Guide Bonnes Pratiques LR

8/3/2019 Guide Bonnes Pratiques LR

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Consommationdnergie intrinsque

Dchetssolides Pollution

de lair Pollutionde leau

Gaz eet

de serre

Utilisationde la ressource

Guide de bonnes pratiques pour la constructioncommerciale en gros bois duvre ou dingnierie

Une fliale duBureau de promotion des produits

du bois du Qubec (BPPBQ)


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Avant-propos

Ce guide de bonnes pratiques a pour but daider les architectes et les ingnieurs dans la conception de structuresen gros bois duvre ou dingnierie de types bois lamell-coll et bois de charpente composite. On yprsente entre autres les proprits et les avantages dune telle construction. Ce guide met surtout laccentsur la conception, linstallation et la protection de structures en gros bois permettant dassurer la longvitdes ralisations en bois. Il est appuy dillustrations dmontrant les bonnes pratiques adopter, tout commecelles viter. Il est un complment au Guide technique sur la conception de poutres et colonnes en gros boisproduit par cecobois.

RemerciementsLes conseillers techniques de cecobois remercient les proessionnels de la construction et les reprsentantsdes membres abricants pour leurs commentaires constructis sur les divers aspects techniques du prsentguide :

Andr Bourassa, Ordre des architectes du Qubec

Julie Frappier, Nordic Bois dingnierie

Sbastien Gilbert, Goodfellow

Les images techniques ont t ralises laide du logiciel Cadwork.

Responsabilits du lecteurBien que ce guide ait t conu avec la plus grande exactitude conformment la pratique actuelle deconception de structures en bois, le Centre dexpertise sur la construction commerciale en bois (cecobois)nest nullement responsable 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 pour les

versions utures.

Guide de bonnes pratiques pour la construction commerciale en gros bois duvre ou dingnierie III


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Table des matires

Liste des tableaux V

Liste des gures V

1 CENTRE DEXPERTISE SUR LA CONSTRUCTION COMMERCIALE EN BOIS 1

2 AVANTAGES ENVIRONNEMENTAUX DE LA CONSTRUCTION EN BOIS 2

3 PROPRITS DU BOIS 3

3.1 Rsistance mcanique 4

3.2 Rsistance thermique 5

3.3 Performance au feu 6

3.4 Eets de lhumidit 7

3.4.1 Hygroscopicit du bois 7

3.4.2 Teneur en humidit dquilibre 7

3.4.3 Retrait et gonfement 8

3.4.4 Schage du bois 10

3.5 Durabilit 11

4 CONSTRUCTION EN GROS BOIS DUVRE ET DINGNIERIE 12

4.1 Gros bois duvre 12

4.2 Gros bois dingnierie 12

4.2.1 Bois lamell-coll 12

4.2.2 Bois de charpente composite 14

4.2.3 Avantages des lments de construction en bois dingnierie 14

4.2.4 Produits de nition et traitements de prservation 154.2.5 Entreposage et manipulation 16

4.2.6 Gerces et ssurations 16

5 DTAILS DE CONCEPTION ADAPTS AU BOIS 17

5.1 Prvoir le retrait et viter la traction perpendiculaire au l 17

5.1.1 Favoriser la compression plutt que la traction perpendiculaire au l 17

5.1.2 Concevoir des assemblages permettant le retrait 18

5.1.3 Entailles, encoches et ouvertures 20

5.2 Prvenir la pourriture des lments en bois 21

5.2.1 Applications intrieures 22

5.2.2 Applications extrieures 24

5.3 Exemples de structures en bois extrieures bien protges 306 RFRENCES 33

IV Guide de bonnes pratiques pour la construction commerciale en gros bois duvre ou dingnierie


5/40 Guide de bonnes pratiques pour la construction commerciale en gros bois duvre ou dingnierie V

Liste des tableaux Tableau 1 Rsistance thermique de diffrents matriaux

Tableau 2 Teneur en humidit dquilibre (THE) des lments en bois 10

Tableau 3 Teneur en humidit des produits en bois lors de linstallation 10

Tableau 4 Conditions gnrales de dveloppement des champignons sur le bois 11

Tableau 5 Classes d'aspect du bois lamell-coll

Liste des gures

Figure 1 Cycle de vie des matriaux de construction 2

Figure 2 missions de gaz effet de serre dune poutre de 7,3 m 3Figure 3 Structure microscopique dun bois rsineux 3

Figure 4 Efforts exercs paralllement au l 4

Figure 5 Efforts exercs perpendiculairement au l 4

Figure 6 Rsistance thermique de diffrents matriaux 5

Figure 7 Couche de carbonisation 6

Figure 8 Comportement dune poutre structurale en cas dincendie 6

Figure 9 Teneur en humidit dquilibre du bois 7

Figure 10 Inuence de la teneur en humidit sur les changements dimensionnels du bois 8

Figure 11 Phnomne de retrait et de gonement selon le sens du bois 8

Figure 12 Retrait des lments en bois d au schage 10

Figure 13 Bois lamell-coll Goodlam 13

Figure 14 Bois lamell-coll Nordic Lam 13

Figure 15 Bois de placages stratis (LVL) 13

Figure 16 Bois de copeaux parallles (PSL) 13

Figure 17 Bois de copeaux longs lamins (LSL) 13

Figure 18 Gerce importante dans une poutre en gros bois duvre 16

Figure 19 Dlamination dune poutre courbe en bois lamell-coll 16

Figure 20 Charges concentres suspendues une poutre 17

Figure 21 Assemblage dune poutre secondaire sur une poutre principale 18

Figure 22 Assemblage dune poutre au-dessus dune colonne 19

Figure 23 Assemblage dune poutre sur le cot dune colonne 19


6/40VI Guide de bonnes pratiques pour la construction commerciale en gros bois duvre ou dingnierie

Liste des gures (suite)

Figure 24 Entaille lextrmit dune poutre 20

Figure 25 Entaille lextrmit dune poutre incline 20

Figure 26 Tdai-ji ; temple en bois construit de 728 749 21

Figure 27 Appui dune poutre sur du bton ou de la maonnerie 22

Figure 28 Pied de colonne en utilisation intrieure 23

Figure 29 coulement deau d la condensation sur une surface de verre en toiture 24

Figure 30 Dtails de solins 25

Figure 31 Dgradation de poutres extrieures mal protges 25

Figure 32 Protection dune poutre extrieure en bois 26-27

Figure 33 Assemblages poutre-poteau viter en utilisation extrieure 27

Figure 34 Pied de colonne en utilisation extrieure 28Figure 35 Pied de colonne incline en utilisation extrieure 29


7/40 Guide de bonnes pratiques pour la construction commerciale en gros bois duvre ou dingnierie 1

Le Centre dexpertise sur la construction commerciale en bois (cecobois) est un organisme but non lucratidont la mission est doffrir gratuitement un soutien aux promoteurs, dveloppeurs et rmes dingnieurs etdarchitectes en matire dutilisation du bois dans les constructions non rsidentielles au Qubec.

cecobois est votre ressource premire afn 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 : le Code national 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.

Visitez notre site Internet www.cecobois.com an dobtenir une vaste gamme dinormationssur la construction non rsidentielle en bois, des nouvelles, des ches techniques et des outilsde conception en ligne.

1 Centre dexpertise sur la construction

commerciale en bois


8/402 Guide de bonnes pratiques pour la construction commerciale en gros bois duvre ou dingnierie

Dans un monde sensibilis lenvironnement, le bois estun matriau de premier choix. Il a beaucoup offrir pouramliorer la perormance environnementale globaledes btiments. Lutilisation du bois permet de rduirela trace environnementale en matire notamment deconsommation dnergie, dutilisation des ressourcesainsi que de pollution de leau et de lair.

Toutes les activits humaines ont des rpercussions surnotre environnement immdiat et il est pratiquementimpossible de construire un btiment nayant aucunimpact cologique. Les concepteurs et les construc-

teurs de btiments sont cependant de plus en plusconscients de limportance de leurs choix pourrduire lempreinte environnementale des btimentssur le monde qui nous entoure. Cest pourquoi cesdcideurs adoptent majoritairement des concepts de construction cologique et optent pour des solutionsvisant rduire la consommation dnergie, avoriserlemploi de matriaux renouvelables et limiter la pollu-tion cause par la abrication des dirents produits.

Lanalyse du cycle de vie quantie les impacts quunproduit, un procd ou une activit a sur lenvironnementau cours de sa vie, laide dune mthode reconnuescientiquement. Elle considre lensemble des tapesallant de lextraction des matriaux, la transformation,le transport, linstallation, lutilisation, lentretien jusqullimination nale ou la rutilisation (fgure 1 ). Lana-lyse du cycle de vie des matriaux est un outil prcieuxpour quantier le caractre cologique des projets deconstruction et soutenir les systmes de certicationenvironnementale des btiments.

Lvaluation de lensemble des impacts quont lesbtiments sur lenvironnement est une tche complexeet un d de taille. LInstitut ATHENA a mis au pointun outil permettant de calculer les impacts directs surlenvironnement de direntes techniques de construc-tion. Le logiciel ATHENA impact estimator (ATHENA)est un instrument dvaluation environnementale bassur lanalyse du cycle de vie qui sadresse principalementaux professionnels de la construction.

2 Avantages environnementaux

de la construction en bois

FIGURE 1 Cycle de vie des matriaux de construction

Extraction des ressources

Rutilisation / Recyclagelimination

Transformation

CYCLE DE VIE

Dmolition

Contruction

Rutilisation / Entretien


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Le bois est orm dun ensemble de cellules principa-lement orientes dans le sens longitudinal du matriau.Sa structure interne pourrait tre compare unemultitude de petits tubes colls les uns aux autres(fgure 3). Les conditions de croissance inuenantla disposition et la densit de ces cellules, les cernesannuels sont orms de cellules plus ares produitesau printemps et de cellules plus denses produites aucours de lt.

Sa structure anatomique confre au bois dintres-santes proprits mcaniques, en plus dorir unebonne rsistance thermique en raison de la grandequantit dair contenue dans les bres. Les construc-tions en gros bois duvre ou dingnierie orentaussi de trs bonnes perormances au eu. Lhygros-copicit du bois le rend cependant sensible leau,proprit qui doit tre prise en considration aumoment de la conception pour assurer la longvitdes constructions en bois.

3 Proprits du bois

Guide de bonnes pratiques pour la construction commerciale en gros bois duvre ou dingnierie 3

Une rcente tude ralise par cecobois a permis decomparer le potentiel de rchauement climatiquedune poutre en bois dingnierie de 7,3 m de porte

supportant une charge non pondre de 14,4 kN/m.Dans la fgure 2, lquivalent dmission de CO

2repr-

sente le potentiel de rchauement climatique obtenulors de lanalyse du cycle de vie laide du logiciel

ATHENA. Cette tude dmontre que la poutre enbois dingnierie met prs de 6 fois moins de GESque celle en bton et environ 4 ois moins que celleen acier.

Le procd de abrication du bois de constructionrequiert en eet moins dnergie et est beaucoupmoins polluant que dautres matriaux ayant davan-tage dimpacts sur lenvironnement. De plus, l'arbresquestrant du CO

2dans le bois au cours de sa

croissance, son bilan carbone total peut tre considrcomme positi.

Lutilisation du bois en construction contribue aussi lefcacit nergtique du btiment, car sa faibleconductivit thermique permet de rduire ecacementles ponts thermiques dus la structure.

Respectueux de lenvironnement, les lments en boisdingnierie permettent une meilleure utilisation dela ressource en employant des arbres de plus petitsdiamtres pour abriquer un produit de haute qualit.

FIGURE 2 Comparaison des missions de GESdues la abrication dune poutre1 de 7,3 m supportantune charge de 14,4 kN/m

FIGURE 3 Structure microscopique dun bois rsineux

missionsdeGES(kgeq

u.CO

2)

Squestratio

ndeCO

2

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

2. Estim en onction de la composition du bois pour une massevolumique de 500 kg/m3

Bois deprintemps

Bois dt

Direction

longitudinale

(parallle au fil)

Direction tangentielle

Direction

radiale

Cerne annuel

Cellules

(trachides

longitudinales)



3.1 Rsistance mcanique

Grandement infuence par sa structure interne, la

rsistance mcanique du bois varie selon la directiondapplication de la charge par rapport son l (sensdes bres). Ce changement des proprits mcaniquesen onction de lorientation est appel anisotropie .Celle-ci est cause principalement par des modes derupture dirents selon le type de chargement et sonorientation. La rsistance mcanique du bois est aussilie sa densit, ainsi qu sa teneur en humidit.

Dans un arbre, les cellules tant sollicites selon leuraxe fort (fgure ci-contre), le bois ore une trs bonnersistance aux contraintes de compression et de trac-tion parallle au l (fgure 4). La possibilit de fambagedun lment long et mince peut touteois rduire la

rsistance en compression et doit tre considredans le calcul des lments porteurs. Au moment dela conception dune structure en gros bois duvre oudingnierie, les eorts en compression sont habituel-lement prfrables aux efforts en traction, pour faciliterles assemblages.

La compression perpendiculaire au l, souvent causepar des charges concentres aux appuis, est infrieure la rsistance parallle car elle tente dcraser les petitstubes que sont les cellules du bois. Des plaques enacier ou en bois peuvent tre utilises pour augmenterla surace dappui et ainsi diminuer les contraintes decompression perpendiculaire au l (fgure 5).

La traction exerce perpendiculairement au l cherche dcoller les bres du bois les unes des autres(fgure 5). Le bois possdant trs peu de rsistancedans cette direction, il est important de limiter les eortsde traction perpendiculaire au l dans les structuresen bois. Comme il est prsent la section 5.1, desdtails de conception appropris assurent une bonneperormance du bois dans ce sens.

Il est particulirement important de considrer cetteanisotropie du bois dans la conception des structures etdes dtails dassemblage an dutiliser le bois selon sapleine capacit. Le Guide technique sur la conceptionde poutres et colonnes en gros bois ournit de plus

amples inormations sur les proprits mcaniques dubois et des produits en bois dingnierie.

COMPRESSION PERPENDICULAIRE AU FIL

CELLULE

DE BOIS

(GROSSIE)

TRACTION PERPENDICULAIRE AU F

CELLULES

DE BOIS

(GROSSIES)

COMPRESSION PARALLLE AU FIL

CELLULE

DE BOIS

(GROSSIE)

TRACTION PARALLLE AU FIL

CELLUL

DE BOI

(GROSSI

D

(G

FIGURE 4 Efforts exercs paralllement au l

FIGURE 5 Efforts exercs perpendiculairement au l


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3.2 Rsistance thermique

La structure cellulaire du bois contient une grande

quantit de cavits remplies dair. Le bois offre donc unebonne rsistance au transfert de chaleur, proprit quivarie en fonction de sa densit, de sa teneur en humiditet des caractristiques naturelles comme les nuds.La conductivit thermique, qui mesure l'aptitude d'unmatriau transmettre la chaleur par conduction,est denviron 0,09 W/mC pour un bois dpinette(tableau 1 ), ce qui permet dobtenir une rsistancethermique denviron 1,1 RSI pour 100 mm de bois(R6/4 po), soit 0,3 RSI pour 25 mm (R1,5/po).

Le bois est un bon isolant thermique, grandementsuprieur plusieurs autres matriaux de construc-tion. Le bois a une rsistance thermique 500 fois plus

grande que celle de lacier, et 10 fois plus grande quele bton (fgure 6).

La perte de chaleur due aux ponts thermiques estamoindrie par lutilisation dune charpente en bois,en raison de la aible conductivit thermique de cematriau. Cette diminution du transert de chaleur travers les parois du btiment rduit la consommationdnergie pour le chauage et la climatisation. Ainsi,lemploi de matriaux plus conducteurs, comme lacieret le bton, ncessite lajout dune isolation suppl-mentaire pour galer les proprits isolantes du bois.

Le bois possde aussi une bonne inertie thermiquelui permettant demmagasiner la chaleur. Les paroisen bois massi avorisent ainsi une bonne rgulationde la temprature intrieure malgr la variation de latemprature extrieure.


FIGURE 6 Rsistance thermique de diffrents matriaux

Rsitancethermique

RSI(m2C/W)

BOIS DE RSINEUX

BTON

ACIER

Rsistance thermique pour une paisseurde 100 mm (4 po)

Matriau Conductivitthermique

Rsistance thermique(pour 100 mm/4 po)

(W/mC) RSI (m2 C/W) R (Pi2 h F/btu)

Acier 46 0,002 0,01

Bton 1,0 0,10 0,57

Bois de rsineux 0,09 1,1 6,0

TABLEAU 1 Rsistance thermique de diffrents matriaux

Source : ASHRAE 2009



3.3 Perormance au eu

Les charpentes en gros bois duvre et dingnierie

orent une bonne rsistance au eu. Le bois ne perd eneffet que de 10 15 % de sa rsistance totale sousleffet de tempratures extrmes gnres par unincendie (Lie, 1977). De plus, au moment dun in-cendie, une couche de carbonisation se orme autourdes larges lments de bois et protge le matriau cen-tral de la chaleur dgage par les ammes (fgure 7).Ce phnomne rduit la vitesse de carbonisation environ 0,65 mm/min. Aprs 45 minutes de combus-tion, une pice de bois naura donc brl que denviron29 mm, et le centre de la pice gardera sa rsistance.Le concepteur peut donc eectuer le dimensionnementdes lments porteurs en consquence an de ournirla rsistance incendie recherche. Plus la pice seragrosse, plus elle supportera les charges longtemps.

La aible conductivit du bois, discute la section 3.2,infuence aussi la perormance au eu des structures.Contrairement une poutre en acier, lintrieur dunepice de bois est peu infuenc thermiquement lorsqueles faces externes se consument. La partie non brleconserve donc la majeure partie de sa rsistance struc-turale, mme sous leffet des trs hautes tempraturesdues un incendie (fgure 8).

Les exigences de scurit incendie du Code nationaldu btiment (CNB) reconnaissent les avantages queprocure la construction en gros

bois duvre pour la rsistance aufeu. Si le btiment est protg pardes gicleurs et si les dimensionsminimales des lments porteurssont respectes, le CNB considrequil est peu probable quun incen-die gagne assez dampleur pourmenacer lintgrit structurale deslments en gros bois, quils soienten bois duvre ou en bois ding-nierie, et autorise donc ce type deconstruction dans plusieurs cas oune construction incombustible estexige (CNB, article 3.2.2.16).

Couche de carbonisation

Limite de carbonisation

Zone de pyrolyse

Bois intact

Limite de la zone de pyrolyse

FIGURE 7 Couche de carbonisation

Source ; adapte de CSA O177

FIGURE 8 Comportement dune poutrestructurale en cas dincendie

Temprature de la pice lors de lessai normalis CAN/ULC S101Rsistance en exion de la poutre dacier W410x46Rsistance en exion de la poutre de bois lamell-coll 178 x 406 mm


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3.4 Eets de lhumidit

3.4.1 Hygroscopicit du boisLhygroscopicit, soit laptitude absorber lhumidit, est une proprit importante du bois quil convient de biencomprendre pour assurer la prennit des ralisations en bois.

La teneur en humidit (TH), exprime en pourcentage, est le rapport de la masse deau prsente dans le bois surla masse du bois anhydre ou sec (quation 1).

En dessous du PSF, le bois perd ou absorbelhumidit jusqu ce que sa teneur en hu-midit soit en quilibre avec celle de lairambiant. Cette teneur en humidit dquili-bre du bois est onction de la tempratureet de lhumidit relative de lair, commelillustre la fgure 9.

3.4.2 Teneur en humidit dquilibre

O

Meau

est la masse deau contenue dans le bois ltat initial (en grammes)

Mbois, anhydre

est la masse de bois ltat anhydre ou compltement sec (en grammes)

Mbois, humide

est la masse du bois ltat initial ou avant schage (en grammes)

Le matriau bois peut contenir de leau sous deux formes ; leau contenue dans les vides lintrieur des celluleset leau absorbe par les parois cellulaires. Lorsque la teneur en humidit du bois est maximale, leau est prsentesous ces deux formes. En schant, le bois perd dabord leau libre lintrieur des cavits et ensuite leau absor-be par les parois cellulaires. Le point de saturation des bres (PSF) est la teneur en humidit limite pour laquelleil ny a plus deau libre dans les vides alors que leau absorbe dans les parois cellulaires est maximale. Le PSFse situe une teneur en humidit autour de 30 % pour la plupart des essences de bois.


FIGURE 9 Teneur en humidit dquilibre du bois

Source ; Conseil canadien du bois

Teneur en humidit = x 100 = x 100M

eau

Mbois, anhydre

Mbois, humide

- Mbois, anhydre

Mbois, anhydre

10 C 21 C 50 C 75 C



3.4.3 Retrait et gonfement

Comme il a t discut prcdemment, au-dessus

du PSF (TH > 30 %), un changement de teneur enhumidit amne seulement lvaporation ou lajoutdeau libre se trouvant lintrieur des cellules. Cechangement de teneur en humidit naecte pas laparoi cellulaire et ne produit donc pas de changementsdimensionnels du bois (fgure 10).

Par contre, en dessous du PSF (TH < 30 %), unevariation de la teneur en humidit correspond unevariation dimensionnelle de llment en bois. Lva-poration de leau contenue dans les parois cellulairesengendre en eet un retrait du matriau proportionnel la perte dhumidit.

Eau libreMembrane

sature

Retrait d au

schage

Au-dessus du PSF

TH > 30%

Au point de saturation

des fibres (PSF)TH ~ 30% Sous le PSF

TH < 30%

Membrane

sche

Cellules

du bois

FIGURE 10 Infuence de la teneur en humidit sur les changements dimensionnels du bois

Les coecients de retrait et de gonfementsont gnralement aibles selon le sens longi-tudinal du bois, mais peuvent tre beaucoupplus importants selon les directions radiale ettangentielle (fgure 11).

FIGURE 11 Phnomne de retrait et de gonementselon le sens du bois

Longitudinal

Radial

Transversal


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Le calcul du retrait dun lment en bois (voir lenca-dr) peut savrer ncessaire dans certaines situationspour permettre dassurer la bonne perormance

dun systme de construction. Par exemple, certainesstructures hybrides utilisent des matriaux diffrentsqui, en changeant de dimensions, peuvent rduire ladurabilit du systme.

Dans les cas courants de systmes de constructionen bois, le concepteur doit surtout connatre lexis-tence de ce phnomne de retrait et de gonfementan dassurer un bon comportement long terme dela structure.

Ainsi, pour les dtails dassemblage avec plaquesmtalliques, certains principes doivent tre respectspour prvenir les contraintes parasites dues au retraitdu bois. Ces principes sont particulirement impor-tants pour les assemblages en gros bois duvre oudingnierie car la surface de connexion est souventplus importante. Des assemblages inadquats peu-vent entraver le retrait et causer le endage de llmenten bois. Pour soutenir une poutre, par exemple, il esthabituellement plus appropri dutiliser un trier quireprend les efforts en compression plutt que descornires latrales et une le de boulons qui risquentdentraver le mouvement du bois perpendiculairementau l. Plusieurs dtails dassemblage sont prsents la section 5.1.


3.4.3.1 Calcul du retrait et gonementLe retrait et le gonement peuvent tre calculs linairement selon les coefcients de retrait propre chaqueessence de bois. Le coecient de retrait,, correspond au changement dimensionnel entre le point de saturationde bre (TH = 28 %) et ltat anhydre (TH = 0 %). Par exemple, si lon considre un coefcient de retrait de 5,8 %,une poutre de bois de 286 mm qui passerait dune teneur en humidit de 19 % une teneur en humidit de10 % subirait un retrait de 1,9 %, rapetissant de 5 mm.

O

rest le coecient de retrait

19%-10%

est le retrait entre une teneur en humidit de 19 % et une teneur en humidit de 10 %

Lx%

est la dimension de llment en bois une teneur en humidit de x %

THinitiale

= teneur en humidit initiale

THnale

= teneur en humidit nale

THPSF

= teneur en humidit au point de saturation des bres

L19%-10% = changement de dimension de llment en bois entre 19 % et 10 % de teneur en humidit.Plus dinformation sur le retrait du bois est disponible dans la documentation sur les proprits physiquesdu bois (Bowyer et al., 2007 ; Hoadley, 2000).

19%-10% = = = = 1,9%

L19%

- L10%

L19%

r*(TH

initiale- TH

fnale)

THPSF

5.8% *(19%-10%)

28%

L19%-10% = L19%*19%-10% = 286 * 1,9% = 5 mm

L10% = L19%-L19%-10% = 286 - 5= 281



3.4.4 Schage du boisLa meilleure faon de minimiser leffet du retrait aprs

linstallation est dutiliser des matriaux ayant uneteneur en humidit la plus prs possible de celle prvueen service. Les lments en bois peuvent tre schsnaturellement ou au schoir. En Amrique du Nord, lateneur en humidit des lments bois en service sesitue habituellement entre 8 et 12 % et varie selon lessaisons et les conditions dutilisation (tableau 2).

Le Code national du btiment exige que la teneur enhumidit des lments d'ossature en bois n'excdepas 19 % au moment de leur mise en uvre. Lesgros bois duvre sont cependant rarement secs aucours de la pose, en raison de la dicult de scherrapidement de grosses sections de bois. Inversement,

les bois dingnierie sont habituellement schs desteneurs en humidit autour de 12 % an dassurerun collage adquat des dirents lments et mini-miser le retrait (tableau 3 ). Lutilisation des produitsde bois dingnierie rduit donc considrablement leretrait total sur un btiment puisque leur procd deabrication leur donne une teneur en humidit prsde celle dutilisation (fgure 12). Ces produits peuventcependant subir un lger eet de retrait et de gonfe-ment selon les changements dhumidit saisonnierset les conditions dentreposage et de montage.

Le bois de sciage et les bois dingnierie nayant habi-tuellement pas la mme teneur en humidit au moment

de linstallation, il est prrable ne pas les mlangerdans un mme systme constructif pour lequel unretrait direntiel ne serait pas souhaitable.

TH linstallation = 19 %TH en service = 10 %

Retrait diffrentiel = 6,4 mm ( po)

TH linstallation = 12 %TH en service = 10 %

Retrait diffrentiel = 2,6 mm (1/16 po)

Bois de sciage Bois lamell-coll

FIGURE 12 Retrait des lments en bois d au schage

Rgion du Canada Conditiondutilisation

THE moyen

Cte Ouestintrieur 10-11 %

extrieur 15-16 %

Prairiesintrieur 6-7 %

extrieur 11-12 %

Canada centralintrieur 7-8 %

extrieur 13-14 %

Cte Estintrieur 8-9 %

extrieur 14-15 %

TABLEAU 2 Teneur en humidit dquilibre (THE)des lments en bois

Produit

Teneur en humidit

du bois estime

linstallation

Bois de charpente sec 13 % 19 %

Bois dingnierie (poutrelles en I, SCL) 4 % 12 %

Bois lamell-coll 7 % 15 %

Panneaux (OSB, contreplaqu) 4 % 8 %

TABLEAU 3 Teneur en humidit des produits en bois

au moment de linstallation

Le bois de sciage ayant gnralement une teneur en humidit plus grande au moment de linstallation que lesbois dingnierie, il subit un retrait plus important.

Vert28%

l'installation (sch)19%

l'installation12%

En service10%

En service10%



3.5 Durabilit

Le bois peut tre sensible aux problmes de dtriora-tion et de pourriture lorsquil est en contact direct avecleau ou quil se trouve dans des conditions dhumiditrelative trs leves. La pourriture est cause par laprsence de champignons qui dtruisent le bois.

Quatre conditions sont essentielles pour que la pourri-ture survienne, soit ;

la prsence doxygne,

une temprature favorable (entre 20 et 30 C oumoins selon lhumidit relative),

une teneur en humidit du bois au-del de 20 %sur une priode prolonge,

laliment : le bois.

Les deux premires conditions ne peuvent tre ex-clues des btiments. Il est par contre possible dagirsur la teneur en humidit en concevant des dtailsde construction qui limitent le contact direct des l-ments de bois avec leau ou une source dhumidit.Les espaces erms, tels les enveloppes trop herm-tiques ou les assemblages ne permettant pas lcou-lement de leau, sont susceptibles de provoquer uneconcentration dhumidit, crant ainsi des condi-tions avorables au dveloppement de la pourriture.Lorsquil est impossible dliminer compltement lecontact direct du bois avec leau, il est important deprvoir des assemblages qui aciliteront lcoulement

de leau et le schage rapide du bois.En plus dutiliser des essences plus rsistantes lapourriture, des traitements de prservation peuventgalement tre appliqus sur le bois pour freiner laquatrime condition et neutraliser la source dali-mentation. Plus dinformation sur les traitements deprservation et les produits de nition est prsente la section 4.2.4. Il semble cependant plus durabledassurer une protection ecace long terme dubois par des dtails de conception adapts pluttquuniquement laide de traitement de prservation.

La moisissure est une autre altration du bois. Celle-ci est provoque par le dveloppement de spores dechampignon qui apparaissent lors de conditions trshumides. Elle peut se maniester par un noircissementdu bois en surace. La moisissure se dveloppeprincipalement la surace du bois et ne touche passes proprits mcaniques.

Il est important de rappeler que des espaces plusfroids, comme le sous-sol dun btiment, ont habi-tuellement une humidit relative plus leve et sontdonc des lieux plus propices au dveloppement demoisissures. La moisissure nest pas uniquement lie la prsence de bois car elle peut aussi, entre autres,se dvelopper sur la poussire se retrouvant sur lesdiffrents matriaux.

Le tableau 4 prsente les conditions dhumidit et detemprature avorisant le dveloppement de cham-pignons sur le bois. Rappelons que, comme il a tprsent la fgure 9, la teneur en humidit du boisdpend de la temprature et de lhumidit relative delair ambiant.

Moisissure Pourriture

Teneur en humidit > 18 % > 28 %

Temprature 4* 55 C 0 40 CHumidit relative > 75-85 % 95-98 %

TABLEAU 4 Conditions gnrales de dveloppementdes champignons sur le bois

* La plupart des moisissures requirent une temprature minimale

de 4 C. Des tudes ont cependant dmontr que certains types

de moisissure peuvent crotre jusqu -7 C.

Source : FPInnovations



4.1 Gros bois duvre

Au Canada, le bois duvre est commercialis sousquatre combinaisons dessences : Douglas-mlze,pruche-sapin, pinette-pin-sapin et les essences nor-diques. La norme CSA O141 Bois dbit de rsineuxnumre les essences canadiennes comprises danschaque groupe. Le groupe pinette-pin-sapin ou E-P-S(Spruce-Pine-Firou S-P-F) est de loin le plus utilis danslest du Canada. Les lments de bois en E-P-S sonthabituellement offerts dans les dimensions jusqu241 mm x 241 mm (10 po x 10 po), alors que lessections en Douglas-mlze et pruche-sapin peuventaller jusqu 394 mm x 394 mm (16 po x 16 po).Il convient de vrier auprs des ournisseurs la dis-ponibilit de pices de dimensions plus importantes.

Pour les applications structurales, le bois doit treclass selon les exigences de la norme Rgles de clas-sifcation pour le bois duvre canadien de la NLGA.Les classes les plus courantes sont no 1 et no 2. Lebois class visuellement porte une estampille indiquantsa classe ainsi que le nom de lagence de certication.

Si le bois est sch au schoir pour atteindre un tauxdhumidit de moins de 19 %, il sera class KD (Kiln

Dry). Le bois peut aussi tre KD-HT (Kiln Dry at HighTemperature) sil a atteint une temprature de 56 Cpour une dure minimale de 30 minutes. Si le boisest rabot ltat vert, il sera class S-Grn (SuracedGreen ). Les gros bois duvre sont gnralementrabots ltat vert puisque leurs grandes dimensionsrendent impraticable le schage lair ou au schoir.

Le bois duvre peut subir un retrait importantlorsquil sche en service. Des gerces peuvent alorsapparatre la surace du bois. Ce phnomne seproduit lorsque la surace du bois, qui sche plusrapidement que le noyau interne, tente de se rtrcirmais en est empche par le noyau qui conserve untaux dhumidit lev plus longtemps. Ces dfauts neprennent de limportance que sils dpassent les limitesdes rgles de la NLGA qui varient selon la classe dersistance considre (NLGA, 2008).

Il peut tre possible, dans certaines conditions, delimiter ces gerces en crant une entaille de retrait.Cette incision, allant jusquau cur de llment surtoute sa longueur, provoque une amorce de ssurationde la pice et concentre ainsi les gerces lendroitdsir (Natterer et al., 2004). Cette incision peut trepositionne pour ne pas tre apparente, mais soninuence sur lintgrit structurale de la pice doit trevrie.

4.2 Gros bois dingnierie

Les bois dingnierie sont des produits valeur ajou-te abriqus partir de petites sections de bois.Ils permettent une optimisation de la matire et unmeilleur contrle du produit ni. On trouve plusieurstypes de gros bois dingnierie au Qubec, dont le boislamell-coll (BLC) et le bois de charpente composite(SCL). Ces produits allient lesthtique aux propritsstructurales. Leur utilisation est permise lorsquuneconstruction en gros bois duvre est autorise dansle Code national du btiment.

Le bois lamell-coll et le bois de charpente compositesont dcrits brivement dans les prochaines sections.

Plus dinformation sur leur utilisation est disponibledans le Guide technique sur la conception de poutreset colonnes en gros bois, publi par cecobois.

4.2.1 Bois lamell-collLe bois lamell-coll (BLC) ( glued-laminated timberou glulam ) est compos dun empilage de picesde bois de dimensions nominales 38 mm x 38 mm 38 mm x 286 mm (2 x 2 po 2 x 12 po), rabotes etaboutes, puis colles sous presse avec un adhsihydrouge. Il permet des sections droites ou courbesau dimensionnement prcis et quasi inni. Le BLCpossde une meilleure stabilit dimensionnelle que

les pices en gros bois duvre. Il est utilis commepoutre, colonne ou arche dans des longueurs limitesprincipalement par le transport.

4 Construction en gros bois duvre

et dingnierie



Le bois lamell-coll se divise en deux catgories, soit les produits traditionnels ou gnriques , conformes la norme CSA O122 Bois de charpente lamell-coll, et les produits innovateurs ou propritaires quidoivent tre pralablement valus par le Centre canadien des matriaux de construction (CCMC) (fgure 13et fgure 14 respectivement).

Le bois lamell-coll est offert avec diffrents niveaux de nition selon les fournisseurs, allant du simple rabotage(classe Industriel) un ni architectural (classe Qualit). Ces classes daspect dterminent la qualit du ni sur lesfaces visibles et ne sont pas lies la rsistance des matriaux utiliss. Le tableau 5 prsente les trois classesdaspect oertes.

Les classes de contraintes, les spcicits de abrication, la certication et les marquages sont prsents plus endtail dans le Guide technique sur la conception de poutres et colonnes en gros bois produit par cecobois.

4.2.2 Bois de charpente composite

FIGURE 13 Bois lamell-coll GoodlamTM

Conforme la norme CSA O122.

Source : CSA O122

FIGURE 14 Bois lamell-coll Nordic LamTM

Rapport dvaluation CCMC 13216-R

Classe IndustrielConu pour lutilisation l o lapparence nest pas de premier ordre, comme dans les difcesindustriels ou dans les constructions rsidentielles o le bois lamell-coll ne sera pas visible.

Classe Commercial Conu pour tre peint, huil ou couvert dun vernis mat, le bois de cette classe se retrouvedans la majorit des projets au Qubec o le bois lamell-coll est apparent.

Classe QualitConu pour recevoir un vernis lustr et transparent, le bois de cette classe est t rs peu ou pas utilisdans la construction au Qubec.

TABLEAU 5 Classes d'aspect du bois lamell-coll

FIGURE 15 Bois de placagesstratis (LVL).

FIGURE 16 Bois de copeauxparallles (PSL)

FIGURE 17 Bois de copeaux longslamins (LSL)



4.2.2 Bois de charpentecomposite

Les bois de charpente composites (structural compo-site lumber ou SCL) sont une famille de bois dingnieriestructuraux fabriqus partir de collage de placagesou de copeaux de bois au moyen dun adhsifhydrouge ormant des lments pleins, semblablesau bois de sciage traditionnel. Ces produits servent substituer lutilisation dlments de bois traditionnelscomme les solives, poutres, longerons, linteaux etcolonnes.

Les bois de charpente composites doivent tre fabri-qus et valus conormment la norme amricaine

ASTM D5456, Standard Specication for Evaluationof Structural Composite Lumber Products, et sedivisent en trois principales catgories ;

1) bois de placages stratis (Laminated VeneerLumber ou LVL) (fgure 15),

2) bois copeaux parallles (Parallel Strand Lumberou PSL) (fgure 16),

3) bois copeaux longs lamins (Laminated StrandLumber ou LSL) (fgure 17).

Dans les trois catgories, lorientation du l (grain debois) des placages et des copeaux est parallle au sensde la longueur de llment an dutiliser la rsistancemaximale des bres. Ces bois de charpente compo-sites sont fabriqus en pices rectilignes et doivent tre

uniquement utiliss dans un milieu sec conormment lesprit de la norme de calcul CSA O86. Ces produitssont plus stables dimensionnellement que les bois desciage traditionnels puisque leurs constituants ont tschs avant la abrication.

4.2.3 Avantages des lmentsde construction en boisdingnierie

Les produits en bois dingnierie sont des produitsstructuraux fabriqus partir de billes de bois rduitesen petites pices, soit en copeaux, en bois de sciagede courtes longueurs ou en minces placages. Ce typede abrication a comme avantage lamlioration descapacits structurales. Les dirents dauts prsentsdans les pices de bois duvre sont en eet rpartisdans tout le produit en bois dingnierie, ce qui en aitun produit plus homogne et plus stable.

La rsistance dune poutre ou dune colonne en boisdingnierie est dtermine par lessence de boisutilise et ses dimensions. Puisque les matriaux peu-vent tre abouts en grandes longueurs, les poutresde bois dingnierie peuvent ranchir de plus longuesportes que les poutres et les solives en bois de sciagetraditionnelles. Elles sont plus stables dimensionnelle-ment puisque leurs constituants ont t schs avantla abrication.

Parmi tous les avantages quoffre le bois lamell-coll,la possibilit de spcier un lment avec une courbureen est un considrable. Pour les poutres droites delongue porte, la che (dformation de llment sousles charges) tant souvent le critre dterminant dans

le calcul des structures en bois, une aible cambrurevers le haut peut tre prvue au moment de la fabri-cation. Aprs la pose, cette prcambrure sera annulesous leet des charges permanentes an de ramenerla poutre paraitement droite. Ainsi, seules les chargesen service, telles les charges dutilisation ou celles dues la neige, infuenceront la fche relle.

Pour les plus grandes portes et une ralisation archi-tecturale intressante, des arches en bois lamell-collde diffrentes formes peuvent facilement tre fabriquessur mesure, selon les besoins du projet.

Les bois dingnierie ont plusieurs avantages :

Stabilit dimensionnelle

Esthtisme

Rsistances mcaniques connues et uniformes

Utilisation efcace de la ressource premire

Longues portes

Utilisation de portes continues

Disponibilit de plus grandes dimensions

Respect de lenvironnement

Choix de dimensions quasi inni

Pices rsistantes au feu



4.2.4 Produits de nition ettraitements de prservation

Selon lutilisation prvue et laspect recherch, leslments de structure en bois dingnierie pourrontrecevoir une ou des couches de scellant de surace,de peinture ou de teinture. Un traitement de prser-vation peut aussi savrer ncessaire.

4.2.4.1 Produits

Le scellant de surace, aussi appel produit de prser-vation hydrouge, est gnralement appliqu en usinesur les lments de bois dingnierie pour permettrede rsister la salet et lhumidit court terme, parexemple durant le transport et lentreposage en chan-

tier. Lapplication de scellant sur les extrmits dunlment de bois dingnierie joue un rle particuli-rement important pour limiter la pntration de lhumi-dit. Si un lment de bois dingnierie est coup sur lechantier, une couche de scellant doit donc rapidementtre applique sur les surfaces coupes.

Les peintures et les teintures sont des enduits colorsqui peuvent tre appliqus la surface des lmentsen bois pour les protger. Les peintures et les vernisorment un euil opaque la surace de llment, alorsque les teintures pntrent lintrieur du matriau.Les teintures sont habituellement conseilles car ellesvitent le euil opaque qui peut emprisonner lhumidit

lintrieur du bois. La dure de vie de ces produitsvariera entre 2 et 15 ans en moyenne selon lopacitdu produit, la qualit de lapplication et lexposition ausoleil direct. Les produits orte pigmentation rsistentmieux aux ultraviolets tout en procurant une meilleureprotection.

Les traitements de prservation rduisent les risquesde pourriture en assurant que le bois ne soit pluscomestible pour les champignons. Ces traitementssont gnralement appliqus sous pression, conor-mment la norme CSA O80, pour augmenter lapntration et la rtention des produits chimiques.Les autres traitements superciels tels que le trempage,la pulvrisation et le badigeonnage ne sont gn-ralement utiliss que pour traiter les extrmits desentailles aites au chantier. Rcemment, le traitement

ACA ait de compos quaternaire de cuivre ammo-niacal a t adopt en replacement des autres com-poss (arsniate de cuivre chromat (ACC), crsotope,

pentachlorophnol) jugs dommageables pour l'en-vironnement. An d'augmenter une pntration plusuniorme du produit de prservation, on pratiquesouvent de petites incisions sur toute la surace dubois, ce qui peut diminuer la rsistance prvue despices ainsi traites et nuire lapparence nale dellment sil est laiss apparent.

Selon lessence et le traitement demand, les picesde bois lamell-coll peuvent tre traites en lamellesspares avant lencollage et la abrication ou aprs lafabrication de la pice complte. Quand les lmentssont traits aprs la fabrication, ils doivent tre com-mands aux dimensions exactes et les usinages doi-vent tre effectus avant le traitement. Les lmentsqui ont t traits sous pression doivent tre collsavec de la colle hydrouge. Comme prescrit dans la

norme CSA O86, aprs le collage, les lments en boislamell-coll ne peuvent plus tre traits au moyen deproduits chimiques l'eau.

4.2.4.2 Conditions dutilisation

En utilisation intrieure, lorsquil est prvu que leslments en bois ne soient pas dans des conditionsdhumidit leve ou en contact direct avec leau, lescellant seul est une nition adquate. Il permet deconserver le ni naturel du bois. Une teinture ou unepeinture peut aussi tre ajoute en fonction de laspectrecherch.

Pour une utilisation extrieure en condition abrite,lemploi dun scellant trs pntrant, dune teinture oudune peinture peut tre envisag an de conserverlaspect initial du bois. Selon les conditions dexpo-sition, un traitement de prservation peut aussi trerequis pour assurer une durabilit accrue. Il est noterque seuls le bois duvre et le bois lamell-coll peu-vent tre utiliss lextrieur. Les autres bois ding-nierie doivent rests en condition dutilisation sche.

Si un lment de structure en bois duvre ou en boislamell-coll est vou une utilisation extrieure dansun environnement o lhumidit du bois sera au-delde 20 % pour une priode prolonge, un traitement de

prservation savre essentiel pour assurer une durede vie adquate. Ce traitement rduira les risques lis la pourriture et/ou aux insectes.



Il est cependant toujours prfrable que les lmentsstructuraux en bois soient protgs contre les intemp-ries. La section 5.2 prsente divers dtails de concep-tion permettant dassurer une protection constructivedes lments de structure en bois, selon la conditiondutilisation prvue.

4.2.5 Entreposage et manipulation

Les abricants recommandent des mthodes den-treposage et de manipulation des lments de boisdingnierie pour viter tout prjudice leur aspectvisuel et leur intgrit structurale. Les lments de boisdingnierie doivent :

tre entreposs au chantier sur un terrain biendrain (et couvert, si possible) ;

tre gards un minimum de 200 mm (8 po)du sol ;

demeurer envelopps pour tre protgs desintempries pouvant crer des dtriorations(des ouvertures devraient tre perces souslenveloppe pour permettre la ventilation etle drainage de leau) ;

tre empils de faon minimiser les surfacesexposes lair, tout en offrant une bonneventilation ;

tre soulevs dans le mme sens quils serontinstalls au chantier, et ne pas tre manipuls

plat pour ne pas crer de contraintes excessivesnon prvues ;

viter dtre chapps, secous ou trans ;

tre protgs des cbles, en protgeant les coinspar des tasseaux ou des semelles de bois eten les dplaant par des lingues de tissus nonrayant au moment dun soulvement par grue.

4.2.6 Gerces et ssurationsLes ssurations et petites gerces qui se produisent

en surface et aux extrmits des poutres nont, engnral, aucune importance sur le plan structural.La capacit portante de la pice doit cependant trevalue par un ingnieur lorsque la proondeur de cesgerces est suprieure 10 % de la largeur de la poutre.Les Rgles de classifcation pour le bois d'uvrecanadien de la NLGA peuvent permettre lingnieurde dterminer leur importance pour chaque classe dersistance.

La dlamination dun lment de bois lamell-collest un problme plus srieux puisquelle peut signa-ler lexistence de plans de colle dgrads entre leslamelles (fgure 19 ). Les poutres prsentant une ssu-

ration ou une dlamination excessive peuvent treconsolides laide de vis, de goujons de cisaillementcolls ou de plaques de jonction rivetes. Lanalysede la situation et la recherche dune solution adquatedoivent tre excutes par un ingnieur exprimentdans ce domaine.

FIGURE 18 Gerce importante dans une poutreen gros bois duvre

Source 16 : BPR projex

FIGURE 19 Dlamination dune poutre courbeen bois lamell-coll

Source : Dominique Calvi



5 Dtails de conception

adapts au boisLe choix de dtails de conception adapts au boispermet dassurer la durabilit et la longvit desconstructions en gros bois duvre et dingnierie.

Les principes de conception de base pour les ouvragesen bois peuvent tre diviss selon trois grandescatgories :

permettre un transfert efcace des forceset limiter les efforts parasites ;

prvoir les changements dimensionnelset viter la traction perpendiculaire au l ;

prvenir la pourriture des lments en bois.

Le choix de systmes structuraux permettant untransert ecace des orces implique des conceptsdingnierie qui ne ont partie du prsent guide, maisqui sont prsents en dtail dans le Guide techniquesur la conception de poutres et colonnes en grosbois prpar par cecobois.

Le prsent guide propose des solutions pour prvoirles changements dimensionnels et se concentre surles dtails de conception permettant dassurer la dura-bilit et la longvit des ouvrages en bois, que ce soiten utilisation intrieure ou extrieure.

Selon le degr de rsistance au feu exig, lesassemblages des structures en gros bois duvre etdingnierie peuvent ncessiter que toutes les picesmtalliques soient caches lintrieur du bois. Dansces situations prcises, les principes prsents icidevront tre adapts pour rpondre cette exigenceparticulire.

5.1 Prvoir le retrait et viter latraction perpendiculaire au fl

Le concepteur doit bien connatre les proprits dubois an de prvoir les eets du retrait et dviter lesruptures ragiles causes par les contraintes de trac-tion perpendiculaire au l du bois. Entre autres, il estimportant :

de spcier des lments de bois dont la teneuren humidit est le plus prs possible de lhumiditdquilibre du produit ni selon les conditions deservice ;

de prvoir les changements dimensionnels ;

dviter lutilisation de dtails qui occasionnentdes eorts internes de traction perpendiculaire

au grain.

5.1.1 Favoriser la compressionplutt que la tractionperpendiculaire au l

De faon gnrale, il est important de concevoir desassemblages qui vitent les eorts de traction perpen-diculaire au l du bois, mais prennent plutt avantagede sa bonne rsistance en compression.

Ainsi, les charges concentres importantes, telles que lasuspension dunits de chauage et dair conditionn,lappui des rails dun pont roulant ou simplement le

support de poutres secondaires, doivent tre trans-res autant que possible par des eorts de com-pression. Comme lillustre la fgure 20, des attachessuspendues au bas dune poutre ne sont pas recom-mandes car elles peuvent gnrer des contraintes entraction perpendiculairement au l et causer des ssu-rations (20a). Au minimum, les attaches doivent treassembles la partie suprieure de la poutre. Desplaques dassises places au-dessus de la poutresont cependant prrables puisquelles permettent lensemble de la poutre de reprendre la charge (20b).FIGURE 20 Charges concentres suspendues

une poutre

(a) (b)



5.1.2 Concevoir des assemblagespermettant le retrait

La dimension transversale des lments en bois varieen fonction de la teneur en humidit (section 3.4),alors que la dimension des lments en acier varie enonction de la temprature et non de lhumidit relative.Il est essentiel de tenir compte de ces propritsdimensionnelles au moment de la conception desassemblages pour les structures en bois.

Comme le montre la fgure 21a, des cornires ouplaques en acier utilisant de longues ranges deboulons peuvent causer la ssuration de la poutre enbois et compromettre la rsistance de lassemblage.Si la poutre en bois rtrcit par rapport aux corniresen acier, les boulons risquent en eet de crer des

contraintes en traction perpendiculaire au l trop im-portantes et ssurer le bois. Il est plutt recommandde soutenir la poutre en bois laide dun trier. Lesorces sont alors transres par des eorts de com-pression dans le bois plutt quen traction perpendi-culaire au l. Le ou les boulons permettant de retenirlassemblage doivent tre placs prs de la plaquedassise (fgure 21c). Ainsi, si la poutre subit un retraittransversal, la variation de la distance entre le boulonet la plaque dassise ne sera pas trop grande et nerisquera pas de ssurer le bois (fgure 21b).

Certains concepteurs prrent utiliser des triersavec raidisseur interne, cachs lintrieur du bois,pour limiter limpact visuel des lments en acier oupour permettre dobtenir une meilleure perormanceau feu de lassemblage (fgure 21d).

FIGURE 21 Assemblage dune poutre secondaire sur une poutre principale

(a)

(c)

(b)

(d)



Lassemblage dune poutre en bois une colonne varieselon le scnario. Si la colonne nest pas continue,la poutre peut sappuyer sur le dessus de celle-ci

(fgure 22). Pour une poutre continue, seule une plaquede soutien est ncessaire pour assurer la stabilit dela poutre et reprendre dventuelles orces en soul-vement (fgure 22a). Les boulons doivent cependanttre placs sufsamment prs de la plaque dassisean dviter les problmes de retrait, tout en respectantles distances minimales pour retenir les orces ensoulvement. Si la poutre nest pas continue, le po-sitionnement des boulons prs de la plaque dassisepermet, dune part, dviter les problmes de retraitet, dautre part, de ne pas restreindre lassemblage enrotation. Un boulon plac dans la partie suprieure dela poutre tenterait en eet de retenir la rotation causepar la dfection de la poutre sous ses charges et ris-querait de causer la ssuration du bois (fgure 22c).

Dans le cas o la colonne est continue au-dessus dela poutre, il est important quelle ne soit pas coupepar le passage de celle-ci (fgure 23a). Dune part,le retrait transversal de la poutre risquerait de causerdes problmes de dformation diffrentielle. Dautrepart, limportante orce de compression transmisepar la colonne serait reprise en compression perpen-diculaire au l par la poutre, pouvant crer un cra-sement des bres du bois. Une solution acceptableest donc de laisser la colonne continue et de xer lapoutre laide dun trier sur le ct de la colonne(fgure 23b). Comme lindique la fgure 21, le boulonde retenue doit tre plac prs de la plaque dassiseet le raidisseur peut tre de chaque ct de la poutreou lintrieur de la section.

(a)

(a) (b)

FIGURE 22 Assemblage dune poutre au-dessus dune colonne

FIGURE 23 Assemblage dune poutre sur le ct dune colonne

(a) (b)

(c)


26/40

Fissure

5.1.3 Entailles, encocheset ouvertures

Lorsquun lment structural en bois doit tre entaillou perc, il est essentiel de respecter certaines rglesan dviter les concentrations de contraintes tropimportantes et de ne pas rduire la capacit structuralede llment. Dans tous les cas, il est important desuivre les recommandations du abricant ainsi que lesconseils dun ingnieur spcialis.

Lidal est de ne pas entailler une poutre son extrmit(fgure 24a). Lorsquune entaille est ncessaire, celle-ci ne doit pas tre trop abrupte. Une entaille angledroit provoque une concentration de contraintes encisaillement et, ventuellement, en traction perpen-diculaire au l, pouvant causer une ssuration dans le

coin intrieur (fgure 24b). Une entaille lextrmitdune poutre de bois duvre ou de bois lamell-colldoit tre, de prfrence, en biseau et ne doit jamaisexcder 25 % de la hauteur de la poutre pour uneentaille du ct comprim et 10 % de la hauteur dela poutre pour le ct tendu (fgure 24c ). Leet delentaille sur lintgrit structurale doit tre vri parun ingnieur. Les poutres en bois composite (SCL)ne peuvent gnralement pas tre entailles (vrieravec le ournisseur).

Pour un lment porteur en bois oblique ou une arche,lextrmit de llment doit tre supporte ds ledbut de lentaille an dviter la concentration de

contraintes et la ssuration (fgure 25).

20 Guide de bonnes pratiques pour la construction commerciale en gros bois duvre ou dingnierie

(a)

(b)

Fissure

(c )

d

dn

dn < 0.25d si comprimdn < 0.10d si tendu

FIGURE 25 Entaille lextrmit dune poutre incline

(b)

(a)

FIGURE 24 Entaille lextrmit dune poutre



5.2 Prvenir la pourrituredes lments en bois

La durabilit et la longvit des constructions en boisbien protges ne sont plus dmontrer. Sils sontbien entretenus, les btiments en bois peuvent servirpendant des dcennies, voire des sicles. Le temple

Tdai-ji au Japon, qui date de lan 749, en est un bonexemple (fgure 26).

Comme il a t discut la section 3.5, la dgradation dubois par la pourriture est grandement infuence parsa teneur en humidit. Plusieurs mesures peuventtre apportes an de prvenir la pourriture et dassu-rer la longvit des ouvrages en gros bois duvre oudingnierie. Ces recommandations sont particulire-ment importantes pour les lments de structure car

ceux-ci assurent la stabilit de louvrage en bois etsont habituellement plus diciles remplacer quunlment de protection comme le revtement extrieur.Les recommandations de base incluant :

Utiliser prfrablement le bois en milieu protget sec.

Ne pas placer de pices de bois dingnierieou de gros bois duvre en contact direct avecdes lments de maonnerie ou du bton pourempcher linltration deau par capillarit.

Ne pas placer la structure en bois directementen contact avec une verrire en toiture pourviter que leau de condensation ne scoulesur le bois.

Sassurer que les pices de bois soient correcte-ment remises et manutentionnes sur le chantierde construction ; protger les matriaux et fournirun drainage adquat pour viter les problmesdhumidit (voir la section 4.2.5).

Si le bois est utilis lextrieur :

> Protger la structure en bois contre lexpositiondirecte leau, prrablement au moyen dunetoiture, dun avant-toit ou dun surplomb, ouau minimum par lutilisation de solins.

> Prvoir des dtails dassemblage qui vitent

toute rtention dhumidit dans les joints,acilitent lcoulement de leau et assurentle schage rapide des lments en bois parune bonne ventilation.

> Minimiser lexposition des extrmits du grainaux intempries en protgeant les poteauxpar une toiture et en coupant les poutresdavant-toit en biseau vers lintrieur.

> Surlever les pieds de poteaux an dviterle contact avec leau de pluie ou de ontede neige. La distance minimale recommandeentre le pied de poteau et le sol est de 10 cm(4 po), mais une lvation de 30 40 cm(12 po 16 po) est prfrable.

> Si possible, incliner les poteaux soutenantlavant-toit vers lintrieur pour leur assurerune meilleure protection contre la pluie.

> Choisir une essence de bois adquate ouutiliser du bois trait, selon les conditionsdutilisation.

> Prvoir des attaches et quincailleries protgescontre la corrosion en utilisant des mtaux quirsistent la corrosion (acier inoxydable,aluminium), des plaquages ou couchesde nition rsistantes.

> Protger les bres de bois tranch et les trousdassemblages. Lorsque cela est applicable,

la tte du connecteur et louverture du trouou de lentaille devraient tre orientesvers lintrieur ou sous la poutre.

FIGURE 26 Tdai-ji : temple en bois construit de 728 749

Source : R. Beauregard



5.2.1 Applications intrieures

Lorsque les structures en bois sont utilises lintrieur,

il est beaucoup plus acile dviter le contact aveclhumidit. Quelques points sont cependant surveiller.Il est primordial dempcher le contact direct entre leslments en bois et la maonnerie, ou le bton, andempcher les remontes capillaires entre la fondationet le bois. Une barrire continue contre lhumidit estnotamment requise aux appuis des poutres (fgure 27)ainsi quaux pieds des colonnes (fgure 28). De plus,les pieds des colonnes doivent toujours tre placsau-dessus du niveau ni du sol.

Dans certaines situations, la prsence dune verrireen toiture peut crer de la condensation. Il est im-portant de sassurer que les lments structurauxen bois soient positionns de faon viter que leaude condensation ne scoule sur le bois (fgure 29).

Cette mesure est particulirement importante dansles espaces ayant une humidit relative leve commeles centres aquatiques.

FIGURE 27 Appui dune poutre sur du bton ou de la maonnerie

(b)

Barrire contre

lhumidit

(d)

Isolation

Barrire contrelhumidit

(a)

Pourriture

(c)

Pourriture

Isolation



FIGURE 28 Pied de colonne en utilisation intrieure

(a)

(c)

(e)

(b)

(d)

(f)

Pourriture Plaque dappui

Plaque dappui

Plaque dappui Plaque dappui

Encore Mieux !

Fente permettantle drainage



5.2.2 Applications extrieuresLorsque les lments dune structure en bois sontutiliss lextrieur, que ce soit pour soutenir unavant-toit ou pour toute autre application, le concepteurdoit prvoir des lignes de dense ecaces contrelhumidit. Trois principes de base doivent tre rigou-reusement observs :

la dviation,

le drainage,

le schage.

La dviation permet de rduire autant que possiblele contact du bois avec leau. Elle peut tre assurepar la protection dune toiture, dun avant-toit ou dunsolin ecace, ou par linclinaison des lments struc-turaux en bois vers lintrieur dune zone protge.Comme il est rarement possible de garantir quaucuneinltration ne surviendra, un drainage adquat doittre prsent pour assurer lcoulement de l'eau etviter toute accumulation. De surcrot, le schage,qui dpend dune bonne ventilation, permet au boisde garder une teneur en humidit susamment aiblepour prvenir tout problme de pourriture.

Les produits structuraux en bois choisis doivent aussitre conus et fabriqus selon les exigences de luti-lisation prvue et avoir un taux dhumidit adquatau moment de linstallation. Lorsquil est impossiblede protger adquatement le bois et que celui-cirisque de se retrouver expos aux intempries ou

des conditions d'humidit leve, il peut tre nces-saire dutiliser un traitement de prservation, commela dcrit la section 4.2.4 sur les produits de nition ettraitements de prservation.

Une conception minutieuse assure nanmoins uneprotection plus durable et doit tre considre enpremier lieu. Les dtails de construction qui limitentles contacts entre leau et le bois ainsi quune bonneventilation permettent de minimiser les risques deproliration de la pourriture ou de moisissure. La

section suivante prsente diffrents exemples met-tant en application les mesures de protection les plusimportantes.

5.2.2.1 Protection dune structureextrieure

Lutilisation dune toiture ou dun avant-toit susam-ment long est la solution idale pour bien protgerlensemble de la structure contre la pluie et viter queles lments structuraux en bois nentrent en contactavec leau.

Lorsquil est impossible de protger tous les lments

de la structure par une toiture, les lments expossdoivent tre recouverts dun solin adapt et ventil(fgure 31). Le solin orant une protection trs localise,il est important de sassurer, quen protgeant unlment particulier, le solin ne provoque pas daccu-mulation deau et la dtrioration dun autre lmenten bois (fgure 31a).

FIGURE 29 coulement deau d la condensation sur une surface de verre en toiture



FIGURE 30 Dtails de solins

FIGURE 31 Dgradation de poutres extrieures mal protges

Les solins sont faits dun mtal inoxydable de calibre 20 minimum. Les clous et vis sont inoxydables et leursttes sont protges avec du scellant ou des rondelles de noprne.

Un minimum despace dair de 12,7 mm (1/2 po) doit tre conserv entre le solin et lextrmit de la poutreou de larche (a).

Pour une utilisation verticale, comme une colonne, un scellant continu est requis (b).

(a)

(c)

(b)

Bandes de boisdiscontinues

Solin mtallique aveccran pare-insectes

sur tous les ctsSolin mtallique

Scellant

Poutre ou arche

(a) (b)



La fgure 32 prsente dirents dtails de conceptionpour les poutres extrieures, en indiquant lesquelssont adquats. Pour tre bien protges, les poutresen bois doivent tre recouvertes sur toute leur longueur,idalement par une toiture, au minimum par un solin.De plus, lextrmit de la poutre doit tre coupe enbiseau vers lintrieur pour viter que le bois desextrmits nabsorbe deau, ce qui provoquerait la

dgradation du bois comme on peut lobserver lafgure 31c. Le biseau doit tre dautant plus prononcsi la poutre est incline vers le haut (fgure 32c). Si lebiseau est insufsant, lajout dun solin pour recouvrirlextrmit de la poutre est recommand. De plus, unsolin mtallique ou un fascia de bois trait doit treutilis sur les cts de la portion expose dune poutreou dune arche en bois lamell-coll.

(a) poutres exposes aux intempries

(b) (c)

Solin mtallique Solin mtallique

Poutre expose

Poutre exposeCoupe en biais

Coupe en biais

Cornire mtallique

Cornire mtallique

(d) (e)

Solin mtallique

Solin mtallique

Poutre exposePoutre expose

Coupe en biais

Coupe en biais

Cornire mtallique

Cornire mtallique

FIGURE 32 Protection dune poutre extrieure en bois



Les assemblages poutre-poteau exposs aux intem-pries crent habituellement des conditions propices laccumulation deau, amenant la pourriture du bois(fgure 33). Plusieurs exemples montrent que, mmeavec un solin, ce type de conception provoque une

dtrioration de la structure. Il est plutt recommanddassurer la protection dune telle structure laidedune toiture sufsamment grande et de tailler lextr-mit des poutres en biseau.

(f) (g)

(b) (c)

Membrane de revtementde toiture

Pentemin.4%

Gouttire

Fasciaavec goutte

Encore Mieux !


Pentemin.4%

Gouttire

Fasciaavec goutte

Encore Mieux !


Pentemin.4%

GouttireFasciaavec goutte

Isolant

Encore Mieux !

(h)

FIGURE 32 Protection dune poutre extrieure en bois (suite)

FIGURE 33 Assemblages poutre-poteau viter en utilisation extrieure

(a)



5.2.2.2 Protection des pieds de colonnes

La conception des attaches en pied de colonnes

extrieures est aussi dune grande importance pourassurer la durabilit des structures en bois. Leau depluie et de onte des neiges pouvant saccumuler auniveau du sol, elle risque en eet de garder les piedsde colonnes trop humides.

Tout comme en utilisation intrieure, il est essentieldassurer une coupure de capillarit entre la basedes colonnes en bois et le bton ou la maonnerie(fgure 34a).

De plus, comme une accumulation deau sur le solest prvisible, le pied de la colonne doit tre surlevdu sol. En Europe, on suggre habituellement unesurlvation minimale de 10 cm (4 po) au-dessusdu sol (fgure 34b). Des exemples de ralisation auQubec ont cependant dmontr que cela ntait passusant en raison de laccumulation deau au momentde la fonte des neiges (fgure 34c). Une hauteur daumoins 30 cm est donc recommande pour le climatdu Qubec (fgure 34d).

Finalement, que la colonne soit verticale ou incline,un trier erm risque de causer une accumulationdeau et de conserver le pied de la colonne en contactavec lhumidit (fgure 35). Plusieurs solutions sontenvisageables : un trier erm avec une ente dedrainage, un assemblage laide de plaques latrales,ou un trier avec plaque interne.

FIGURE 34 Pied de colonne en utilisation extrieure

(a)

(c)

(b)

(d)



FIGURE 35 Pied de colonne incline en utilisation extrieure

(a)

(c)

(b)

(d)

Fente dedrainage



5.3 Exemples de structures en bois extrieures

bien protges

Large avant-toit et chevrons coups en biseauprononc permettent dviter que leau nentre lextrmit du bois.

Centre de secours dAnnecy, FranceArchitecte : Agence Richard PlottierIngnieurs : Arborescence s.a.r.l.

Une structure poteau-poutre extrieure doittre bien protge par une toiture sufsammentgrande et lextrmit des poutres doit tretaille en biseau vers lintrieur.

Centre sportif Bois-de-BoulogneArchitecte : Giasson Farregut (Guillermo Farregut)Ingnieurs : DPHV

Large avant-toit permettant de bien protger

la structure et la aade.

Centre balnaire Raoul Fonquesne, FranceArchitecte : Yvon CardunerIngnieurs : ICS-Bois

La structure apparente en bois est couverte parune toiture en verre, les colonnes sont situesdans un espace bien protg, et les pieds decolonnes sont bien surlevs au-dessus duniveau du sol. (La toiture en verre ne cause pasde problme de condensation car elle ne divisepas un espace chaud dun espace roid.)Rnovation du Lyce Bertholet, Annecy, France

Architecte : Jean-Francois WolIngnieurs : Arborescence s.a.r.l.



Structure apparente en bois bien protgepar une toiture et des solins de protection.

Pavillon daccueil - Port descale SaguenayArchitecte : Alain Voyer, Groupe-conseil PlanitechIngnieurs : Cegertec

Poutres extrieures en bois protges par unetoiture et des solins de protection en extrmit.

Maison de retraite Dunires-FranceArchitecte : Aline DuvergerIngnieurs : Anglade Structures bois

Les contrefches extrieures en bois permettentde soutenir un large avant-toit tout en tantbien protges, car elles sont ortement

inclines vers lintrieur.

Pavillon Gene-H.-KrugerArchitecte : Les architectes Gallienne et Moisan(maintenant ABCP Architecture) et Paul Gauthier,architecte, QubecIngnieurs : BPR Groupe-conseil

Les colonnes soutenant un large avant-toit

sont inclines vers lintrieur pour une meilleureprotection. Les pieds de colonnes sont biensurlevs au-dessus du sol et assembls laide de cornires mtalliques permettantun bon drainage.

Poste de la Sret du Qubec, Lac-BeauportArchitecte : Lemay et associs, QubecConcepteur : Claude GuyIngnieurs : SNC Lavalin



Le pied de la colonne est bien surlev au-dessus dune base en bton.

cole suprieure du bois NantesArchitecte : Logerais et BaillyIngnieurs : ICS-Bois (Michael Flach)

Le bois bien protg lintrieur ore uneexcellente durabilit !

Pavillon Gene-H.-KrugerArchitecte : Les architectes Gallienne et Moisan(maintenant ABCP Architecture) et Paul Gauthier,architecte, QubecIngnieurs : BPR Groupe-conseil



6 Rfrences

AITC (2003).AITC 104-2003 : Typical Construction Detail, Englewood, American Institute of TimberConstruction.

APA EWS (2007). Technical Note : Glulam Connection Details, Tacoma, APA Engineered Wood System.

ASHRAE (2009).ASHRAE Handbook - Fundamentals, Atlanta, American Society of Heating, Refrigerating,and Air-Conditioning Engineers.

ASTM International.ASTM D5456 : Standard Specifcation or Evaluation o Structural Composite LumberProducts, ASTM International.

Bowyer, J.L., R. Shmulsky et J.G. Haygreen (2007). Forest Products and Wood Science : An Introduction,5e dition, Blackwell Publishing.

CCB (2005). Introduction au calcul des charpentes en bois, Ottawa, Conseil canadien du bois.

CCB (2007). Manuel de calcul des charpentes en bois 2007, Ottawa, Conseil canadien du bois.CCMC, Centre canadien des matriaux de construction, www.nrc-cnrc.gc.ca/ccmc-ccmc.

CNRC (2009). CCMC 13216R Rapport dvaluation Nordic LamTM, Ottawa, Institut de rechercheen construction.

CNRC (2005a). Code national du btiment 2005, volume 1, Ottawa, Conseil national de recherchesdu Canada.

CNRC (2005b). Code national du btiment 2005, volume 2, Ottawa, Conseil national de recherchesdu Canada.

Hoadley, R.B. (2000). Understanding wood, The Taunton Press.

Lie, T.T. (1977). A Method for Assessing the Fire Resistance of Laminated Timber Beams and Columns ,

J. Civ. Eng., 4 (161).Natterer, J., J.-L. Sandoz et M. Rey (2004). Construction en bois, matriau, technologie et dimensionnement.Trait de gnie civil de lcole polytechnique drale de Lausanne, volume 13, Lausanne, Pressespolytechniques universitaires romandes.

NLGA (2008). Rgles de classifcation pour le bois duvre canadien, New Westminster, Commissionnationale de classication des sciages.

Normes CSA (2005). CAN/CSA O141 Bois dbit de rsineux, Canadian Standards Association.

Normes CSA (2008). CAN/CSA O80 Prservation du bois, Canadian Standards Association.

Normes CSA (2001). CAN/CSA O86 Rgles de calcul des charpentes en bois , Canadian StandardsAssociation.

Normes CSA (2006). CAN/CSA O122 Bois de charpente lamell-coll, Canadian Standards Association.

Normes CSA (2006). CAN/CSA O177 Rgles de qualifcation des abricants de bois de charpentelamell-coll, Canadian Standards Association.

Normes ULC. CAN/ULC S101 Mthodes dessai normalises de rsistance au eu pour les btimentset les matriaux de construction, Underwriters Laboratories Inc.


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