Guide technique X-RAD fr

GUID

E TEC

HNIQ

UE

2

X-RAD est un système d‘assemblage complet pour bâtiments à plusieurs étages en CLT (Cross Laminated Timber, bois lamellé croisé) composé de 3 parties :

X-ONE connecteur universel pour panneaux en CLT ; X-PLATE gamme complète de plaques de raccordement ;

X-SEAL système complémentaire pour l’étanchéité à l’air et le confort thermique et acoustique. Le système X-RAD simplifie les opérations faites sur les chantiers, tout en garantissant un montage rapide et précis.

Comportements mécanique, thermique et acoustique optimisés pour assurer les plus hautes performances.

X-ONE

X-PLATE

X-SEAL

X-RAD

RAPIDITÉ ET PRÉCISION Levage, manutention et positionnement rapides et sûrs.

Montage au sol et entre les parois super rapide grâce aux jonctions boulonnées.

CARACTÈRE COMPLET Les trois composants collaborent les uns avec les autres pour obtenir les meilleurs

résultats mécaniques, thermiques et acoustiques sur le chantier.

SIMPLELe panneau en CLT avec X-RAD peut être exploité au maximum grâce à des

jonctions boulonnées extrêmement pratiques et rapides à réaliser. Pour tous les types d’application.

3

1. Levage et manutention des panneaux

3. Assemblage des panneaux CLT

2. Fixation des panneaux au sol

4. Etancheité de l‘assemblage

1 2

3 4

4

4. INGÉNIERIE STRUCTURELLERecherches expérimentales Modèle des éléments finis Modèles analytiques Résistances de projet

1. INSTALLATION : X-ONEDescription Positionnement Fixation manuelle Fixation avec pince

2. CHANTIER : X-PLATEDescription Fixation au sol Montage des panneaux

3. ENVELOPPE : X-SEALDescription Comportement thermo-hygronométrique Comportement acoustique

SOMMAIRE

5

4. INGÉNIERIE STRUCTURELLERecherches expérimentales Modèle des éléments finis Modèles analytiques Résistances de projet

PRODUCTION ET DÉCOUPE DU CLT

CONSTRUCTION

THERMOTECHNIQUE

6

INSTALLATION

1. X-ONE

SOLUTION UNIQUEUn seul élément pour le transfert des sollicitations de cisaillement et de traction.

Un seul élément pour soulever, déplacer, positionner et fixer. Un seul élément pour panneaux en CLT en épaisseur 100 mm, 120 mm, 140 mm et 160 mm.

FORT L’insertion de 6 vis à filetage total, au diamètre et à la longueur élevés, avec

distribution radiale et inclinaison symétrique, permet de transférer des sollicitations extrêmement élevées dans toutes les directions.

X-ONE est le composant principal du système X-RAD. Objet de nombreuses publications et couronné par de prestigieux prix internationaux, c’est le premier

connecteur au monde conçu et optimisé pour exploiter au mieux les ressources mécaniques du CLT. X-ONE peut être utilisé à l’intérieur du système complet X-RAD pour bâtiments à plusieurs étages

et dans toutes les applications qui réclament le transfert d’efforts élevés.

SÉCURITÉ STRUCTURELLE Système de raccordement idéal pour la conception sismique avec des

valeurs de ductilité testées et certifiées (ETA 15/0632).

7

1

2

3

4

2. X-ONE à l’intérieur du système X-RAD1. Levage, positionnement et assemblage de modules préfabriqués

3. Transfert de sollicitations horizontales (séisme ou vent) au noyau résistant en béton

4. Raccordement du panneau en CLT à des structures en acier

8

X-ONE est un élément de raccordement léger et compact, en mesure d’assurer d’excellentes pres-tations mécaniques. Sa géométrie permet de l’uti-liser dans le système X-RAD et comme élément de raccordement simple pour des applications parti-culièrement difficiles.

X-ONE est fixé au panneau en CLT par 6 connec-teurs XVGS11350 insérés à travers des trous pré-liminaires orientés. L’enfoncement des vis dans le CLT selon la direction dictée par les trous guides de X-ONE assure une fixation extrêmement résis-tante dans toutes les directions de sollicitation.

1.1 DESCRIPTION

6 connecteurs à filetage total de 11 mm de diamètre code XVGS11350

2 vis autoforeuses HBS5120

connecteur X-ONE

surface plane pour fixer X-ONE

panneau CLT

273

90

90102

273

36

89 113

113

Ø6

Ø6

Ø18

45°

9

Quelle que soit l’épaisseur du panneau et sa posi-tion sur le chantier, la découpe pour la fixation de X-ONE est réalisée aux angles des panneaux, à 45°, et elle a une longueur de 360,6 mm.

X-ONE est fixé sur la surface inclinée en position central, aussi bien par rapport à la longueur de la découpe que dans la direction de l’épaisseur du panneau (s). Cette prescription est valable quelle que soit l’épaisseur du panneau.

(1) Il est recommandé de n’effectuer ni découpe, ni travaux sur le panneau en CLT à 300 mm autour de X-ONE, de manière à ne pas endommager les vis de fixation et les outils de découpage.

(1)

1.2 POSITIONNEMENT

255,0 mm

255,0 mm

180,3 mm

360,6 mm

S

s/2

255,0 mm

mini 300 mm

45°

10

1

Le système pneumatique permet de placer X-ONE d‘une manière rapide et précise. Les étapes sont les suivantes : 1. Mettre les rails latéraux contre les côtés orthogonaux du panneau, de manière à faire adhérer le corps de la pince au côté oblique. Serrer la pince sur le panneau. 2. Placer X-ONE dans l’espace prévu à cet effet sur la pince pneumatique et le bloquer. 3. Fixer X-ONE sur le panneau avec 6 connecteurs XVGS11350.

1.4 FIXATION AVEC PINCE PNEUMATIQUE

1.3 INSTALLATION MANUELLEPour une utilisation non en série de X-ONE et pour des applications qui ne prévoient pas l’emploi de la pince pneumatique, il est possible d’installer X-ONE manuellement. 1. Positionner X-ONE sur la surface de fixation 2. Fixer momentanément X-ONE sur le panneau en CLT avec 2 vis HBS5120 afin d’empêcher le composant de bouger pendant les opérations de fixation définitive. 3. Procéder à la fixation définitive de X-ONE par les 6 connecteurs XVGS11350. À la fin de la fixation définitive, les vis de positionnement peuvent être enlevées ou abbandonnées.

1

321

2 3

11

code B [mm] L [mm] H [mm] pièces/emb.

X-ONE XONE 90 273 113 1

code d1[mm] L [mm] b[mm] TX pièces/emb.

VIS X-VGS XVGS11350 11 350 340 50 25

code d1[mm] L [mm] b[mm] TX pièces/emb.

VIS HBS HBS5120 5 120 60 25 100

code description pièces/emb.

SUPPORT DE MONTAGE JIG-ONE JIGONE pince pneumatique pour le montage de X-ONE 1

12

CHANTIER

2. X-PLATE

SIMPLE Le montage sur chantier des panneaux se fait avec un simple serrage de

boulons en acier.

COMPLET La gamme répond à toutes les exigences des chantiers, de la prise au sol, au

raccordement entre les parois sur différents niveaux et avec des épaisseurs diverses, jusqu’à la fermeture des parois au niveau du toit.

CERTIFICATHaute qualité garantie par la conception des composants X-PLATE de

Rothoblaas et par le marquage CE selon EN1090

X-PLATE est une série de plaques en acier certifiées, composée de : X-BASE, plaques soudées pour le raccordement des parois au sol

X-MID, plaques pliées pour le raccordement de parois en hauteur X-TOP, plaques pliées pour le raccordement des parois au niveau du toit

X-PLATE permet de monter des panneaux CLT sur les chantiers. Les épaisseurs de panneau raccordables varient de 100 à 160 mm.

Les plaques X-BASE introduisent une nouvelle conception du traçage et la réalisation de la fixation au sol, ce qui permet de rendre le montage des parois extrêmement précis et rapide, et de réduire les temps de pose de l’édifice de 40 à 60 %.

13

1. Les plaques de base sont positionnées à travers le traçage des trous prédisposé

2. Les panneaux sont fixés les uns aux autres de manière rapide avec X-PLATE

3. Insertion possible d’une barre traversante pour les efforts de traction élevés

1 3

2

14

X-ONE permet au panneau en CLT d’être un module doté de trous de fixation. X-PLATE permet aux modules de devenir des édifices. Il est possible de raccorder des panneaux d’une épaisseur de 100 mm, 120 mm, 140 mm et 160 mm. Les panneaux peuvent être alignés, former un angle droit, être disposés en T ou en X. X-PLATE est la solution pour chaque situation de chantier. Les plaques X-PLATE sont identifiées selon leur emplacement sur le niveau de l’édifice (X-BASE, X-MID, X-TOP), selon la position relative entre les panneaux raccordés à l’intérieur du plan (O, I, T, X, G, J) et selon l’épaisseur des panneaux raccordés en hauteur (100 mm – 100 mm, 120 mm – 100 mm, 120 mm – 120 mm, etc…)

Assemblage de X-PLATE MID

MMT140120 T 120140

COMPOSITION CODE X-PLATE

CODES

2.1 CODES X-PLATE

niveau forme épaisseur panneau 1 épaisseur panneau 2

15

G

Q

J I

T

OX

t2

étage supérieur

étage inférieurplancher

t1

BASE

MID

MID

TOP

niveau

épaisseurt1

100mm

120mm

140mm

160mm

t2

100mm

120mm

140mm

160mm

formemême niveaumême épaisseur

16

MX100100MT100100MJ100100MG100100MI100100

MO100100

BX100BT100 / BT100CBJ100 / BJ100C

BG100 / BG100CBI100 / BI100C

BO100BQ100

BX120BT120 / BT120CBJ120 / BJ120C

BG120 / BG120CBI120 / BI120C

BO120BQ120

BX140BT140 / BT140CBJ140 / BJ140C

BG140 / BG140CBI140 / BI140C

BO140BQ140

BX160BT160 / BT160CBJ160 / BJ160C

BG160 / BG160CBI160 / BI160C

BO160BQ160

MX120120MT120120MJ120120MG120120MI120120

MO120120

MX140140MT140140MJ140140MG140140MI140140

MO140140

MX160160MT160160MJ160160MG160160MI160160

MO160160

MX120100MT120100MJ120100MG120100MI120100

MO120100

MX140120MT140120MJ140120MG140120MI140120

MO140120

MX160140MT160140MJ160140MG160140MI160140

MO160140

TX100TT100TJ100TG100TI100TO100

TX120TT120TJ120TG120TI120

TO120

TX140TT140TJ140TG140TI140TO140

TX160TT160TJ160TG160TI160

TO160

Code Code Code Code

CodeCodeCodeCodeCode

Code Code Code Code

CodeCode

100 mm

100 mm

120 mm

120 mm

140 mm

140 mm

160 mm

160 mm

Top

Mid

Base

SOL

TOIT

X-PLATE BASE exemple code

BI100

X-PLATE BASE C exemple code

BI100C

17

4 XONE24 XVGS11350

8 XONE48 XVGS11350

4 XONE24 XVGS11350

3 XONE18 XVGS11350

6 XONE36 XVGS11350

3 XONE18 XVGS11350

2 XONE12 XVGS11350

4 XONE24 XVGS11350

2 XONE12 XVGS11350

2 XONE12 XVGS11350

4 XONE24 XVGS11350

2 XONE12 XVGS11350

2 XONE12 XVGS11350

4 XONE24 XVGS11350

2 XONE12 XVGS11350

1 XONE6 XVGS11350

2 XONE12 XVGS11350

1 XONE6 XVGS11350

TX

MX

BX

TT

MT

BT

TJ

MJ

BJ

TG

MG

BG

TI

MI

BI

TO

MO

BO

forme X forme T forme J forme G forme I forme O / Q

X-BOLT code d[mm] L [mm] pièces/emb.

Boulon à tête hexagonale zingué galvanique avec Écrou Classe acier 8.8

XBOLT1260 12 60 50

XBOLT1660 16 60 25

XBOLT1665 16 65 25

X-ULS code bar dINT [mm] dEXT [mm] s [mm] pièces/emb.

Rondelle UNI15714 8.8XULS13243 M12 13 24 3 500

XULS17304 M16 17 30 4 500

O

Q

18

X-RAD augmente de façon exponentielle les avantages de la construction en bois. Le positionnement des plaques X-BASE sur la fondation, effectué selon la procédure prévue, assure la plus haute précision et garantit un montage très rapide des panneaux.

Les dessins des plaques X-BASE sont disponible sur www.rothoblaas.com

forme = G

BG100

Les points de référence pour le traçage et les trous à effectuer pour la fixation au sol sont positionnés correctement sur le plan de l’étage 0.

2.2 FIXATION AU SOL

épaisseur = 100

19

Les X-BASE positionnées sont mises à niveau les unes par rapport aux autres à la cote prévue par les épaisseurs. La fixation au sol de X-PLATE se fait en enfonçant la barre à traction, qui permet d’effectuer plusieurs réglages du positionnement, puis la pose des chevilles à découpe.

Les trous de référence de chaque X-BASE se superpo-sent aux points tracés Les trous de référence permettent d’identifier X-BASE sans équivoque, ce qui permet d’éliminer les éven-tuelles erreurs de positionnement

Le panneau CLT placé correctement sur X-BASE sera aligné sur le bord inférieur de la plaque. Pour avoir de l’espace entre la fondation et le bord inférieur du panneau, il est possible d’insérer des cales pendant la mise à niveau de X-BASE.

20

Les panneaux en CLT sont montées en chantier en utilisant des jonctions boulonnées et des plaques spécifiques, spécialement conçues pour per-mettre toutes les configurations géométriques et toutes les combinai-sons d’épaisseurs des panneaux.La série X-PLATE assure un montage rapide des panneaux et elle garantit la sécurité de la structure (marquage CE EN1090).

αT T

2.3 MONTAGE DES PANNEAUX

αpoids du panneau CLT

Rk X-ONE600 Kg 800 Kg 1000 Kg 1200 Kg 1400 Kg 1600 Kg 1800 Kg 2000 Kg

50° T = 3,31 kN T = 4,41 kN T = 5,51 kN T = 6,62 kN T = 7,72 kN T = 8,82 kN T = 9,93 kN T = 11,03 kN 103,48 kN








En fonction du panneau CLT et de l’angle compris entre les deux câbles de levage (α), il est possible de comparer la force agissant sur chaque point d’accrochage (T) avec la valeur de résistance globale caractéris-tique (Rk) de chaque X-ONE (en appliquant les coefficients de sécurité nécessaires).

21

Processus de certification en cours du système de assemblage X-RAD au selon la directive Machines 2006/42/CE pour l’emploi prolongé, aussi bien comme point de levage pour le transport des panneaux en CLT dans les usines, que pendant le montage des panneaux sur les chantiers.

PRODUITS DE MONTAGE CONNEXES

ÉCROU M16 8.8

CLT

plateau MI100100

CONNECTEUR X-ONE ETA 15/0632

RONDELLE M16 8.8

BOULON M16 x 50 8.8

RONDELLE M16 8.8

code description pièces/emb.

GEKO tire-plaques 1

GIR4000 support de montage 4 000 mm 1

ANT levier de déplacement 1

CRICKET clé à cliquet 1

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X-RAD est un système innovant qui contient des solutions intelligentes, rapides et pratiques également pour optimiser les comportements thermo-hygrométrique et acoustique.

C’est la raison pour laquelle X-SEAL a été développé, une fermeture préprofilée qui s’adapte à la morphologie des composants X-ONE et X-PLATE. X-SEAL garantit l’étanchéité à l’air et au vent, réduit la transmission

des vibrations acoustiques par voie aérienne et atténue le pont thermique ponctuel.

HERMÉTIQUELa structure en polyéthylène à cellules fermées assure une bonne performance

acoustique, l’étanchéité à l’air et au vent, ainsi que l’imperméabilité à l’eau en protégeant le cœur du système X-RAD.

PRÉPROFILÉGrâce à la forme parfaitement adhérente à X-ONE et X-PLATE, la fermeture rapide du nœud de

construction est optimale et ne nécessite pas de matériaux de colmatage complémentaires.

PRATIQUEL’utilisation de X-SEAL en combinaison avec la série des rubans acryliques Rothoblaas

assure la rapidité de l’exécution et une parfaite et longue étanchéité aux couches d’étanchéité à l’air et au vent.

ENVELOPPE

3. X-SEAL

23

X-SEAL code P [mm] L [mm] B [mm] H [mm] pièces/emb.

XSEAL100 50 361 511 511 10XSEAL120 60 361 511 511 10XSEAL140 70 361 511 511 10XSEAL160 80 361 511 511 10

SEAL STAR code P [mm] L [mm] B [mm] H [mm] pièces/emb.

SEALSTAR 45 361 511 511 10

SEAL PLATE code s [mm] B [mm] H [mm] pièces/emb.

SEALPLATE05 5 511 511 10SEALPLATE10 10 511 511 10

FLEXI-BAND code largeur [mm] longueur [m] pièces/emb.

D52114 60 25 10D52116 100 25 6

B

B

H

H

L

L

P

S

Ligne de découpe

Ligne de découpe

24

La stratigraphie de référence considérée représente une situation standard qui pourrait se présenter dans les travaux de bâtiment actuels. La simulation en 3D du pont thermique est effectuée avec X-RAD dans la configuration sans X-SEAL et avec X-SEAL. L’image (fig. C) permet d’observer l’ensemble de la construction et les matériaux considérés. Le choix des matériaux spécifiques permet de contextualiser les contrôles et il n’exclut pas l’utilisation de produits différents. Il est possible de se référer au rapport d’essai pour évaluer les différents choix d’exécution.

Les simulations thermiques sont menées en variant les épaisseurs d’isolant (12 cm, 16 cm et 24 cm), en essayant de trouver les valeurs susceptibles d’identifier, dans les grandes lignes, les possibles classes énergétiques et les performances respectives. Les simulations sont effectuées dans 3 contextes climatiques différents qui reflètent les conditions climatiques les plus fréquentes dans la zone tempérée boréale et australe, en se référant à la température moyenne minimale du mois le plus froid (Te).

Pour obtenir le rapport complet de l’étude ou avoir des informations supplémentaires, contacter le bureau technique de Rothoblaas.

3.1 COMPORTEMENT THERMO-HYGROMÉTRIQUE

1. CLT 10 cm 2. Isolant fibre de bois 5 cm 3. Placoplâtre 4. Sol en bois 5. Chape en béton 6. Polystyrène XPS extrudé 12 cm 7. Isolant fibre de bois 12 cm 8. Béton 9. Terrain

A

B

fig. C 1

2

4 5 6 8

7

669

U1

U2

3

L’analyse thermique du système X-RAD est effectuée afin de quantifier et de vérifier le pont thermique associable à l’élément ponctuel pour le rendre utilisable à l’intérieur du calcul thermique de performance de l’édifice.Les conditions les plus défavorables sur lesquelles doivent se concentrer l’étude et le contrôle sont la fixation au sol de l’élément X-PLATE BASE à proximité de l’angle (A) et le nœud de la fixation du mur et du plancher de la couverture, X-PLATE TOP (B).L’étude est exécutée au moyen du modèle FEM – 3D en se servant du logiciel de calcul Psi-Therm 3D. Une vue d’ensemble de l’étude et présentée ci-dessous avec quelques résultats obtenus.Pour obtenir le rapport complet de l’étude ou avoir d‘autres informations, contacter le bureau technique de Rothoblaas.

25

Nœud 1 danger moisissure : Tsi

température (Te) Tsi isolant 12 cm Tsi isolant 16 cm Tsi isolant 24 cmfRsi-moyenne 0,801 0,811 0,824

-5,0°C 15,2°C 15,5°C 15,8°C0,0°C 16,0°C 16,2°C 16,5°C5,0°C 16,8°C 16,9°C 17,1°C

L’analyse a fourni différentes données et informations, dont les isothermes, la valeur Χ (Chi) et la valeur fRsi.

Χ (Chi) représente le flux thermique supplémentaire du pont thermique tridimensionnel par rapport à la transmittance des éléments de constructions impliqués et des ponts thermiques bidimensionnels des fixations entre elles. La valeur est universelle et indépendante des données climatiques. Toutefois, elle subit l’effet de l’isolation des éléments de construction (voir le rapport final conservé au bureau technique de Rothoblaas). Norme de référence : EN 10211 fRsi représente l(instrument universel pour le calcul de la température superficielle intérieure Tsi en n’importe quel lieu. Alors que le fRsi est universel pour le nœud calculé, la température superficielle intérieure dépend du climat. La Tsimin permet d’évaluer le risque de moisissure et de condensation. Norme de référence : EN 13788

coefficient description valeurX Chi (16 cm) Flux thermique -0,330 W/nœud

fRsi(Te=-5°C) Facteur de température 0,801

Nœud 1 flux thermique : valeur Chi

isolant transmittance paroi valeur12+5 cm 0,190 W/m2K -0,380 W/nœud16+5 cm 0,160 W/m2K -0,330 W/nœud24+5 cm 0,121 W/m2K -0,260 W/nœud

NŒUD 1 : FIXATION AU SOL

NŒUD 1 : FIXATION PLANCHER-TOIT

Nœud 1 danger moisissure : Tsi

température (Te) Tsi isolant 12 cm Tsi isolant 16 cm Tsi isolant 24 cmfRsi-moyenne 0,744 0,766 0,800

-5,0°C 13,6°C 14,1°C 15,0°C0,0°C 14,9°C 15,3°C 16,0°C5,0°C 16,2°C 16,5°C 17,0°C

coefficient description valeurX Chi (16 cm) Flux thermique -0,142 W/nœud

fRsi(Te=-5°C) Facteur de température 0,744

Nœud 1 flux thermique : valeur Chi

isolant transmittance paroi valeur12+5 cm 0,190 W/m2K -0,380 W/nœud16+5 cm 0,160 W/m2K -0,330 W/nœud24+5 cm 0,121 W/m2K -0,260 W/nœud

26

Avec X-RAD, les nœuds structurels se concentrent dans des points uniques et distincts. Concernant l’acoustique, une étude ciblée et calibrée sur ce nouvelle conception de construction a été effectuée afin d’atteindre la caractérisation acoustique des nœuds structurels réalisés avec X-RAD. X-SEAL inhibe la transmission acoustique directe par voie aérienne provoquée par le « vidage » de la masse du nœud due à la découpe à 45° sur le panneau en CLT. La transmission latérale structurelle à travers les éléments lourds X-ONE et X-PLATE et la quantification relative de l’énergie qui est transmise à travers la vibration des éléments structurels qui constituent le joint, est réalisée conformément à la norme EN 12354 et elle est articulée en plusieurs étapes :

• Mesure de l’indice de réduction des vibrations (Kij et Dnvij) selon la norme ISO 10848 : requise par EN 12354-1 pour le calcul prévisionnel des performances acoustiques des composants de la construction en cours. En particulier, l’indice de réduction des vibrations exprime la puissance sonore transmise par la vibration structurelle entre deux éléments, parois ou planchers, raccordés l’un à l’autre.

• Confrontation entre le joint X-RAD et les solutions traditionnelles (Titan, WHT et similaires).

• Rédaction d’abaque des joints pour la conception acoustique selon EN 12354 : valeurs Kij et Dnvij déjà caractérisées, calculées et vérifiées à insérer dans la formulation prévue par la réglementation européenne.

Accéléromètre

Conditionneur de charge

Élément 1

Élément 2

Analyseur

Chambre B

Chambre A

3.2 COMPORTEMENT ACOUSTIQUE

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Grâce à l’emplacement précis des nœuds structurels aux sommets des parois en CLT, X-RAD fait en sorte qu’il n’y a pas d’interposition des planchers entre les parois. Cela comporte des avantages importants en matière d’acoustique ; ces avantages augmentent avec l’adoption de profils prévus à cet effet.

ATTENTION AUX DÉTAILS

• Profils acoustiques résilients en PURFermeture hermétique de la fixation entre les éléments structurels et l’amortissement des vibrations sonores indépendamment de la charge statique ou dynamique appliquée, en maintenant une grande élasticité et de bonnes performances dans le temps.

Tous ces matériaux doivent être prévus lors de la préparation du plan et la découpe des panneaux.

• Profils scellants en EPDM et butyliquesÉtanchéité à l’air, protection de la couche d’isolant et élimination des éventuels ponts acoustiques aériens.

• Profils acoustiques résilients en EPDMFermeture hermétique de la fixation entre les éléments structurels et amortissement des vibrations acoustiques entre le plancher et la paroi. La couche résiliente qui se crée amortit l’onde sonore qui, autrement, serait transmise verticalement ou horizontalement par la structure.

Épaisseur entre 1 et 3 mm

Épaisseur entre 3 et 5 mm

Épaisseur > 5 mm

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L’objectif de cette section est de fournir au concepteur un domaine de résistance (caractéristique et du projet) décrivant la résistance de l’élément X-ONE sollicité en plusieures directions. L’objet de l’étude est donc le composant préassemblé X-ONE, fixé au panneau en CLT au moyen de connecteurs prévus à cet effet et composé de : 1. boîtier en tôle pliée de 2,5 mm d’épaisseur 2. plaque de raidissement intérieure de 6 mm d’épaisseur, avec trous de raccordement pour boulons M16 3. insert en bois de placage lamellé (LVL, Laminated veneer lumber) 4. plaques-rondelles de 2,5 mm d’épaisseur 5. boulons intérieurs M12 avec écrou 6. connecteurs à filetage total VGS Ø11 mm (code XVGS11350)

X-ONE et connecteurs

Afin de déterminer le domaine de rupture de X-ONE dans un champ de sollicitations variables entre 0° et 360° (dans le plan du panneau CLT), le composant est étudié selon 3 approches :• Recherches expérimentales : essais de charge sur le raccordement avec plusieurs directions de sollicitation • Analyse par éléments finis (FEM) : extension des résultats expérimentaux à différentes directions de sollicitation • Modèles analytiques : confirmation des résultats expérimentaux et de l’analyse FEM et simplification de l’approche conceptuelle

Les résultats obtenus constituent la base de la rédaction de l’European Technical Assessment ETA 15/0632 délivré par l’OIB (Österreichisches Institut für Bautechnik - Autriche).

4. INGÉNIERIE STRUCTURELLE

Disposition des connecteurs à inclinaison variable

3

2

4

1

6

5

29

00

20

40

60

80

100

120

140141

15

160

180

200

2 4 6 8 10 12 14 16 18

1st envelope curve

2nd envelope curve

0 10

50

100

-50

-100

-150

150

-10-20-30-40 20 30 40

3rd envelope curve

Hystérésis

20 22 24

Les essais de laboratoire ont été effectués dans trois différents centres de recherche : • TU-GRAZ (Centre d'étude du bois de l'université de Gras - Autriche) : essais monotones pour l’identification des paramètres de résistance et de rigidité contenus dans ETA 15/0632 • CNR-IVALSA (Institut pour la mise en valeur du bois et des espèces d'arbres de San Michele H.A. - Italie) : essais monotones et cycliques pour la définition de la ductilité et du comportement dans le domaine sismique • DICAM (Département d'ingénierie civile environnementale et mécanique de l'université de Trente - Italie) : essais sur le système complexe paroi-raccordement

4.1 RECHERCHES EXPÉRIMENTALES

Exemple de sortie d’essai monotone : courbes force-déplacement pour sollicitation α = 45°

Exemple de sortie d’essai cyclique : diagramme force déplacement pour sollicitation α = 135° - 325°

F

α

F

F

α

Displacement [mm]

Forc

e [k

N]

Displacement [mm]

Forc

e [k

N]

30

L’étude expérimentale de X-ONE a permis de concevoir et d’exécuter, auprès de l’université de Trente, des essais cycliques de rupture sur des systèmes de panneaux complets, où le panneau en CLT a été raccordé au sol avec X-RAD. La campagne d’expériences s’est conclue par le test d’un système complexe avec raccordement X-RAD multiple entre 4 panneaux CLT qui a permis d’analyser l’interaction entre les différents composants (X-ONE, X-Plate, panneaux CLT).

Exemple de sortie d’essai cyclique sur système paroi : diagramme force-déplacement et installation d’essai pour panneau simple

À la fin de la phase expérimentale, le diagramme de résistance du raccordement a été défini à travers l’interpolation des données relevées.

Dans tous les tests effectués, le raccordement a été porté à la rupture afin d’observer le comportement du système quand la direction de la sollicitation appliquée change.

Schématisation des modalités de rupture observées quand la direction de sollicitation change (0° ≤ α < 360°)

• α = 0° - 90° - 135° - 315° traction connecteurs VGS • α = 45° block tearing des plaques • α = 180° - 225° - 270° mécanismes de rupture côté bois

Domaine de résistance expérimentale

α= 0°

α

10

30

50

70

90

110

130

-130

-110

-90

-70

-50

-30

-10

-150

-170

-190

-210

-230

-30-50-70-90-100-130-150-170-190210-230 13011090705030100

α=0°

α=45°

141kN

97kN

[kN]

[kN]

150

200

100

50

-50

0

-100

-150

-200

2010 30 40-30-40 -20 -10

Displacement [mm]

Forc

e [k

N]

31

Les résultats recueillis lors des essais expérimentaux et l’observation des modalités de rupture ont abouti à la réalisation et à la validation d’un modèle des éléments finis, à même de décrire le comportement global du raccordement X-ONE soumis à des déplacement le long des différentes directions. Des analyses type push-over ont été simulées, puis linéarisées par bilatère afin de fournir les valeurs de résistance maximale quand la direction du déplacement change.

FEM de l’élément X-ONE et des connecteurs

Exemple de courbe de capacité avec linéarisation

4.2 ANALYSE PAR ÉLÉMENTS FINIS

10

30

50

70

90

110

130

-130

-110

-90

-70

-50

-30

-10

-150

-170

-190

-210

-230

-30-50-70-90-100-130-150-170-190210-230 13011090705030100

Les points représentatifs des résistances maximales relevées par les analyses FEM permettent de définir un domaine de résistance ultérieur de la fixation.

Domaine de résistance avec simulations FEM

α=0°

[kN]

[kN]

90

120

60

30

0

150

180

5 10 15 20 25 30

Pushover Bilatère

Displacement [mm]

Forc

e [k

N]

32

Configuration pour α = 45°

Configuration pour α = 135° - 315°

Domaine de résistance avec calcul analytique

La campagne d’expériences et le modèle aux éléments finis montrent que le système X-ONE+panneau CLT présente des modalités de rupture différentes quand la direction de la sollicitation change. Pour définir des modèles de calcul, 8 principales directions de sollicitation ont été définies à l’intérieur d’un système de référence x-z, qui montre les symétries de comportement de la fixation.

En partant de l’observation des modalités de rupture expérimentales, les configurations d’équilibre du raccorde-ment ont été identifiées pour chaque direction de sollicitation, conformément au théorème statique de l’analyse limite. Voici, à titre d’exemple, les mécanismes résistants pour deux configurations :

Sur la base du modèle analytique, il est possible de générer un autre domaine de résistance très proche de ceux qui ont été identifiés de manière expérimentale et au moyen du modèle FEM. Cela confirme la stabilité du comportement du raccordement et la validité des méthodes d’analyse adoptées.

4.3 MODÈLES ANALYTIQUES

F

F

α

50°

2RVGS,t

2RVGS,t

2RVGS,t

2RVGS,c

2RVGS,t

50°

α

α= 0° x

z

α

10

30

50

70

90

110

130

-130

-110

-90

-70

-50

-30

-10

-150

-170

-190

-210

-230

-30-50-70-90-100-130-150-170-190210-230 13011090705030100

α=0°

[kN]

[kN]

33

Sur la base des considérations faites précédemment, pour les vérifications conceptuelles, on utilise donc les résistances fournies par ETA (expérimentales), complétées des résistances analytiques, en identifiant ainsi le domaine de résistance caractéristique de X-ONE.

La phase d’étude du raccordement a abouti au moyen d’un projet du système conforme aux concepts de hiérarchie des résistances, au surdimensionnement de certains des éléments constituant X-ONE, en favorisant ainsi certaines modalités de rupture : • rupture à traction des connecteurs VGS • rupture pour block tearing au niveau des trous M16 sur le système boîtier + plaque intérieure • rupture côté bois (extraction des connecteurs VGS ou compression du bois)

Domaine de résistance caractéristique

4.4 RÉSISTANCES DE CALCUL

Voici un tableau récapitulatif des résistances caractéristiques dans les variantes configurations de sollicitation et une référence au coefficient se sécurité relatif en fonction des modalités de rupture (acier ou bois).

(1) Les coefficients partiels de sécurité sont établis en fonction de la réglementation en vigueur intégrée dans le calcul. Le tableau présente les valeurs côté acier conformément à la norme EN1993-1-8 et, côté bois, conformément à la norme EN1995-1-1

Afin de garantir l’obtention des prestations optimales de l’élément X-ONE et de prévenir les phénomènes de déchirure dans le bois, il est conseillé d’insérer 2 connecteurs à filetage total VGS perpendiculairement par rapport au panneau CLT (voir image page 28).

α

résistance globale

composants de résistance modalités de rupture

coefficients partiels

se sécurité (1)

γM

Rk Vk Nk

[kN] [kN] [kN]

0° 111,6 111,6 0,0 traction VGS acier γM2 = 1,2545° 141,0 99,7 99,7 block tearing sur trous M16 acier γM2 = 1,2590° 111,6 0,0 111,6 traction VGS acier γM2 = 1,25

135° 97,0 -68,6 68,6 traction VGS acier γM2 = 1,25180° 165,9 -165,9 0,0 extraction filet VGS bois γM,bois = 1,3225° 279,6 -197,7 -197,7 compression du bois bois γM,bois = 1,3270° 165,9 0,0 -165,9 extraction filet VGS bois γM,bois = 1,3315° 97,0 68,6 -68,6 traction VGS acier γM2 = 1,25360° 111,6 111,6 0,0 traction VGS acier γM2 = 1,25

10

30

50

70

90

110

130

-130

-110

-90

-70

-50

-30

-10

-150

-170

-190

-210

-230

-30-50-70-90-100-130-150-170-190210-230 13011090705030100

α=0°

[kN]

[kN]

Rk

34

Domaine de résistance de calcul conformément à EN1995-1-1 et EN1993-1-8

(1) La fixation effectuée avec X-ONE sert à unir les parois CLT pour les empêcher de se renverser ou de glisser en cas de séisme ou de vent (classe de durée instantanée). Les forces verticales statiques sont transmises directement par contact paroi-paroi, sans solliciter le raccordement. L’utilisation de X-ONE en présence de charges à classe de durée brève, moyenne ou permanente (kmod < 1) réclame une revalorisation du domaine du projet, dans la mesure où la hiérarchie des résistances pourrait se modifier. Dans ces cas, pour garantir la sécurité, il est conseillé de traiter toutes les résistances du projet comme des résistances côté bois, avec l’application des coefficients kmod et γM opportuns.

Les valeurs de résistance caractéristiques permettent de définir le domaine de résistance de calcul de X-ONE, afin d’exécuter les vérifications à l’État Limite Ultime. Les valeurs de résistance du projet s’obtiennent de la manière suivante :

rupture côté acier :

avec les coefficients kmod et γM à prendre en fonction des modalités de rupture et de la réglementation utilisée pour le calcul.

Le domaine de projet de X-ONE se réfère aux valeurs de résistance et aux coefficients γM reportés sur le tableau et pour des charges avec une classe de durée instantanée (séisme et vent) (1).

La vérification du raccordement X-ONE est considérée positive quand le point représentant la sollicitation Fd retombe à l’intérieur du domaine de résistance du projet :

Fd ≤ Rd

rupture côté bois :

30

50

70

90

110

130

-130

-110

-90

-70

-50

-30

-10

-150

-170

-190

-210

-230

-30-50-70-90-100-130-150-170-190210-230 13011090705030100

10

Rk Rd EN 1995-1-1

[kN]

[kN]

α=0°

Fd

N

V

Rd

35

e-mail: [email protected]

REMARQUES

Rotho Blaas srl - I-39040 Cortaccia (BZ) - Via Dell‘Adige 2/1

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R

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556_

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Documents

Guide technique X-RAD fr