Les planchers bois (partie 3)

La modélisation des appuis sur les poutres principales

On distingue trois types d’appuis dans chaque plan :

  • Les appuis simples
  • Les appuis rotule
  • Les appuis encastrement

La majorité des appuis sont modélisés comme des appuis simples.
Les appuis rotules et les encastrements sont rares du fait des difficultés constructives. Techniquement, les modes d’assemblages ainsi que les jeux nécessaires ne permettent pas de bloquer la rotation et réunir les conditions d’un encastrement.

La modélisation des assemblages est définie selon différentes techniques de mise en œuvre. Nous allons successivement étudier les différents types d’appuis.

Les Appuis Extérieurs

Poutres appuyées sur une maçonnerie

La poutre principale est simplement posée sur une lisse, elle-même visées sur une maçonnerie porteuse, ou un voile béton. C’est le cas le plus couramment rencontré en construction de maisons individuelles.

La modélisation se traduit par un appui simple unique à chaque extrémité de la poutre porteuse car l’appui sur la lisse ne permet ni blocage de la rotation, ni du glissement longitudinal. Seul le degré de liberté vertical est bloqué.

On note cependant que le déversement de la poutre peut être maîtrisé par des entretoises et par le platelage. Les solives secondaires, lorsqu’elles sont positionnée au même niveau que les poutres principales, évitent le déversement de celle-ci (solution appellée « en oeuvre »).

Poutre bloquée sur sabot métallique

La poutre principale est maintenue dans une ferrure métallique appelée sabot. Cette technique facilite la mise en œuvre et évite le déversement au niveau de l’appui.

La modélisation se traduit par un double appui simple.

Le déplacement selon l’axe y est bloqué
Le déplacement selon l’axe z est bloqué


Ce dispositif devient utile lorsque le plancher est sollicité en contreventement et subit des efforts horizontaux dans le plan xoz. Ces efforts, s’ils sont orientés selon l’axe z, sont transmis aux appuis par l’intermédiaire des sabots.

En revanche, lorsque ces efforts sont dirigés selon l’axe x, les poutres principales soumises en compression transmettent les efforts par contact direct avec la maçonnerie. Les solives secondaires viennent empêcher le flambement des poutres principales.

Poutres assemblées par tenons mortaises et chevilles

Cet assemblage bois – bois présente une facilité de montage et évite le recours à l’acier.
Les poutres principales peuvent être assemblées à des poteaux porteurs en bois. Le tenon est ajusté et assemblé à la mortaise .Ces deux pièces sont traversées transversalement par une ou plusieurs chevilles en bois.

Cette technique courante a pour conséquence de réduire la section efficace des profilés. Il faut donc faire attention à la vérification de la contrainte admissible de compression localisée et de cisaillement.

Compte tenu des « jeux » nécessaires à l’assemblage des différentes pièces et étant donné la dilatation du bois imprévisible dans le temps. Il en résulte qu’il est partiellement exclut de modéliser cet appui comme une articulation pure. Par soucis de sécurité, on occultera la possibilité de réaction horizontale de l’appui.

On note cependant qu’en réalité, l’appui crée une faible réaction horizontale, du fait de la présence de la cheville dans l’assemblage et de sa résistance au cisaillement. On observe que l’adhérence bois- bois dans l’assemblage apporte également une faible réaction horizontale.

Poutres « scellées » dans une maçonnerie

Les poutres peuvent être directement scellées dans le corps de la maçonnerie. On crée une réservation dans la maçonnerie qui permet d’empocher l’extrémité de la poutre Une fois la poutre réglée, la réservation est calfeutrée à l’aide de mortier ou de béton avec bourrage soigné.

Ce type d’assemblage présente l’apparence d’un encastrement. Mais en réalité, les conditions nécesaires àcette hypothèse ne sont que rarement réunies.
L’empochement ne permet pas en réalité de bloquer la rotation :

  • Retrait du mortier/béton
  • Retrait du bois
  • Déformation du corps du mur
  • Écrasement du bois

Seuls les cas de maçonnerie en béton armé avec forte pénétration de la poutre (>1/2 de l’épaisseur du mur) permet de retenir l’hypothèse de l’encastrement.
Dans les cas usuels, ce type d’assemblage sera modélisé par un appui rotule.

 

Les Appuis intérieurs

L’assemblage « élastique »

Au niveau d’un croisement entre deux poutres porteuses principales, on s’intéresse à la modélisation de cet assemblage.

Du point de vue de la poutre 2

La poutre 2 subit un chargement 2 qui lui est propre et subit également une force extérieure ponctuelles correspondant à une partie du chargement de la poutre 1 venant reposer au niveau de l’assemblage (en A).

Du point de vue de la poutre 1

Cas n°1 : l’inertie de (2) est très grande devant l’inertie de (1)

La poutre 1 peut dans ce cas être considérée comme simplement appuyée à chacune de ses extrémités car la poutre 2 se déforme très peu sous l’action des charges

Cas n 2: les inerties des deux poutres sont comparables

L’appui au niveau de l’assemblage est considéré comme déplaçable pour la poutre 1 et on modélise donc cet appui comme un appui élastique.

La prise en compte de ce déplacement est intégrée dans le calcul par un coefficient de raideur k qui est associé à la réaction d’appui.

Suite : les planchers bois (partie 4)

Crédit photo : dchrisoh @ flickr