaill selon la composition de la poutre ou de la colonne.

FIGURE 30 Fabrication dun bois lamell-coll

1. Rception et entreposage des matriaux (lamelles)

2. Classement et essai non destructif de rigidit des lamelles

3. Assemblage, encollage et durcissement de ladhsif (joints entures multiples)

4. Durcissement de ladhsif (lment complet)

4. boutage, ponage, nition et mise en paquets

3. Montage des poutres et encollage nal

3. Usinage des lamelles


5.6 Identi cationGnralement, les BLC comportent plusieurs informa-tions crites sur le ct ( gure 31 et gure 32). Les informations courantes sont les suivantes :

a) type de produit (srie et essence de bois),b) nom du fabricant,c) numro de lusine de fabrication,d) agence dinspection indpendante,e) codi cation de la date de fabrication des ns

de contrle de la qualit,f) numro de conformit aux normes CSA ou

du rapport dvaluation du CCMC pour lusage au Canada.

6 Adhsifs structurauxLe bois de charpente composite et le bois lamell-coll sont des produits dingnierie colls partir dadhsifs hydrofuges structuraux de haute performance. Ces adhsifs servant coller des lments de bois dans la fabrication des bois dingnierie structuraux doivent rpondre aux exigences de rsistance mcanique, de durabilit (dlamination) et de dformation prescrites dans les normes CSA O112.6, O112.7, O112.9 ou O112.10 (CSA, 2001a ; 2001b ; 2004 ; 2008) selon le type dadhsif utilis ainsi que lapplication anticipe du produit (milieu sec ou humide). Il existe deux cat-gories dadhsifs utiliss dans la fabrication des bois

FIGURE 31 Identi cation dun BCL conforme la norme CSA O122 (source : APA-EWS)

(2)

(5)

(1)

(3)

(4)

(6)

Lgende (1) Agence dinspection(2) Classe de contrainte 20f-E, 12c-E, 16c-E,

14t-E ou 18t-E(3) Type dessence(4) Type dadhsif(5) Numro dusine(6) Rfrence aux normes

canadiennes

(1)

(4)

(5)

(7)

Lgende (1) Agence dinspection (2) Classe daspect (3) Utilisation structurale(4) Classe de contrainte (5) Exigences particulires(6) Rfrence la norme

de fabrication(7) Numro dusine

Note : Rapport dvaluation canadien et lot de production non illustrs.

FIGURE 32 Identi cation dun BLC propritaire (source : APA-EWS)

(2)(3)

(6)


dingnierie, soit les adhsifs base de rsines phnoliques et les autres types dadhsifs tels que les adhsifs base disocyanate ou base de polyurthane.

Par ailleurs, en raison de la sensibilisation accrue du public face la qualit de lair ambiant dans les btiments et des proccupations lies aux mis-sions de formaldhyde que soulve lutilisation des produits de bois structuraux colls, il est primordial de mentionner que la problmatique concernant les missions nocives provient principalement de luti-lisation des adhsifs de type ure-formaldhyde, et non de ceux de type phnolique ou MDI utiliss dans les produits de bois structuraux (APA, 2008 ; Weyerhaeuser, 2008). titre dexemple, une publi-cation du fabricant Weyerhaeuser (2008) stipule que ses produits de bois de charpente composite LVL, PSL et LSL nmettent que des quantits ngli gea bles de formaldhyde dans lair une fois en utilisation (missions infrieures 0,10 ppm). De plus, puisque les adhsifs base disocyanate ou de polyurthane ne comportent pas de phnol, de rsorcinol et de formaldhyde, il est vident que la raction chimique de durcissement de ces adhsifs ne gnre aucune mission de formaldhyde (Ashland, 2010).

6.1 Adhsifs phnoliques base de formaldhyde

Les adhsifs base de rsines phnoliques, normal-lement de couleur brune, regroupent les colles du type phnol-formaldhyde (PF), phnol-rsorcinol-formaldhyde (PRF) et rsorcinol-formaldhyde (RF) utilises pour des applications extrieures o un plan de collage hydrofuge, dune grande rsistance et dune grande performance de durabilit est requis. Ces adhsifs sont rgis par les normes CSA O112.6 et O112.7 et sont exigs par le guide technique du CCMC pour la fabrication des bois LVL et PSL.

Bien que les adhsifs couverts par ces normes soient adquats pour des applications extrieures, les produits de bois de charpente composite ne sont pas destins ce type dutilisation. De plus amples informations sur les limites dutilisation de ces produits peuvent tre obtenues dans les rapports dvaluation du CCMC.

6.2 Autres adhsifsTous les autres types dadhsifs, dont ceux base disocyanate (mthylne-di-isocyanate, MDI) ou de polyurthane, qui sont habituellement de couleur claire, doivent tre valus selon la norme CSA O112.9 si les produits sont destins des applications extrieures (en milieu humide) o un plan de colle hydrofuge, dune grande rsistance et dune grande performance de durabilit est requis. Advenant que les produits soient destins des applications intrieures seulement (en milieu sec ou une exposition limite), les adhsifs peuvent ainsi tre valus selon la norme CSA O112.10.

Il est noter que, contrairement aux normes CSA O112.6 et O112.7, les nouvelles normes CSA O112.9 et O112.10 ne sont pas limites un type dadhsif prcis et d nissent un essai de rsistance aux temp ratures leves a n de dmontrer que les degrs de rsistance au feu des assemblages raliss partir de bois de sciage traditionnels peuvent tre maintenus lorsque ces mmes assemblages sont raliss partir de produits du bois colls (par exemple, le bois de charpente joint ou de charpente composite). Lintention de cet essai de rsistance aux tempratures leves ne remplace cependant pas les exigences dessais de rsistance au feu prescrits par la norme ULC S101 (2007) et exigs dans le CNBC.

De surcrot, au moment de rdiger le prsent guide, le comit technique normatif responsable des normes de la srie CSA O112 a dcid de retirer du march les normes CSA O112.6 et O112.7 a n que tous les adhsifs structuraux soient maintenant valus conformment aux normes CSA O112.9 ou CSA O112.10 (CSA, 2011). Les futures ditions des autres normes lies de prs ou de loin CSA O112.6 et O112.7 re teront ce changement.


7.1 Bois massifLa section 5 de la norme de calcul CSA O86 dcrit les rsistances prvues, les coef cients dajustement et les quations de calcul pour les lments en bois massif. Plus prcisment, la sous-section 5.3 de la norme fournit les rsistances prvues pour les diff-rentes catgories et classes de bois duvre, alors que la sous-section 5.4 traite des divers coef cients de correction des rsistances, dnots K . Ceux-ci regroupent notamment le coef cient de dure dappli-cation de la charge (KD), le coef cient de conditions dutilisation (Ks), celui associ au traitement du bois (KT), le coef cient de systme (KH), le coef cient de dimension (KZ) et, nalement, le coef cient dentaille (KN). Ces trois derniers seront expliqus plus en dtail dans les sous-sections qui suivent.

7.1.1 Coef cient de systme du bois massif (KH)

Le coef cient de systme (KH) sapplique lorsque plusieurs lments de bois sont utiliss pour constituer un systme structural redondant, tels que les planchers solives ou les murs ossature de bois. Ce coef cient a pour fonction daugmenter les diffrentes valeurs des rsistances prvues ( exion, compression, cisail-le ment et traction) pour tenir compte dune rpartition des charges entre les nombreux lments. En raison de la variabilit naturelle du bois, la capacit structu-rale dun tel systme savre en effet plus grande que la rsistance dun seul lment.

Pour que ce coef cient soit applicable, il faut que le systme soit compos dau moins trois lments parallles espacs dau plus 610 mm (24 po). Une valeur plus leve de KH peut galement tre utilise lorsque les lments sont revtus de panneaux struc-turaux (contreplaqu ou OSB). De plus, pour le bois duvre, le coef cient de systme peut sappliquer dans le cas des lments composs chis forms dau moins deux lments de mme hauteur solida-riss ensemble au moyen de connecteurs. Larticle 5.4.4 de la norme CSA O86 donne les explications et les diffrentes valeurs de KH utiliser.

Il est noter que, dans les systmes structuraux traditionnels poutres et poteaux en bois duvre, les lments sont gnralement espacs plus de 610 mm (24 po), donc aucun partage de charges nest considr. Dans de tels cas, la valeur du coef cient de systme (KH) doit tre gale 1,0.

7.1.2 Coef cient de dimensiondu bois massif (KZ)

Le calcul des rsistances des lments de bois duvre est in uenc par un coef cient de dimension (KZ) qui tient compte de leffet que peut avoir la taille des lments sur leur rsistance. De faon simpli e, plus le volume dun lment est faible, moins il risque dy avoir prsence de dfauts naturels et, donc, meilleure sera sa rsistance.

Les rsistances en exion, en cisaillement et en traction sont fonction dun coef cient de dimension (KZb, KZv et KZt) indiqu au tableau 5.4.5 de la norme CSA O86. Ces coef cients sont dtermins selon les dimensions de section de la pice. Pour leur part, les coef cients de dimension en compression parallle et perpendiculaire au l doivent tre calculs respec-tivement selon les articles 5.5.6.2.3 et 5.5.7.5 de la norme CSA O86.

7.1.3 Coef cient dentaille du bois massif (KN)

Au moment du calcul de la rsistance au cisaillement dun lment en bois massif entaill, la force appli-que correspond leffort de cisaillement pondr appliqu au point dappui de llment. Bien que lon considre la rsistance au cisaillement des entailles dans le but de prvenir une rupture dans langle rentrant de lentaille, il est ncessaire de vri er que la section transversale rsiduelle entaille soit adquate pour rsister leffort de cisaillement pondr. La rsistance au cisaillement dun lment chi entaill du ct des bres tendues est in uence par un coef cient dentaille (KN) dtermin par la longueur de lentaille (e), mesure paralllement laxe de llment depuis le centre de lappui adjacent jusquau coin rentrant de lentaille, et par la profondeur (dn) de lentaille mesu-re perpendiculairement laxe de llment, sans dpas ser 25 % de la profondeur totale (d) de llment (dn ) 0,25 d). La gure 33 illustre la dtermination de ces deux facteurs gomtriques pour une entaille dans un bois massif.

Il est noter que les entailles et les changements brusques de section transversale produisent des concentrations de contraintes et devraient, dans la mesure du possible, tre vits.

7 Normes de calcul


e

dne

dn

FIGURE 33 Dtermination de la longueur et la profondeur de lentaille pour le bois massif

7.1.4 lments composs comprims en bois massif

Comme le d nit la norme CSA O86, les lments rectangulaires composs comprims doivent tre constitus de deux cinq lments individuels dau moins 38 mm dpaisseur (1 po), assembls partir de clous, de boulons ou de boulons et anneaux fendus. La rsistance pondre la compression de ces lments comprims ainsi que les exigen-ces minimales de distance dextrmit, de distance de rive et despacement des attaches sont dcrites larticle 5.5.6.4 de la norme CSA O86. Lorsque ces critres sont respects, la rsistance pondre en compression parallle au l peut tre dtermine comme tant la plus grande valeur de rsistance dtermine conformment larticle 5.5.6.4 de la norme CSA O86 ou comme tant la rsistance pon-dre combine des pices individuelles considres comme lments individuels (le coef cient dlan-cement est ainsi calcul en utilisant les dimensions hors tout de llment compos ou les dimensions individuelles des lments, selon le cas). Des tables de dimensionnement dlments composs compri-ms en bois massif sont disponibles la section 3.4 du Manuel de calcul des charpentes en bois (CCB, 2010). Une calculatrice en ligne est galement acces-sible la section Outils de calcul du site Internet de cecobois (www.cecobois.com).

Il est noter que les rsistances d nies dans la norme CSA O86 comportent plusieurs hypothses, dont la longueur de pntration des clous et le nombre de ranges, lutilisation de boulons dau moins 6 mm ( po) de diamtre et des anneaux fendus de 63 mm (2 po) de diamtre employs conjointement avec des boulons dau moins 12 mm ( po) de diamtre. Par exemple, a n de pouvoir utiliser le plein potentiel dun lment compos comprim clou, les clous doivent pntrer au moins les trois quarts de lpaisseur

de la dernire pice de llment et tre plants en alternance sur une face et sur lautre face de llment, dans le sens de la longueur. Ainsi, il nest pas possible de prsumer le mme comportement si les pices sont assembles en alternance et cloues partir de clous de 76 mm (3 po) pour un lment compos de quatre pices de bois de 38 mm (1 po) dpaisseur. Selon les hypothses de la norme CSA O86, des clous dau moins 150 mm (6 po) de longueur doivent en effet tre utiliss a n dassembler tous les quatre l-ments ensemble. Il est plutt recommand dutiliser des boulons ou des vis bois a n dassembler conve-nablement des lments de quatre pices et plus.

Le tableau 14 illustre les exigences dattaches pour des lments composs comprims allant jusqu quatre lments.

Dans le cas du bois massif, il est galement possible davoir recours des lments composs comprims assembls avec des cales despacement. La rsis-tance la compression de ce type de poteaux se calcule conformment la clause A.5.5.6.3 de la norme CSA O86. Cet article traite galement des exigences respecter concernant les distances entres les cales despacement ainsi que les mthodes das-semblage. Il est noter que, selon la norme CSA O86, les lments composs comprims assembls avec cales despacement doivent tre unis au moyen de connecteurs pour gros bois, ce qui, au sens de la norme, signi e des anneaux fendus, des disques de cisaillement ou encore des plaques mtalliques permettant de transmettre des efforts en cisaillement.


7.2 Bois de charpente compositeLes bois de charpente composites sont des lments de charpente en bois propritaires et doivent tre conformes aux sections 13 et 14 de la norme CSA O86. Les quations de calcul des rsistances utili-ses par les concepteurs sont dcrites la section 13 alors que la section 14 fournit plutt de linformation ncessaire aux fabricants quant la dtermination des valeurs spci es de ces produits propritaires.

Ces produits sont exclusifs et chaque fabricant offre des types de bois possdant ses propres caract-ristiques de rsistance et de rigidit. Au Canada, les caractristiques et les rsistances des bois de charpente composites sont values et approuves par le Centre canadien des matriaux de construction (CCMC). Ce dernier publie un guide technique a n dvaluer la performance des bois de charpente composites rpon dants aux exigences de la norme CSA O86 et des articles 4.3.1.1 et 9.4.1.1 de la division B du

2 lments 3 lments 4 lments

2 x 4(38 x 89 mm)

2 x 6(38 x 140 mm)

2 x 8(38 x 184 mm)

* Les distances dextrmit sont indiques pour Douglas-mlze, pruche-sapin et cdre rouge de louest. Pour les bois E-P-S et nordiques, on peut rduire ces distances 80 % des valeurs donnes.

TABLEAU 14 Assemblage dlments composs comprims en bois massif (adapt de CCB, 2010)

30

clou de 3 po(76 mm)

3022

060

*

35

clou de 3 po(76 mm)

35

220

60*

clou de 3 po(76 mm)

55 55

220

60*

35

clou de 4 po(114 mm)

35

220

80*

55 55


220

80*

35


35

220

120*


35 35

220

120*

55 55


220

120*


30

220

80*

30


Code national du btiment du Canada 2005 (CNRC, 2005a ; CNRC, 2005b ; CCMC, 2005). la suite du remaniement du Code national du btiment (CNBC) en 2005 pour en faire un code ax sur les objectifs, il est maintenant plus facile de dterminer, partir des valuations du CCMC, si un produit ou un systme est conforme aux exigences de lalina 1.2.1.1.1) b) de la division A du CNBC, soit une conformit au CNBC par lemploi dune solution de rechange permettant datteindre au moins le niveau minimal de performance exig par la division B du CNBC.

Par ailleurs, larticle 13.3.3.2 de la norme CSA O86 stipule que les lments en bois de charpente com-posite entaills ou coups ne doivent pas tre utiliss moins que des donnes dessais documents destins valuer ces entailles ou ces coupes dmontrent quelles sont acceptables. Il est recommand de consulter les fabricants de bois de charpente composite pour obtenir de plus amples informations ce sujet.

Les quations de calcul des rsistances mcaniques sont analogues celles employes pour les bois duvre. Les rsistances gnriques prvues pour les bois de charpente composites ont t prsentes prcdemment la sous-section 4.5 et sont conformes aux exigences de calcul aux tats limites de la norme CSA O86. La section 13.3.2 de la norme CSA O86 traite des divers coef cients de correction des rsis-tances applicables aux bois de charpente composites. Ceux-ci regroupent notamment le coef cient de dure dapplication de la charge (KD), le coef cient de condi-tions dutilisation (Ks ), celui associ au traitement du bois (KT), le coef cient de systme (KH ) et le coef cient de dimension (KZ). Ces deux derniers seront expliqus plus en dtail dans les sous-sections qui suivent.

7.2.1 Coef cient de systme du bois de charpente composite (KH)

Dans le cas des bois de charpente composites, le coef cient de systme (KH) sapplique uniquement pour le calcul de la rsistance en exion. Il faut cepen-dant que le systme soit compos dau moins trois lments parallles espacs dau plus 610 mm (24 po). Il peut galement sappliquer dans le cas des lments composs chis forms de trois lments et plus de mme hauteur solidariss adquatement au moyen de connecteurs. La valeur de KH utiliser pour les bois de charpente composites est donne larticle 13.3.2.4 de la norme CSA O86.

Il est noter que, dans les autres cas, cest--dire lorsque des lments de section pleine sont espacs plus de 610 mm (24 po), aucun partage de charges nest considr et la valeur du coef cient de systme (KH) doit tre prise gale 1,0.

7.2.2 Coef cient de dimension du bois de charpente composite (KZ)

Le calcul des rsistances des lments en bois de charpente composite est lui aussi in uenc par un coef cient de dimension (KZ) qui tient compte de leffet que peut avoir la taille des lments sur leur rsistance. Les coef cients de dimension en exion et en traction (KZb et KZt) sont publis dans la docu-mentation technique des fabricants et leurs valeurs sobtien nent habituellement par des quations indi-ques au tableau 15. Les coef cients de dimension en cisail lement et en compression parallle au l (KZv et KZc) sont quant eux toujours gaux 1,0. Pour la rsistance en compression perpendiculaire au l, KZcp sobtient de la mme faon que pour les bois duvre, cest--dire partir de larticle 5.5.7.5 de la norme CSA O86.

TABLEAU 15 Coef cients de dimensions KZb et KZt pour les bois SCL

Flexion (KZb) Traction (KZt)

Hauteur (d)(mm)

Bois SCLKZb = (305 / d)1/9

Longueur (L)(mm)

Bois SCLKZt = (6096 / L)1/8

140184235286337387406588610

1,091,061,031,010,990,970,970,930,93

406588610

1 0001 2202 4404 8806 1007 320

1,271,271,271,251,221,121,031,000,98

7.2.3 lments composs comprims en bois SCL

Tout comme le bois massif, le bois de charpente com-posite peut tre utilis en lment compos comprim. Les mmes exigences dagencement et de longueur des attaches (voir la section 7.1.4 prcdente) sont applicables aux bois SCL. La rsistance dun lment


compos comprim en bois SCL peut tre calcule conformment larticle 5.5.6.4 de la norme CSA O86.

7.2.4 lments composs chis en bois SCL

Puisque les lments sont habituellement en paisseur de 45 mm, les poutres et les colonnes en bois SCL sont plus souvent quautrement utilises en lments composs rattachs laide de clous, de vis, de tire-fond ou de boulons.

Rsistance des attaches et densit quivalente

Le calcul de lassemblage des lments composs chis doit tre effectu conformment la norme CSA O86. Par ailleurs, la rsistance des connecteurs de type goujon (boulons, tire-fond, clous et vis) dpend en partie de la densit assigne aux bois de charpente composites.

Pour le calcul dassemblage, la plupart des fabricants publie une densit quivalente de 0,50, ce qui repr-sente la plus grande valeur de densit apparaissant au tableau A.10.1 de la norme CSA O86. Il est toute-fois important de consulter les fabricants a n dobtenir les vritables valeurs de densit quivalente respective de leurs produits.

Application de la charge

Lassemblage des lments composs varient selon plusieurs critres tels que le nombre de plis, la dimen sion des lments et lapplication de la charge (sur le dessus, sur un ct ou sur les deux cts). Le concepteur dun lment compos doit toujours sassurer que lassemblage sera adquat selon les charges appliques. Advenant le cas o la charge est applique sur toute la largeur du dessus de la poutre, on considre que la charge sera transmise uniformment tous les lments et lassemblage de llment compos est moins critique.

ceco-2370 guide poutres 2-5 web

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