Classement du Bois de Structure
Comprendre le Classement du Bois de Structure
Le dimensionnement d'une structure en bois selon l'Eurocode 5 repose sur deux concepts fondamentaux : la classe de service et la classe de résistance. La classe de service dépend de l'humidité d'équilibre du bois, qui est directement liée à l'environnement (température et humidité relative) dans lequel la structure se trouve. Elle influence les propriétés mécaniques du bois et les coefficients de calcul. La classe de résistance, quant à elle, caractérise les performances mécaniques du bois (résistance en flexion, traction, compression) et permet de choisir le matériau adéquat pour reprendre les efforts calculés. Une bonne conception passe donc obligatoirement par la détermination correcte de ces deux classes.
Données de l'étude
- Localisation : Intérieur d'un bâtiment fermé et chauffé.
- Température moyenne de l'air : \(T = 28^\circ\text{C}\)
- Humidité relative moyenne de l'air : \(HR = 90\%\) (due à l'évaporation du bassin)
- Type d'élément à vérifier : Membrure inférieure d'une ferme de charpente.
- Sollicitation principale : Traction.
- Résistance caractéristique en traction requise par le calcul (ELU) : \(f_{\text{t},0,\text{k,req}} = 18 \, \text{MPa}\)
Schéma : Environnement de la Charpente
Une charpente en bois au-dessus d'une piscine est soumise à une température et une humidité élevées.
Questions à traiter
- Décrire les conditions d'humidité et de température qui définissent les Classes de Service 1, 2 et 3 selon l'Eurocode 5.
- Déterminer la Classe de Service applicable à la charpente de la piscine en justifiant votre réponse.
- Expliquer ce que représente une classe de résistance (par exemple, C24 ou GL28h).
- En utilisant le tableau ci-dessous, choisir la classe de résistance la plus économique (la plus faible possible) qui satisfait à l'exigence de résistance en traction.
- Indiquer le type de bois (massif ou lamellé-collé) à utiliser en fonction de la classe de service déterminée.
| Classe de Résistance | \(f_{\text{m,k}} \, (\text{MPa})\) (Flexion) |
\(f_{\text{t},0,\text{k}} \, (\text{MPa})\) (Traction) |
Type de Bois |
|---|---|---|---|
| C18 | 18 | 11 | Massif |
| C24 | 24 | 14 | Massif |
| C30 | 30 | 18 | Massif |
| GL24h | 24 | 16.5 | Lamellé-collé |
| GL28h | 28 | 19.5 | Lamellé-collé |
| GL32h | 32 | 22.5 | Lamellé-collé |
Correction : Classement du Bois de Structure
Question 1 : Définition des Classes de Service
Principe :
L'Eurocode 5 définit trois classes de service pour caractériser l'environnement d'une structure en bois et l'humidité d'équilibre qui en résulte dans le matériau.
Définitions :
- Classe de Service 1 : Caractérisée par une humidité dans les matériaux correspondant à une température de \(20^\circ\text{C}\) et une humidité relative de l'air ne dépassant 65% que quelques semaines par an. (Exemple : locaux d'habitation chauffés). Humidité du bois \(\le 12\%\).
- Classe de Service 2 : Caractérisée par une humidité dans les matériaux correspondant à une température de \(20^\circ\text{C}\) et une humidité relative de l'air ne dépassant 85% que quelques semaines par an. (Exemple : charpentes abritées non chauffées). Humidité du bois \(\le 20\%\).
- Classe de Service 3 : Caractérisée par des conditions climatiques conduisant à des humidités supérieures à celles de la classe 2. (Exemple : structures extérieures non protégées, piscines). Humidité du bois \(> 20\%\).
Question 2 : Détermination de la Classe de Service
Principe :
On analyse les conditions d'environnement du projet (température et humidité relative) et on les compare aux définitions de l'Eurocode 5 pour assigner la classe de service appropriée.
Analyse des conditions :
- L'humidité relative de l'air est de \(90\%\).
- Cette valeur est supérieure à la limite de \(85\%\) de la Classe de Service 2.
- L'environnement d'une piscine couverte et chauffée est connu pour générer une forte hygrométrie de manière quasi permanente.
Question 3 : Signification d'une Classe de Résistance
Principe :
Une classe de résistance regroupe des bois (massifs ou lamellé-collés) ayant des propriétés mécaniques similaires. Elle est désignée par une lettre (C pour les résineux, D pour les feuillus, GL pour le lamellé-collé) suivie d'un nombre qui représente la valeur caractéristique de la résistance en flexion (\(f_{\text{m,k}}\)) en MPa.
Exemples :
- C24 : Bois massif résineux avec une résistance caractéristique en flexion de \(24 \, \text{MPa}\).
- GL28h : Bois lamellé-collé homogène avec une résistance caractéristique en flexion de \(28 \, \text{MPa}\).
Question 4 : Choix de la Classe de Résistance
Principe :
On doit choisir dans le tableau la classe de résistance dont la résistance caractéristique en traction (\(f_{\text{t},0,\text{k}}\)) est supérieure ou égale à la résistance requise par le calcul (\(f_{\text{t},0,\text{k,req}}\)). Pour des raisons économiques, on choisit la classe la moins performante qui satisfait cette condition.
Condition à respecter :
Analyse du tableau :
- C18 : \(11 \, \text{MPa} < 18 \, \text{MPa}\) \(\rightarrow\) Non.
- C24 : \(14 \, \text{MPa} < 18 \, \text{MPa}\) \(\rightarrow\) Non.
- C30 : \(18 \, \text{MPa} \ge 18 \, \text{MPa}\) \(\rightarrow\) Oui.
- GL24h : \(16.5 \, \text{MPa} < 18 \, \text{MPa}\) \(\rightarrow\) Non.
- GL28h : \(19.5 \, \text{MPa} \ge 18 \, \text{MPa}\) \(\rightarrow\) Oui.
Deux classes conviennent : C30 et GL28h. On pourrait choisir C30, mais il faut considérer la classe de service.
Question 5 : Justification Finale du Choix
Principe :
Le choix final doit prendre en compte à la fois la classe de résistance (critère mécanique) et la classe de service (critère de durabilité). L'utilisation de bois massif en Classe de Service 3 est fortement déconseillée et souvent interdite par les DTU car il est très sensible aux variations d'humidité. Le bois lamellé-collé est plus stable et est requis pour ce type d'environnement.
Conclusion :
- L'exigence mécanique impose une classe C30 ou GL28h (ou supérieure).
- L'exigence de durabilité (Classe de Service 3) impose l'utilisation de bois lamellé-collé. Le bois massif C30 n'est donc pas une option viable.
- Par conséquent, on doit choisir parmi les classes de bois lamellé-collé qui respectent la condition de résistance. La première qui convient est GL28h.
Quiz Rapide : Testez vos connaissances
1. Une charpente de maison individuelle, abritée mais dans un comble non chauffé et ventilé, serait typiquement en :
2. Que signifie le "24" dans la désignation d'une classe de résistance C24 ?
3. Le passage d'une Classe de Service 1 à 2 pour un même bois entraîne...
Glossaire
- Classe de Service
- Classe définie par l'Eurocode 5 qui caractérise l'environnement d'une structure en bois en fonction de la température et de l'humidité relative, influençant l'humidité d'équilibre du matériau.
- Classe de Résistance
- Catégorie dans laquelle un bois de structure est classé sur la base de ses propriétés mécaniques (résistance, rigidité) et de sa masse volumique.
- Eurocode 5 (EN 1995)
- Norme européenne de référence pour la conception, le calcul et la justification des structures en bois.
- Bois Massif (C-)
- Bois scié à partir d'une seule grume. Ses propriétés peuvent varier d'une pièce à l'autre.
- Bois Lamellé-Collé (GL-)
- Matériau d'ingénierie composé de plusieurs lamelles de bois de faible épaisseur, triées et collées à fil parallèle. Il offre des performances mécaniques plus homogènes et prévisibles que le bois massif.
D’autres exercices de Structure en bois:
0 commentaires