Initiation au calcul des structures en bois CB-71 (partie 2/5)

Caractéristiques du matériau (suite)

Caractéristiques mécaniques

Selon leurs caractéristiques mécaniques les bois sont classés en 3 catégories. Ce classement est défini visuellement par la norme NF B52001 ou automatiquement par la mesure du module d’élasticité en flexion. Les règles fixent les catégories de bois autorisées selon la nature des ouvrages.

A partir du classement visuel, la norme NF B52001 définie les valeurs des contraintes admissibles selon les deux grandes familles (résineux- chêne) et selon les catégories évoquées ci-dessous.

Classement selon la norme NF B52001 (avec coef. de sécurité 2.75)

Les valeurs sont données pour un taux d’humidité de 15%. Pour des taux différents, il faut appliquer les coefficients correcteurs suivants :

Coefficients correcteurs norme NF B 52-001 par taux d’humidité

Les contraintes admissibles sont données pour des pièces de 0,15m de hauteur. Pour des hauteurs différentes, un coefficient correcteur doit être appliqué. Les lois fondamentales de la résistance des matériaux ne sont pas vérifiées par le bois (Hooke Navier Bernouilli). Les coefficients correcteurs proviennent d’essais.

Coefficients correcteurs

Exemple

La contrainte admissible en flexion d’une poutre en sapin de 8 X 23cm, utilisée avec un taux d’humidité de 12,5% est, pour un bois de catégorie 2 :

Les modules de déformation sont définis par convention en fonction des contraintes admissibles.

Modules de déformation (E et σ exprimés en bars)

Le fluage

Le fluage est une caractéristique liée au comportement élasto-plastique du matériau. Il se traduit par une augmentation de la déformation sous charge permanente. Cette augmentation progresse rapidement au début du chargement et se stabilise après une période de trois mois.

Dans les calculs le fluage est pris en compte par une réduction des modules d’élasticité en fonction de la variation d’humidité et de la valeur des contraintes provoquées par les charges de longues durées.

Coefficient de fluage des bois massifs θ, en fonction de la contrainte et de la variation d’humidité, pour une humidité moyenne des bois de 15%

Les déformations admissibles

Les déformations visées par les règles sont essentiellement celles provoquées par la flexion

Avec :

En fonction de la nature des éléments de structure les règles fixes des flèches admissibles. Ces valeurs sont définies par compatibilité de déformation avec les matériaux associés aux structures porteuses (couverture, châssis…).

Les calculs de déformation se font uniquement sous charges pondérées du 1er genre.

Utilisation du bois dans la construction

  • Charpentes (traditionnelles, industrialisées) ;
  • Planchers ;
  • Façades, pans de bois, bardage ;
  • Blindages ;
  • Coffrages ;
  • Ouvrages secondaires ; escaliers, menuiseries, cloisons, portes, habillages ;
  • Fondations jusqu’au 19ème siècle (pieux, fagots).

Actions auxquelles les ouvrages peuvent être soumis

  • Charges permanentes (poids propre, équipement permanent) ;
  • Surcharges d’exploitation (équipement mobile, véhicule, personnel) ;
  • Surcharges climatiques  (neige et vent) ;
  • Effets séismiques et actions thermiques.

Méthode de justification du dimensionnement des ouvrages

Les règles CB71 demandent qu’en tous points d’une structure sollicitée, les contraintes et déformations calculées restent inférieures aux valeurs admissibles ou conventionnelles. Les sollicitations sont calculées, à partir des efforts appliqués, par la résistance des matériaux.

Pour information on rappelle la signification de ces variables :

Les charges sont classifiées selon leur nature :

Suite : initiation au calcul des structures en bois CB-71 (partie 3/5)

Crédit photo : dylanjames @ Flickr