Conception de cloisons à ossature bois selon l'Eurocode 5

La construction à ossature légère en bois est l'un des systèmes structurels les plus couramment utilisés pour les bâtiments résidentiels et les constructions de faible hauteur. Dans ce système, des éléments verticaux en bois, appelés montants, transfèrent les charges des planchers et des toitures vers les fondations, tout en étant stabilisés par des éléments horizontaux et un revêtement structurel.

SPEC Toolbox propose un calculateur dédié à la conception des montants qui permet aux ingénieurs d'analyser les performances structurelles des montants en bois dans les cloisons à ossature légère. Ce calculateur évalue la compression axiale, les effets de flexion, le comportement au flambement et les conditions de stabilité, conformément aux normes européennes de conception des structures en bois.

Cet outil prend en charge les montants en bois massif utilisés dans les assemblages de murs à ossature légère, permettant ainsi aux ingénieurs de définir les propriétés géométriques, l'espacement, les conditions de charge et les paramètres structurels afin de vérifier le comportement des éléments sous des charges combinées.

Pour la région européenne, le calculateur prend en charge la norme de conception suivante :

• EN 1995-1-1:2004 (Eurocode 5)

L'Eurocode 5 définit les procédures de conception des structures en bois, notamment les éléments en compression, les vérifications de stabilité et les combinaisons de charges pour la vérification structurelle.

La capacité structurelle d'un mur à ossature légère dépend principalement de la géométrie et des propriétés des montants en bois.

Ce calculateur permet aux ingénieurs de définir les paramètres suivants :

• Classe de bois (par exemple, C16, C24)

• Largeur du goujon (b)

• Profondeur du goujon (d)

• Espacement des goujons

Ces paramètres déterminent la résistance de la section transversale et l'élancement du montant.

L'espacement des montants est particulièrement important, car il détermine la surface de répartition de la charge transférée des planchers et des toitures vers chaque montant.

Type de mur

L'ensemble mural peut être défini comme suit :

• Parois séparées
• Paroi continue

Dans une configuration de mur continu, les montants font partie d'un système de mur continu dans lequel les charges sont réparties entre les éléments. Dans une configuration discrète, chaque montant est considéré comme un élément structurel indépendant.

Conditions relatives au revêtement et au contreventement

Les matériaux de revêtement tels que les panneaux OSB ou le contreplaqué peuvent avoir une influence considérable sur la stabilité et le comportement au flambage des montants.

Ce calculateur permet aux ingénieurs de définir :

• Présence d'un revêtement

• Le revêtement offre-t-il un soutien latéral?

• Que des lattes de renfort soient installées ou non

Ces paramètres influent sur la longueur de flambage effective du montant et sur la stabilité globale du système de cloison.

Le calculateur effectue la vérification structurelle conformément à l'Eurocode 5 (EN 1995-1-1:2004).

Les ingénieurs peuvent définir des paramètres supplémentaires liés aux dispositions nationales en matière de conception.

Annexe nationale

L'Eurocode 5 permet aux pays de définir des paramètres nationaux au moyen d'une annexe nationale (NDP – paramètres déterminés au niveau national).

Ce calculateur permet aux ingénieurs de :

• activer l'annexe nationale

• sélectionnez le code NDP propre au pays

Par exemple :

• Autriche – ÖNORM B

Ces paramètres permettent d'ajuster les coefficients de sécurité partiels et d'autres valeurs de calcul conformément aux réglementations nationales.

La performance structurelle d'un montant dépend des charges qui s'exercent sur l'ensemble mural. Le calculateur permet aux ingénieurs de définir les composantes de charge principales conformément aux règles de combinaison des charges de l'Eurocode.

Les types de charge suivants peuvent être appliqués :

• Charge permanente (gk)
• Charge appliquée (qk)
• Charge due au vent (wk)
• Charge de neige (s)

Ces charges sont combinées selon les combinaisons de charges de l'Eurocode définies dans les normes EN 1990 et EN 1991.

Sélection des combinaisons de charges

Les ingénieurs peuvent choisir la méthode de combinaison de calcul utilisée pour la vérification structurelle.

Les paramètres comprennent :

• Combinaisons de charges

• Code des charges (EN 1991:2002)

• Classe de conséquences

• Équation de conception

Ces paramètres déterminent la manière dont les charges sont pondérées et combinées pour la vérification à l'état limite ultime.

Conditions d'environnement et d'utilisation

Le calculateur intègre également des paramètres qui influencent les performances des matériaux en fonction des conditions environnementales.

Les ingénieurs peuvent définir :

• Classe de service (SC1, SC2, etc.)

• Catégorie de charge de neige

• Catégorie de charge imposée

Ces paramètres permettent d'ajuster les coefficients de calcul et les propriétés des matériaux conformément aux dispositions de l'Eurocode.

Les charges verticales qui s'exercent sur le mur sont transmises aux montants sous forme de charges de compression axiales.

Ce calculateur permet aux ingénieurs de définir les charges réparties transmises à chaque montant par la structure située au-dessus :

• Charge permanente (gk)

• Charge appliquée (qk)

• Charge due au vent (wk)

• Charge de neige (s)

Ces charges correspondent à la charge dérivée supportée par le montant.

Charges latérales

Les charges dues au vent qui s'exercent sur le mur génèrent une pression latérale qui provoque une flexion des montants.

Ce calculateur permet aux ingénieurs de définir :

• Charge due au vent (Wn-y) agissant perpendiculairement à la surface du mur.

Cette charge latérale génère des contraintes de flexion dans le montant, qui doivent être prises en compte conjointement avec la compression axiale lors de la vérification de la conception.

D'autres paramètres influent sur la vérification de la stabilité du goujon.

Facteur système – ksys

Le facteur de système tient compte de la répartition des charges entre plusieurs éléments d'un système structurel répétitif.

Calcul du flambage critique

Ce calculateur permet aux ingénieurs de déterminer s'il convient de calculer le coefficient critique de flambage (kcrit).

Condition de bord chargé

La position du bord soumis à la charge par rapport à la section transversale du montant influe sur la résistance à la flexion.

Le calculateur permet aux ingénieurs de sélectionner :

• Bord de compression

• Centre

• Bord de tension

Ces paramètres influent sur l'évaluation de la stabilité en torsion latérale.

Une fois la géométrie, les matériaux et les conditions de charge définis, le calculateur effectue une vérification structurelle complète du montant.

Les vérifications suivantes sont effectuées automatiquement :

Conception de pliage

Vérifie que le poteau dispose d'une capacité de flexion suffisante sous l'effet de charges latérales.

Contrôle de la compression

Évalue la résistance à la compression axiale du montant.

Contrôle de résistance

Garantit que les contraintes combinées restent dans les limites admissibles prévues par la conception.

Vérification du flambage

Vérifie la résistance globale au flambage du montant soumis à une compression axiale.

Stabilité en torsion latérale

Évalue la résistance du montant au flambage latéral, en particulier en cas de flexion.

Résumé des résultats

Les résultats sont présentés sous la forme d'un tableau de bord clair et synthétique qui permet aux ingénieurs d'évaluer rapidement les performances structurelles.

Chaque contrôle de vérification s'accompagne d'un indicateur de réussite ou d'échec, notamment :

• Utilisation des conceptions de pliage

• Utilisation de la compression

• Vérification de l'interaction de force

• Vérification du flambage

• Stabilité en torsion latérale

Cela permet aux ingénieurs d'identifier rapidement les mécanismes de rupture déterminants et de vérifier que le poteau satisfait à toutes les exigences de conception de l'Eurocode.