Logiciel de conception de vis à bois conforme à l'Eurocode 5

Les vis autotaraudeuses sont largement utilisées dans la construction moderne en bois pour transmettre les forces axiales et de cisaillement entre les éléments structurels. Ces éléments de fixation offrent une capacité de charge élevée, une mise en œuvre simple et des configurations d'assemblage polyvalentes pour les assemblages bois-bois et bois-acier.

Le module « Conception de vis » de SPEC Toolbox permet aux ingénieurs d'évaluer les assemblages vissés dans un large éventail de structures en bois à l'aide de données spécifiques aux fixations fournies par les fabricants. Le calculateur intègre les géométries réelles des vis ainsi que les bibliothèques de produits des principaux fournisseurs, ce qui permet une modélisation précise du comportement des vis et du transfert des charges.

Cet outil prend en charge différents types de bois et de raccords couramment utilisés dans la construction en bois.

Les matériaux pris en charge pour les éléments sont les suivants :

• Bois tendre

• Bois dur

• Bois lamellé-collé (GLT)

• Bois lamellé-croisé (CLT)

• Bois lamellé-collé (LVL)

• Contreplaqué

• Plaques d'acier pour assemblages bois-acier

Cette flexibilité permet aux ingénieurs d'évaluer les assemblages tant dans les structures traditionnelles en bois que dans les systèmes modernes en bois d'ingénierie.

Pour faciliter la configuration des assemblages, le calculateur propose une visualisation 3D interactive de la disposition des vis et des éléments assemblés.

Le modèle montre :

• orientation des vis

• instructions de chargement

• géométrie des éléments

• positionnement des fixations

Les utilisateurs peuvent faire pivoter et examiner l'assemblage afin de bien comprendre le mécanisme de transfert des charges et le positionnement des vis.

Ce retour visuel aide les ingénieurs à vérifier la géométrie de l'assemblage avant de procéder à la vérification structurelle.

Ce calculateur permet aux ingénieurs de définir les éléments de structure concernés par l'assemblage.

Deux éléments peuvent être configurés :

• Élément 1 – élément structurel principal

• Élément 2 – élément secondaire ou élément relié

Pour chaque membre, les propriétés suivantes peuvent être définies :

• type de matériau des éléments

• dimensions des éléments

• densité caractéristique du bois (ρk)

• densité moyenne (ρmoyen)

Les valeurs de densité servent à calculer la résistance à l'ancrage du bois et influent donc sur la résistance de l'assemblage vissé.

De plus, l'orientation des fibres par rapport à la vis peut être définie afin de refléter fidèlement le comportement de transfert des charges dans le bois.

L'assemblage vissé peut être soumis à des forces axiales et de cisaillement agissant dans plusieurs directions.

Ce calculateur permet aux ingénieurs de définir les charges appliquées agissant sur l'assemblage, notamment :

• Fx – force de cisaillement dans la direction x

• Fy – force de cisaillement dans la direction y

• Fz – force axiale agissant dans l'axe de la vis

Ces composantes de charge correspondent aux actions de calcul agissant sur l'assemblage conformément à la norme de calcul sélectionnée.

La force de cisaillement combinée est calculée automatiquement et utilisée pour la vérification de l'assemblage.

Les charges appliquées sont représentées dans le modèle d'assemblage afin d'illustrer clairement leur direction et leur point d'application.

Le calculateur intègre les données relatives aux vis provenant de fabricants reconnus, ce qui permet aux ingénieurs de sélectionner des éléments de fixation directement à partir des bibliothèques de produits des fournisseurs.

Les utilisateurs peuvent définir :

• fournisseur de vis

• famille des vis

• type de vis spécifique

Chaque type de vis présente des propriétés mécaniques prédéfinies, telles que :

• diamètre

• configuration des fils

• propriétés mécaniques

• paramètres de résistance au retrait

Cette intégration garantit que les calculs de conception reposent sur des propriétés réalistes des éléments de fixation et sur les données certifiées des fabricants.

Différentes configurations de vis peuvent être choisies en fonction des exigences de raccordement.

Les options disponibles sont les suivantes :

• Vis partiellement filetées

• Vis entièrement filetées

La configuration du filetage influe sur le mécanisme de transfert des charges et détermine si la vis résiste principalement à des forces de cisaillement, à des forces axiales ou à des charges combinées.

Le calculateur permet également de sélectionner intelligemment la longueur des vis, aidant ainsi les ingénieurs à choisir la longueur de fixation appropriée en fonction de la géométrie de l'assemblage.

Les assemblages vissés sont évalués conformément aux dispositions de conception de l'Eurocode 5 relatives aux assemblages en bois.

Le calculateur prend actuellement en charge trois méthodologies de conception :

1. EN 1995-1-1:2004 (Eurocode 5)
   Méthode de dimensionnement standard pour les assemblages en bois utilisant des fixations de type goujon.

2. prEN 1995:2023
   La prochaine révision de l'Eurocode 5, qui introduira des dispositions de conception et des modèles de calcul actualisés.

3. EN 1995-1-1:2004 (ETA du fournisseur)
   Approche de conception fondée sur les valeurs de l'évaluation technique européenne (ETA) spécifiques au fabricant pour les éléments de fixation propriétaires.

Ces méthodes de conception permettent aux ingénieurs d'évaluer les performances des vis soit selon les règles générales de l'Eurocode, soit selon les données de conception certifiées par le fabricant.

La disposition géométrique des vis a une forte influence sur la résistance et les modes de rupture des assemblages en bois.

Ce calculateur permet aux ingénieurs de configurer le positionnement des vis selon deux méthodes :

Disposition manuelle

Les ingénieurs peuvent définir manuellement la disposition des vis, notamment :

• entraxe des vis

• distances entre les bords

• nombre de vis dans différentes directions

Règles relatives à la distance minimale et à l'espacement

Le calculateur peut également appliquer automatiquement les exigences minimales d'espacement prévues par l'Eurocode, garantissant ainsi que le placement des vis respecte les règles de conception géométrique.

Les paramètres pris en compte sont les suivants :

• espacement parallèle au fil du bois

• espacement perpendiculaire au fil du bois

• distances entre les bords

• distances de fin

• positionnement de l'élément de fixation par rapport à la géométrie de la pièce

Ces contrôles géométriques permettent d'éviter les modes de rupture du bois, tels que le fendillement.

Une fois la configuration des vis, les propriétés du bois et les charges appliquées définies, le calculateur procède à la vérification structurelle de l'assemblage.

Le résumé des résultats comprend les vérifications suivantes :

Vérification géométrique

Cette vérification permet de s'assurer que l'espacement des vis et les distances par rapport aux bords sont conformes aux exigences géométriques de l'Eurocode relatives aux assemblages en bois.

Capacité de cisaillement

La résistance au cisaillement de l'assemblage vissé est évaluée selon les modèles de fixations à goujon prévus par l'Eurocode.

Capacité axiale

La résistance axiale de la vis est évaluée en fonction de la résistance au retrait et des propriétés de la fixation.

Actions combinées

Lorsque des forces axiales et de cisaillement s'exercent simultanément, le calculateur vérifie la condition de charge combinée afin de s'assurer que la capacité de l'assemblage n'est pas dépassée.

Module de glissement

Le module fournit également le module de glissement de l'assemblage vissé, qui correspond à la rigidité de la fixation sous charge. Ce paramètre est important pour la modélisation structurelle et l'analyse des déformations.